污泥焚烧发电资源综合利用工程环境保护设计方案

污泥焚烧发电资源综合利用工程环境保护设计方案本工程将建造2台循环流化床污泥焚烧炉，并配套建设1台C12MW汽轮发电机组。可能产生的主要污染物有SO2、NOx、HF、HCl、Dioxins类、CO、CO2等气体及粉尘。以及在生产过程中，对环境有污染的还包括噪声污染、布袋除尘器收集的飞灰存放以及污泥储运过程中产生的臭气等。1.1本工程依据的主要环境保护标准（1）排放标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003）《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）二级《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-93）《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）Ⅱ类《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》（GB50853-1996）（2）环境质量标准《环境空气质量标准》（GB3095-1996）二级《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类《地下水质量标准》（GB/T14848-93）Ⅲ类《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）2类《制定地方大气污染物排放标准的技术原则和方法》（GB/T13201-91）《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-84）1.2环境空气质量现状本工程通过污泥焚烧发电厂的建设，将为改善和保护厂区附近的环境以及台儿庄区城市环境保护做出贡献。污泥流化床焚烧过程中气态污染物排放及其控制由于污泥的成分及焚烧过程本身的作用，污泥焚烧必然会产生一定的二次污染物，如果不能在处理过程中很好控制污染物的排放，即可能导致严重的环境问题，如土壤污染和空气污染。污泥焚烧可能产生的污染物有气相和固相两种污染物。焚烧烟气经过净化处理装置后排入大气，固体剩余物即飞灰由于含有一定重金属等污染物可能会对环境产生影响。因此，污泥流化床焚烧处理如同其他污泥处理方法一样必须对污染物进行有效的控制。日益严格的环保标准使得污泥焚烧污染控制要求也日益提高。1.3.1污泥焚烧可能产生的污染物（1）重金属污泥重金属主要来源于工业用水、城市生活用水、地表运动、排水设施腐蚀等。这些重金属主要以羟基化合物、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐等形态赋存于废水污泥中。在废水处理过程中，它们在废水的固体物质中合为一体，并且残留在污泥中。目前在较大规模下，降低污泥中重金属唯一有效的方法是在污水排入城市废水系统之前降低其重金属的含量。为控制气态重金属排放的措施则为强化除尘器的除尘效率。根据国内有关城市污泥重金属的报道资料，我国的城市污泥重金属含量普遍低于欧美等国家。以重金属的平均值进行比较，即使是含量最高的Zn，也低于瑞典城市污泥中Zn的含量，更远远低于英国和美国。近年来，我国环境污染管理制度和法规得到完善与实施，污水达标排放率不断提高，因此，城市污水中毒性较大的重金属含量逐年下降。根据污泥检测报告（见表9-1），本项目所处理的污水处理厂的污泥浸出液中各种重金属含量均远低于危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别GB5085.3-1996中所规定的危险废物浸出液最高允许浓度。XXX水处理厂污泥饼成分分析表9-1编号检验项目单位技术要求检验结果单项判定XXX污水处理厂镍Nimg/干kg10111.5锌Znmg/干kg110.3130.8161.4铜Cumg/干kg67.557.271.1镉Cdmg/干kg1.553.865.97铅Pbmg/干kg23.843.553.3砷Asmg/干kg7.610.211.9汞Hgmg/干kg0.2530.1850.386（2）二噁英几乎可以在所有的燃烧过程中，如城市生活垃圾，废水污泥，医疗废物、危险废弃物、煤、木材、石油产品燃烧过程以及建筑物燃烧过程的产物烟气、飞灰、底渣和废水中都能发现二噁英（PCDD/Fs）的存在。而且污泥中包括家庭生活污水污泥普遍存在二噁英。但是，与生活垃圾比较，由于污泥中氯含量非常低（实测结果仅为0.1%），因此其焚烧生成的二噁英排放可望低于生活垃圾焚烧的排放。（3）其他污染物质20世纪60年代发达国家的污泥焚烧炉仅对飞灰排放进行控制。污泥焚烧时还会产生NO、SO2、HCl、HF、N2O和CO等气体污染物，其中的CO2和N2O气体与全球性的酸雨，臭氧层破坏和温室效应有关。因此在污泥焚烧过程中也需对这些污染物进行控制。1.3.2污泥流化床焚烧炉气态污染物控制方法（1）飞灰和重金属目前大部分污泥焚烧电厂均采用静电除尘设备来控制飞灰排放，除尘效率一般在98%以上，不能保证流化床焚烧的飞灰排放控制的现有要求。本工程计划拆除原有静电除尘器，新上除尘效率为91.9%的布袋除尘器进行除尘。目前除非地方有特殊法规，美国通常将城市污水污泥焚烧飞灰进行标准的卫生填埋。但对来自工业污泥焚烧飞灰需进行渗滤测试，以保证进行填埋处理的飞灰渗滤率不超过环保标准。但在欧洲飞灰必须安全的固定在特殊地方填埋。一些焚烧飞灰也可以进行综合利用，这也是最理想的飞灰处理方法。如飞灰由于含有一定量的磷，因此可以用于改良土壤；也可以作为铺路沥青的填充料；更多的是将飞灰用于水泥生产中，这也是目前应用最多的飞灰综合利用途径。控制重金属排放的技术现在通常采用的技术是静电除尘器，湿法洗涤等。由于汞的沸点比较低，在燃烧中，汞很容易挥发到烟气中。然而，由于高温下汞的不稳定性，温度达到700℃以上的时候，汞就分解为元素状态。由于元素汞不易溶解，所以灰中的汞不容易像其他的重金属一样被分离出来。但是在烟气的下游，随着烟气温度的降低，金属态的汞还是可以和灰中的其他成分反应生产其他的组分。所以，烟气和飞灰中汞的净化依赖于很多因素，比如废弃物的组分，汞的特性（与环境的温度和烟气组分等有关），飞灰和吸附剂的特性，以及所采用的净化设备。（2）二噁英和呋喃影响污泥焚烧炉中二噁英和呋喃的形成和持续排放的因素包括：污泥成分和特性、燃烧的条件、烟气的成分、颗粒的数量、烟气的温度、颗粒排除设备的温度和酸性气体的控制方法。对于来自德国3000多个废水处理厂的污泥样品中二噁英和呋喃的含量分析表明二噁英和呋喃的平均含量为50～60ngTEQ/kg干物质.从分析中可以看出，65％的污泥样品中二噁英和呋喃的含量低于50ng/kg干物质，80％的污泥样品含量低于100ng/kg干物质和98％的污泥样品含量低于200ng/kg干物质。图6-1给出了德国八个污水污泥焚烧厂的二噁英和呋喃含量的示意图。图6-2为这八个污泥焚烧厂二噁英和呋喃的输入量的示意图。在所有的污泥焚烧厂，二噁英和呋喃的排放均符合排放标准，并且输入浓度相比显著降低（图9-1）。从二噁英和呋喃的输入量来看，物质平衡也表明了超过94％的二噁英和呋喃在焚烧过程中被分解了，而只有不到1％的随着烟气进入大气，大约有5％存在于飞灰中。图9-1德国八个污泥焚烧厂二噁英和呋喃的输入量示意图图9-2八个污水污泥焚烧厂的二噁英和呋喃排放量示意图（3）SO2，HCl和HF流化床污泥焚烧锅炉可以通过炉内脱硫的方式来控制SO2的排放，但如污泥或掺烧的辅助煤含硫量较高时，仍需要在尾部采取措施。因此利用流化床焚烧技术和烟气半干法脱硫来处理污水污泥时可以使用石灰石来吸附SO2，这样会符合严格的SO2排放标准的要求。污泥焚烧排放的二噁英低于垃圾焚烧的含量，而且汞的含量也低于排放限度。虽然污泥中自身氮的浓度很高，但是NOx的排放量远远低于煤焚烧时的排放量，在高的焚烧温度下，还可大大减少N2O和CO的含量。1.3.3污泥焚烧烟气污染防治措施针对污泥焚烧过程中的气态污染物将从下列方面进行控制：（1）二氧化硫SO2污泥流化床焚烧炉炉温控制在850℃-950℃之间，属低温燃烧，其温度属于最适合脱硫的温度范围。当钙硫比达到2：1以上时，对于本工程使用的中高倍率高温分离循环流化床焚烧炉脱硫率可以达到80％以上。本项目污泥含硫量较低，含硫率0.32％，通常炉内脱硫就可达到生活垃圾焚烧的控制排放控制标准，炉内添加石灰石粉，钙硫莫尔比取2.5，脱硫效率取75%，SO2排放浓度可以控制在200mg/Nm3,能满足当地和国家排放要求，但是XXX市环保局通常要求设置炉外湿法脱硫系统，脱硫效率更高，本项目采用炉外湿法脱硫方案。（2）氮氧化物NOx在焚烧炉中所用的污泥和煤中都含有氮的元素成分，在焚烧过程中转化为NOx，另外空气中的氮在高温下也会与氧反应生成NOx。焚烧炉的NOx排放与焚烧炉的温度水平直接相关，本焚烧炉属于中温燃烧，并且采用及分段供风技术，且污泥燃料中的氮含量较低，因此烟气中的NOx含量生成量比较低，控制在300ppm以下，达到焚烧污染控制的现有标准。（3）氯化氢HCl循环流化床污泥焚烧技术采用中温循环流化床焚烧技术，采用床内焚烧温度在850-900℃，较炉排焚烧炉焚烧温度要低，而根据研究表明HCl排放与床温的关系是：随着温度的升高，HCl排放浓度上升，Cl→HCl的转化率增大。在850-900℃时，其转化率在0.4-0.5之间，当超过1000℃时，转化率将达0.7或更高，因此中温循环流化床焚烧技术将使HCl转化率得到有效地抑制。由于本项目污泥Cl含量较低，在炉内添加石灰石与HCl反应脱除，即可将HCl排放控制在环保排放标准内。（4）采用循环流化床燃烧方式及湿法脱硫，实现污染物较低排放循环流化床污泥焚烧炉炉温控制在850℃-950℃之间，其温度属于最适合脱硫的温度范围。在烟气采用湿法脱硫方式进一步脱硫，是烟气中的二氧化硫含量大大低于国家环保的排放标准；同时，循环流化床污泥焚烧锅炉热容量大，燃烧稳定，炉内温度分布均匀，可以抑制常规气态污染物的生成。（5）采用“3T”技术控制二噁英生成在设计的污泥焚烧炉时，为了满足二噁英控制的要求，采取了以下一些措施：保证炉内燃烧温度控制在850-1000℃之间有利于有机物的完全分解、焚烧燃料产生的烟气在炉内停留3s以上，大于一般焚烧炉规定的2s、通过二层二次风的切向旋转配风设计改善炉内流动，促进炉内气体的湍流，同时控制炉膛出口氧量大于6%。同时为了适应污泥的多样性，在尾部烟道增加活性炭吸附装置，吸收二噁英，使二噁英的排放量大大低于同类工程的排放量，降低对环境的污染。（6）在焚烧低热值污泥时可通过混烧辅助煤实现主要有机污染物极低排放从实现稳定焚烧和低污染排放角度上讲，只有在污泥热值超过一定值的基础上，才能实现稳定焚烧同时实现污染物排放控制的目的。因此国内外的经验表明，在污泥本身热值较低的情况下，需要添加一部分辅助燃料，以保证稳定燃烧和低污染排放。在辅助燃料的选择上，需要考虑运行的经济性。如要达到同样混合热值的条件下，采用辅助燃料的煤量是油的两倍左右，但煤的价格远低于油的价格，因此从经济角度及燃料来源等角度来考虑，辅助燃料采用煤更为符合中国国情。辅助煤的作用可以实现焚烧炉内温度场充分均匀和可控，对于挥发份和固定碳的燃烬是非常有效的，不会产生大量的未燃烬物质，如碳黑、CO及PAHs等有机污染物，更为有效的是污泥中掺烧一定的煤可大幅度抑制二噁英的生成。浙江大学在研究煤与垃圾混烧的过程中发现，将垃圾与煤混烧可以抑制二噁英的生成。通过试验验证了SO2的存在是抑制二噁英生成的主要原因。同时，SO2可以使催化剂Cu中毒，从而降低了Cu的催化活性。催化剂Cu在二噁英的生成过程中的主要作用体现在催化剂Cu中毒可抑制从头合成和前驱物反应生成二噁英。加入煤后垃圾焚烧产生的二噁英浓度降低的原因还在于燃烧效率的提高，未完全燃烧产生的有机物减少，煤中含有的矿物质吸附催化剂和氯，形成稳定化合物取代的有机物。因此基于以上分析，采用辅助煤与污泥混合焚烧，一方面提高入炉燃料热值、降低运行成本，另一方面确实可行地保证了污泥焚烧稳定及低污染排放。（7）烟气净化装置在上述气态污染物控制措施的基础上，再利用静电除尘器对焚烧的尾部烟气进行除尘净化处理。1.3.4本工程尾部烟气净化装置目前我国尚无对于污泥焚烧厂烟气污染防治措施的技术要求。根据发达国家大部分污泥焚烧炉采用静电除尘装置的情况，本项目采用除尘效率更高的布袋除尘器对烟气进行净化。本工程每台焚烧炉烟气量为100000Nm3/h，经选择布袋除尘器设备参数如下：锅炉容量 65t/h数量（套） 2+2烟气处理量 155000m3/h(工作状态)烟气温度 150℃烟气入口含尘浓度 ≤35g/Nm3保证除尘效率 91.5%烟气出口含尘浓度 ≤150mg/Nm3除尘器本体阻力 ≤300Pa本体漏风率 ≤3％3#、4#锅炉原来除尘器为三电厂静电除尘器，本期工程在炉后增加一级（一个电场）静电除尘器，烟气先经初步除尘后进入污泥干燥机，出干燥机后进入三电场静电除尘器，然后进入湿法脱硫系统。1.3.5污泥焚烧后污染物排放结果我国现有很多大学及热电企业对污泥你焚烧后的污染进行了实验和验证，通过与大学实验室及其焚烧污泥电厂的探讨，得出拟建污泥焚烧主要污染物排放量详见下表。本工程烟气污染物排放量 表9-3序号项目名称单位数值国家标准1烟气排放量Nm3/h2×100000/2出口烟尘浓度mg/m3<50803烟气黑度林格曼1级林格曼1级4SO2mg/m32002605NOxmg/m33004006HClmg/m3＜35757COmg/m3＜1501508Hgmg/m3＜0.05＜0.29Cdmg/m3＜0.01＜0.110二恶英TEQng/m3＜0.1＜1水体污染源及其污染物本工程采用干式除灰、渣，无冲灰渣废水排放。其水体污染源包括以下几类：（1）化学水处理设备的再生冲洗酸、碱废水。（2）含油污水。（3）输料系统地面冲洗水和煤场、渣场的雨水排水。（4）生活污水。其中化学酸、碱废水是本工程对水环境影响的主要污染源。厂区排水系统采用雨、污分流制。化学酸、碱废水的主要超标因子是PH值，采用中和处理使其符合排放标准后排入厂区污水管网；含油污水主要为变压器事故排油坑水和油罐区地面冲洗水，其量很少且为不定期排放，采用油水分离器，将油分离达标后排入污水管网；输料系统地面冲洗水和燃料储场的雨水排水采用沉淀池分离的处理方式，沉泥经抓斗捞出沥干后回收到料场，池内上部的达标的污水经潜水泵抽出排入污水管道；生活污水经化粪池消毒灭菌后，池上部的达标污水排入后面的污水管道；污泥干化排污水只是温度稍高一些，COD小于500，无其它有害成份，直接排入污水管道。水体污染源及其治理措施见表9-4。水体污染源及其治理措施 表9-4污水类别排放量（t/h）主要超标因子治理措施化学水处理设备的再生冲洗酸、碱废水2PH中和池处理（已有设施）含油污水很少SS等油水分离器（利用已有设施）输料系统地面冲洗水和煤场雨水排水2SS沉淀池（利用已有设施）需化粪池处理的生活污水（最大时）1.5SS、BOD化粪池（利用已有设施）噪声污染及其抑制厂区环境噪声的影响主要来自主厂房、水泵及风机房等；主厂房各界面向外幅射的噪声形成了电厂环境噪声的主要声源，其它辅助厂房产生的噪声由于能量较小，在较短距离内衰减较快，因此电厂环境噪声的高值区主要分布在主厂房四周。根据热电厂环境噪声测试资料可知，主厂房四周10~100m范围内噪声较高，而后随着距离的增加，噪声级呈递减趋势。因此，电厂产生的噪声对外界的影响较小。本项目将选用低噪声设备，在设备定货时，向设备制造厂家按照国家标准提出噪声控制要求；对一些噪声较高的设备加装隔声罩，一些产生高噪声的排汽口、风机出入口等处已安装高效消音器；各主要设备的基础在安装时应加强防振减振等等。同时合理布局厂区的建构筑物；并因地制宜地加强绿化。电厂主要设备噪声水平见表9-5。本工程主要设备噪声水平 表9-5设备名称噪声水平[dB(A)]设备名称噪声水平[dB(A)]发电机组95.4给水泵97.0引风机95锅炉排汽噪声125送风机（进风口）103.5飞灰及灰渣的环境影响分析本期工程飞灰年排放4.04万吨，根据类似污泥焚烧的相关测试数据预测，按照本项目的掺烧比例和工艺，焚烧后的飞灰应不属于危险废弃物。但项目建成后，应再次对焚烧飞灰进行浸出毒性鉴别，在确认为非危险废物后再进行飞灰资源综合