精品肥东市政污泥焚烧项目研究建议书1.docx

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精品肥东市政污泥焚烧项目研究建议书1

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肥东县市政污泥焚烧

——无害化处置

项

目

建

议

书

安徽晔城生物科技有限公司

2009年元月

目录

1.总论

1.1项目名称及实施单位：

1.2项目业主单位概况

1.3拟建地点

1.4建设内容、规模及投资

1.4.1建设内容

1.5建设进度

1.6投资概算

1.7主要技术经济指标

2.项目建设必要性

3.污泥处理处置概况

3.1污泥的最终处置主要方法

3.2污泥处置的趋势

4.现有的污泥终端无害化处理技术

4.1污泥焚烧处理

4.2污泥热干化处理

4.3其它处理方法

5.现有污泥处理技术中的主要问题

5.1主流技术

5.2现有的热干化技术

5.3现有的直接焚烧技术

5.3.1二噁英问题

5.3.2重金属问题

5.3.3恶臭问题

6.肥东县市政污泥焚烧方案设计

6.1基础数据

6.2方案说明

6.2.1项目特征

6.2.2现有的技术路线评价

6.2.2.1直接掺烧

6.2.2.2一体化焚烧系统

6.2.3流程设计说明

6.2.4技术特征

6.2.4.1独特的造粒技术

6.2.4.2高效安全的热干化工艺

6.2.4.3廉价的焚烧工艺

6.2.4.4节省化石能源

6.2.5过程说明

6.2.5.1尾气

6.2.5.2污泥对设备的粘结

6.2.5.3设备安全

6.2.5.4二噁英

6.2.5.5恶臭

7.设备及造价

主要设备清单及造价估算

8.投资估算

9.经济效益分析

9.1投资估算

9.2成本分析

9.3销售收入

9.4销售税金

9.5年平均利润

9.6投资年利润率

9.7主要技术经济指标

10.结论

1.总论

1.1项目名称及实施单位

1）项目名称：

市政污泥焚烧项目；

2）项目主管单位：

肥东县建委；

3）项目业主单位：

安徽晔城生物科技开发有限公司

4）技术支持单位：

南京理工大学动力学院

1.2项目业主单位概况

安徽晔城生物科技开发有限公司（以下简称“公司”）是以充分利用可再生能源---生物质为基础，为企业降低能源成本，减少大气及环境污染，实现可循环经济为己任的一家专业公司。

公司位于包拯的故乡-----安徽省会合肥。

这里交通便利，地理位置优越。

公司创始人，荣获国家三项技术专利的陈宝林先生，一直致力于生物质能替代化石能源燃烧及污泥无害化处置与生物质循环再利用方面的开发与研究，三项技质焚烧系统）。

经过多年的工程实践与技术积累，公司形成了鲜明的技术特色，由一系列专有技术和具有自主知识产权的专利技术组成了一个完整的在锅炉上燃烧生物质的技术体系，并与上海交通大学、南京理工大学、浙江大学、等多所国内知名高校建立了横向合作关系。

公司在锅炉燃用生物质能的技术改造工程中，在合肥地区、蚌埠市、全椒、和县、六安市、泾县、桐城，以及江苏、广西、湖北、黑龙江等地改烧了多台4t/h至20t/h的链条炉排锅炉和循环流化床锅炉，以及宁国发电厂35t/h链条炉排电站锅炉。

以上的工程改烧都取得了良好的效果，锅炉出力正常，而且具有一定的超负荷工作能力，在同一时空条件下，链条锅炉中燃烧生物质比燃烧煤炭的出力可提高10%以上；在污泥的无害化处置上，利用“污泥生物质焚烧系统”专利技术，达到了污泥的一次性无害化处置，大大降低了污泥焚烧的运营成本，为合作企业创造了可观的经济效益，实现了同合作企业的双赢，同时也为国家每年节省大量的不可再生资源——煤炭约500000吨，减少了二氧化硫约5000会节能减排做出了伟大的贡献，为造福子孙！

1.3拟建地点

本项目厂址选在合肥市肥东县污水处理厂，占用场地面积约670M2。

1.4建设内容、规模及投资

1.4.1建设内容

新建污泥、生物质混捏、造粒，干化、焚烧系统（污泥的无害化处置）。

1.4.2规模

本项目为污泥（生物质）焚烧处置，其最终建设规模为：

年污泥处置能力为：

14400吨（每天40吨计）。

1.5建设进度

进度表

工作月

项目

1

2

3

4

5

6

7

可行性研究报告

环评报告

环评、可行性审批

初步设计、审批

施工图设计

设备订货

土建施工

设备、工艺安装

试车

正式投产

1.6投资概算

建设总投资约338万元（人民币，下同）。

资金来源为：

自筹40%，融资60%。

1.7主要技术经济指标

序号

项目

数量

备注

1

处理污泥规模：

（吨/年）

14400

2

消耗生物质（吨/年）

1440

3

耗电量（105度/年）

4.2

4

耗水量（M3/年）

500

5

服务年限（年）

15

6

占用场地（㎡）

670

7

劳动定员（人）

10

8

总投资（万元）

338

9

其中：

工程投资（万元）

279.4

10

单位经营成本（元/吨）

78.10

主要技术经济指标

2.项目建设必要性

由于污泥中含有大量的污染物质，如重金属、病原菌、寄生虫、有机污染物及臭气等。

如不进行无害化处理，必将对周边环境，及周边人民的生产生活带来巨大灾难，甚至影响到肥东县的整体形象。

随着人民群众环保意识、可持续发展意识的提高，广大人民群众要求治理污泥给周边环境带来的影响的呼声越来越大。

因此，对污泥进行无害化处置十分必要。

本项目投运后即可彻底解决中国宣纸集团公司污水处理站的污泥问题，并真正做到一次性无害化处置。

3.污泥处理处置概况

3.1污泥的最终处置主要方法

主要有：

海洋投弃、土地利用、污泥农用、填埋、焚烧以及综合利用等。

污泥海洋投弃处置已经明确地被禁止；

污泥填埋并不能最终避免环境污染，只是延缓了环境污染产生的时间，填埋行为面临着越来越严格的环境标准，这使得仅仅反映直接建设投资及运行成本的填埋处置方式的投资及运营费用趋于大幅度增加，许多国家已经开始禁止污泥的土地填埋。

3.2污泥处置的趋势

从早期的海洋投弃与填埋，走向土地利用（绿地、林地利用）、农用，发展到污泥的热处理（热干化与焚烧），最终会走向资源回收再利用的方向。

污泥处理处置的走向在很大程度上取决于各国政府有关的法律、法规和污染控制状况；同时也与国家的大小和农业发展情况有关。

随着环境标准的逐次升级，焚烧处理所占的的比例也越来越大。

4.现有的污泥终端无害化处理技术

4.1污泥焚烧处理

以焚烧为核心的污泥处理技术是最彻底的污泥专业化处理方法。

它可以使污泥中有机物全部碳化、烧死病原体，可以对含有重金属或化学污染物的污泥实现完全的惰性化处理，可最大限度减少污染，且焚烧后产生的焚烧灰可以用做改良土壤、制作建材等。

但是,现有的污泥焚烧处理技术的投资和日常的运行费用偏高，且处理系统的工艺技术非常复杂。

4.2污泥热干化处理

是污泥处理技术中一种先进和科学的处理方法。

干化处理能使污泥显著减容。

经过干化处理后的污泥体积可以减为原来的五分之一左右，产品稳定，且无臭味、无病原体生物。

干化处理后的污泥产品用途很多，可以用做肥料、土壤改良剂、替代能源等。

污泥的单独使用热干化工艺来处理有以下优点：

可以减少污泥的体积，从而减少了储存、处置和运输费用；干燥处理后的污泥产品既可以用做肥料和土壤改良剂也可以用做其他工业工艺过程中原料或燃料；干燥后污泥无尘、无味，整个系统运行安全、高效，且与污泥焚烧相比其投资和运行成本较低。

4.3其它处理方法

以下技术由于各种原因并未广泛应用，主要有熔融技术、碱性稳定化技术、低温热解技术、制取饲料技术、包埋技术、制取建材技术等。

5.现有污泥处理技术中的主要问题

5.1主流技术

污泥富含有害污染物，同时也含有一些有益成分，比如它本身含有化学能，干燥的污泥在燃烧时可放出大量的热量；某些污泥富含有价值的有机组分或无机组分。

目前有效的污泥无害化处理主流核心技术有两大类：

焚烧技术和热干化处理，目标是灭除病原体、消除化学污染物、固化重金属等，同时在处置过程中不能造成新的污染（如二噁英、粉尘等）。

在此基础上，可进一步将污泥处理后的产物资源化，如作为原料或燃料等使用。

污泥含水量在75％～93％之间，它本身含有的化学能不足以完成所含水分的蒸发，所以，要将污泥深度干燥必须消耗外加热量，这是污泥无害化必须支付的代价。

5.2现有的热干化技术

早在20世纪40年代，工业化国家就已经用直接加热鼓式干燥器来干燥污泥。

经过几十年的发展，污泥热干化技术的优点正逐渐显现出来：

5.2.1污泥显著减容，体积可减少4～5倍；

5.2.2形成颗粒或粉状稳定产品，污泥性状大大改善；

5.2.3产品无臭且无病原体，减轻了污泥有关的负面效应，使处理后的污泥更易被接受；

5.2.4产品具有多种用途，如作肥料、土壤改良剂、替代能源等。

5.2.5污泥干化核心技术问题

无论终端无害化处理意向是污泥作为燃料还是原料利用，污泥干化都是重要的第一步，所以污泥干化在整个污泥处置体系中处于核心地位。

污泥热干化技术中的几个核心技术问题分述如下：

①污泥粘结问题

　　现有的污泥干化设备从进料方式和产品形态上大致可以分为两类：

一种是采用干料返混系统，湿污泥在进料前先与一定比例的干泥混合，含水率降至30%～40%，然后才进入干燥器，产品为球状颗粒，是结合干燥与造粒为一体的工艺；另一种是湿污泥直接进料，产品多为粉末状。

　　干燥不同的污泥，对设备的要求也不尽相同，这是因为污泥在干燥过程中有一特殊的胶粘相阶段（含水率为60%左右）。

在这一极窄的过渡段内，污泥极易结块，表面坚硬、难以粉碎，而里面却仍是稀泥，这为污泥的进一步干燥和灭菌带来极大困难。

②尾气处理和臭味控制

污泥终端处理必须是环境安全的，不能产生二次污染。

所以污泥干化技术必须重视尾气处理和臭味控制。

以热风为干燥剂直接干燥时，由于热风的量很大，使得尾气处理成本非常高，这一缺陷使人们一度将兴趣转到了间接加热系统上，后来发展出来的转鼓式直接加热工艺采用了气体循环回用的设计，尾气的量只有直接加热系统的15％，相应尾气处理的负担大幅度下降。

无论是直接加热或间接加热系统，干燥设备内部都采用适当负压，避免了臭气的外泄，工厂的污泥仓、干燥车间、成品仓等构筑物内的气体都抽走集中处理。

③设备安全问题

在干燥器里，起火或爆炸事故相当频繁，令污泥干燥设备的安全性能倍受置疑。

现在，起火或爆炸的基本原因已经明确，与爆炸有关的三个主要因素是氧气浓度、粉尘浓度、以及颗粒的温度。

必须控制的安全要素是：

氧气含量＜12%；粉尘浓度＜60g/m3；颗粒温度＜110℃。

为了完全保障安全性，需要付出极高的设备成本。

特别要指出的是，控制颗粒温度是通过降低干燥剂温度而实现参数控制的，这样产生两个问题：

一是加大了干燥剂流量，使得干燥剂的输送功耗以及尾气处理量都大幅度增加，成本急剧上升；二是胶粘相阶段停留时间延长，使得污泥粘结问题难以处理，影响设备的运行可靠性。

另外污泥干化还需考虑其它的安全因素：

设计有湿污泥仓的工厂，必须考虑甲烷的产生而尽量减少湿泥的贮存时间，在安德里兹的设计中将湿泥仓中甲烷浓度控制在1%以下；干泥仓的安全同样受到重视，为防止自燃，干泥颗粒的温度必须控制在40℃以下。

5.3现有的直接焚烧技术

污泥的含水量高，直接焚烧时，污泥所含的化学能甚至不足以维持所含水分的蒸发，所以对于高含水率的污泥，必须加入其它燃料，同时对燃烧室进行特殊的绝热设计，才能保证足够高的焚烧温度。

当前湿污泥直接焚烧的主流技术是：

与煤混烧，同时必须采用油气助燃，所用的燃烧方式主要有循环流化床混烧、煤粉混烧、造粒后在火床炉内混烧。

随着环境标准趋于严苛，焚烧处理的成本也越来越高，实际上，焚烧处理的成本几乎完全受排放标准的制约，几个控制性指标有：

5.3.1二噁英问题

二噁英是一类剧毒物质，其急性毒性相当于氰化钾的1000倍，大量的动物实验表明很低浓度的二噁英类就对动物表现出致死效应。

二噁英类属于高度持久性化合物，对土壤和底泥具有强烈的亲和性，很容易在生物组织中积累。

医疗及工业固体废弃物焚烧炉是主要的二噁英类排放源，国外已经发生过多起强制关闭焚烧炉的事件。

近年甚至在普通纸张中发现微量的二噁英，一度引起恐慌。

要在常规焚烧炉系统中控制二噁英的排放，以下技术措施是必须的：

   a.每台焚烧炉至少设置1套柴油燃油辅助燃烧系统；

   b使用技术成熟可靠的炉膛和炉排结构，使垃圾在焚烧炉中得以充分燃烧，以减少二噁英的浓度；

   c通过良好的燃烧控制，火焰中心烟气温度不低于1300℃，炉膛出口烟气温度不低于850℃，烟气在炉膛内的停留时间不少于2秒，炉膛出口O2浓度不少于6%，以上技术措施可使原生二噁英绝大部分得以分解；

   d.尽量缩短烟气在处理和排放过程中处于300～500℃区域的时间，控制排烟温度不超过200℃。

5.3.2重金属问题

重点是收集烟气中的飞灰粒子。

5.3.3恶臭问题

严格控制整个湿污泥系统以及炉膛内都处于可靠的负压状态，以保证处理现场无恶臭外溢，这需要增加相应的设备投资和精细的运行管理；同时燃烧室内必须维持高温，炉膛出口烟气温度不低于850℃，以保证消除烟气的恶臭。

6.肥东县市政污泥焚烧方案设计

6.1方案说明

6.1.1工艺流程设计说明：

以专利技术为基础的流程设计

我公司通过长期的技术积累，形成了专利技术：

污泥生物质焚烧系统基础数据，设计的中水污泥处理流程如下图：

流程说明：

污泥与干粉在混捏机中混合均匀，进入造粒机中制出湿颗粒，再进入热干化炉完成干化，干化热源为循环汽；

循环汽由换热器加热，加热热源为来自污泥焚烧锅炉的饱和蒸汽，其凝结水通过疏水阀回流到锅炉房软水箱；

热干化炉产生的大量水汽进入循环汽中，循环汽设置一个乏气排放支路，以维持循环汽的总量平衡。

乏气直接由乏气风机排出到污泥焚烧锅炉炉膛，作为二次风使用。

热干化后的中水污泥颗粒的含水率低于20％，通过对中国宣纸集团公司的提供的中水污泥样品制取的含水率为20％的检材的实验室观察证实，这种污泥可以在大气环境中存放，3天内不散发臭味。

热干化后的中水污泥颗粒可以直接作为污泥焚烧锅炉的燃料使用，这部分燃料在污泥焚烧锅炉中产出的饱和蒸汽，可以满足干化热源的需求。

6.1.2技术特征

6.1.2.1独特的造粒技术

利用廉价的生物质粉末，充分利用污泥的生物特性和生物质粉末的吸水性，直接混捏造粒，该成型技术工艺路线简洁，圆满解决了污泥粘结问题，所制颗粒具有良好的冷态强度。

6.1.2.2高效安全的热干化工艺

开发了过热蒸汽干燥技术，惰性干燥剂彻底杜绝了安全隐患，同时以水蒸气为干燥剂，还能减少传质阻力，极大地加快蒸发过程，在提高生产率的同时大幅度降低了热干化成本。

多余的干燥尾气直接送入污泥焚烧锅炉炉膛，有效解决了污泥的恶臭问题。

6.1.2.3廉价的焚烧工艺

热干化后的“生物质—污泥”颗粒直接在污泥焚烧锅炉链条炉排上完成燃烧过程，具有燃烧温度高（1200℃以上的火床燃烧温度和1300℃以上的炉膛火焰中心温度）、飞灰份额小（小于5％，在所有的燃烧方式中具有最小的飞灰份额）等特殊优点，有效的控制了二噁英和重金属的排放，彻底做到了污泥处置无害化，大幅度降低了烟气净化系统投资及运营成本。

6.1.2.4节省化石能源

利用生物质焚烧污泥，并将炉膛火焰中心温度燃烧到1300℃以上，尾部烟气不需要用柴油、天然气进行二次燃烧处理后排放，节省了大量的不可再生的化石能源。

6.1.3过程说明

6.1.3.1尾气

尾气作为锅炉的二次风使用，所含有害组分在炉膛内完成分解和燃烧，是专利技术的一大特色，这样的设计，节省了大量的乏气净化设备的投资，热干化的总投资和运行费用都下降了一半以上，而且不会形成二次污染。

6.1.3.2污泥对设备的粘结

污泥干化过程中的胶粘相阶段，会对设备造成严重粘结，这是系统设计时需要考虑的核心问题之一。

目前常见的技术手段是采用干污泥回流，这需要设置回流干泥的粉碎和输送系统，对于本项目而言，处理量很小的条件下，配置干污泥回流系统不仅是系统复杂化增加初投资的问题，也严重影响到日常运行管理和系统的可靠性。

专利技术的一个重要特征是使用生物质粉末作为干粉使用，得到的直接好处是：

系统大幅度简化、增加了干化颗粒的热值，间接好处是可以提高燃烧温度，有利于强化烟气除臭和二噁英分解。

6.1.3.3设备安全

污泥热干化的另外一个特别重要的核心问题是防止干燥剂发生爆炸事故。

专利技术使用循环汽作为干燥剂，其成份为：

常压过热蒸汽占90％、热空气占10％，循环汽的含氧量小于3％，循环汽的最高温度不大于179℃，颗粒温度不大于105℃，以上条件下，不可能发生干燥剂爆炸事故。

这样的配置以换热器的设计来保证：

在本项目中，特殊设计了循环风系统的结构和换热器的的结构，并且换热器的换热面积高达1000m2。

6.1.3.4二噁英

热干化系统与污泥焚烧锅炉之间有以下三点间接联系：

一是尾气二次风，二是污泥焚烧锅炉蒸汽作为干化热源，三是干化污泥颗粒作为污泥焚烧锅炉的燃料。

关键问题是这种设计能否满足二噁英的分解条件。

已有的工程案例表明：

可以将污泥焚烧锅炉火焰中心温度提高到1300℃以上、炉膛出口烟温提高到900℃，而不影响锅炉的正常运行，此时污泥焚烧锅炉的排烟温度将上升50℃左右，锅炉效率由此下降大约4％，这个代价是可以接受的，其收益是可以保证二噁英的充分分解。

6.1.3.5恶臭

烟气恶臭问题在解决二噁英问题的同时得以解决。

厂房环境内的恶臭控制由系统的负压设计加以保证，同时在所有可能的恶臭泄漏口加设吸风口，吸风通过管路系统送至污泥焚烧锅炉送风机入口。

6.2循环经济：

本项目建设满足“循环经济”发展要求。

污泥（生物）焚烧无害化处置投产后，可将农作物废弃物转化为可利用的资源，处置污泥，创造新的效益的同时，减少农作物废弃物在处置过程中对周围环境的二次污染，另外，污泥（生物）焚烧后，可做建材和陶瓷行业的生产原料，形成了资源－产品－再生资源的反馈式流程，满足发展“循环经济”的发展战略要求，实现了“减量化、再利用、再循环”操作原则。

7.设备及造价

主要设备清单及造价估算

序号

名称

金额

（元）

说明

1

污泥焚烧炉及辅机

260000

定制：

蒸发量为2吨/h，压力1.25MPa

2

热干化炉及辅机

180000

定制

3

主换热器

90000

定制，换热面积1200m2

4

造粒机

130000

定制

5

混捏机

70000

配套

6

湿污泥仓

120000

设计后制造

7

干粉仓

80000

设计后制造

8

湿污泥给料机

100000

配套

9

干粉给料机

20000

配套

10

混泥输送机

20000

配套

11

循环风机

30000

配套、消音器、变频器

12

干污泥颗粒输送机

20000

配套

13

干污泥颗粒仓

70000

设计后制造

14

尾气二次风喷口

30000

定制

15

测温系统

50000

配套

16

操作台

30000

定制

17

烟尘在线监测仪

200000

合计

8.投资估算

投资估算表

（一）

序号

工程和费用名称

建筑

工程

设备

安装

工程

工器具及

生产家具

购置费

其它

费用

合计

（万元）

技术经济指标

单位

数量

指标

一

第一部分工程费用

1

设备制作、安装

151.0

53.0

204.0

2

厂房建筑安装工程

10.0

10.0

米2

125

800

3

变压器增容

5.0

3.0

8.0

4

除臭循环风道制作、安装

5.0

5.0

8.0

5

饱和蒸汽管路及保温

2.0

2.0

3.0

6

备品备件及工器具购置费

4.7

4.7

2%

第一部分工程费用合计

10.0

163.0

63.0

4.7

240.7

二

第二部分工程建设其它费

1

建设管理费

3.6

1.5%

2

工程设计费

9.6

4%

3

工程监理费

4.3

1.8%

4

项目前期工作费

2.4

1%

投资估算表

（二）

序号

工程和费用名称

建筑

工程

设备

安装

工程

工器具及

生产家具

购置费

其它

费用

合计

（万元）

技术经济指标

单位

数量

指标

5

联合调试运转费

4.8

2%

6

环评费

6.0

可研报告费

8.0

第二部分工程费用合计

38.7

38.7

第一、二部分工程费用合计

10.0

163.0

63.0

4.7

38.7

279.4

三

预备费

1

基本预备费

28.0

10%

四

建设期贷款利息

6.3

五

铺地流动资金

12.3

征地1亩

12.0

项目总投资

10.0

163.0

63.0

4.7

97.3

338.0

9.经济效益分析

9.1投资估算

本项工程总投资：

338.0万元，其中：

设备投资概算：

279.4万元

基本预备金：

28.0万元

建设期贷款利息：

6.3万元

铺底流动资金：

12.3万元

土地征用及拆迁补偿费：

12.0万元

9.2.成本分析

9.2.1.处理成本计算基础数据：

10t/h链条焚烧炉

锅炉效率：

75%

台数：

1台

全年运行时间：

360天

生物质燃料热值：

3500kcal/kg

污泥热值：

干燥基热值为9200kJ/kg

含水率：

80%

年处理能力：

30吨×360天=10800吨

污泥生物质焚烧系统设备投资概算：

279.4万元

服务年限：

15年

原材料费（不含税价）：

生物质粉末320元/吨

电0.70元/度

水2.0元/吨

9.2.2.能耗

原料污泥的含水率为80％，其干燥基热值为9200kJ/kg，造粒配料（质量比）为，污泥/生物质粉＝1