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三種典范的污泥發電工藝
2014-11-15T14:39:27

 

污泥作為污水措置的伴生物,占污水總量的0.5%~1%。據統計,我國都會污水措置廠每一年污泥發生量(干重)約為130t,且以每一年10%的速率增加[1]。污泥若是措置不妥則會發生二次凈化,對情況和人類構成很大的風險。是以,尋覓和摸索都會污泥無害化、資本化路子,已成為污水措置行業亟待措置的一個首要課題。

污泥中含有近40%的無機生物資,具備可燃性,以是污泥既被視為燒毀物,又被視為一種生物資資本。公道操縱污泥發電已成為污泥有用操縱的一個新的生長趨向。污泥發電豈但能夠完成污泥寧靜措置,同時還能夠從污泥中抽取能量,替換局部化石燃料,即節儉資本和動力,又掩護情況,有益于增進我國向可延續的輪回型社會的改變。

1、典范的污泥發電工藝

污泥發電首要有以下2種體例:

(1)污泥燃料熄滅發電。

(2)污泥厭氧消化發生沼氣發電。

11污泥燃料熄滅發電

111 污泥熄滅發電道理污泥熄滅是在必然溫度和氧氣存在條件下,使污泥中的無機質發生熄滅反映,天生C02HzONz等。熄滅措置的產品是灰渣和煙氣[2]。污泥的低位熱值與其可燃分(揮發分)的含量、含水率和可燃分的熱值有關,以下式所示。

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 CV,污泥揮發分的熱值,MJk。按照上式計較得熄滅最高限含水率為677%,超越了普通污泥機器脫水裝備的程度,是以間接以脫水污泥為熄滅措置工具的熄滅爐,大多須要操縱幫助燃料。污泥燃料有多種情勢,如將濕污泥與煤粉、重油等燃料一路夾雜構成的污泥燃料;污泥與都會無機渣滓夾雜構成的污泥燃料;濕污泥干化后構成的污泥燃料。污泥燃料熄滅所開釋出的熱能經由過程熱收受接管體系和發電體系完成能量的轉化,見圖l

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112污泥燃料熄滅發電操縱實例以污泥燃

料熄滅為焦點的污泥發電是一種很好的措置污泥體例,污泥熄滅具備減容、減重率高,措置速率快,無害化較完全,余熱可用于發電,熄滅后發生的灰渣能夠用于改進泥土、筑路、制磚瓦、陶瓷、混凝土填料等長處。

漿狀污泥燃料能夠經由過程管道用泵保送,美、日、英的污泥燃料多為固態顆粒狀[3]。美國近200家污水措置廠接納熄滅體例措置污泥,占全美措置總量的20[4]。日本東京電力公司、東京當局和生物燃料公司用下水道污泥發電,2007年正式投入運轉,東京每一年發生130t下水道污泥,此中9900t污泥制成燃料污泥送火力發電廠發電。

1998年,英國倫敦起頭將污泥停止脫水、枯燥、破壞,而后操縱污泥熄滅的熱能作為動力停止發電。

2005年,浙江紹興接納具備我國自立常識產權的煤助燃輪回硫化床手藝興修了國際首坐污泥熄滅發電大型樹模名目,日措置污泥1500t以上,污泥措置價錢為80元/t,年上彀電力266×10^8kW·h,供蒸汽150th1天可節儉元煤450t,相稱于每一年節儉元煤135t2006年,浙江省富陽市某污水措置廠將污泥(600td)熄滅發電,熄滅灰渣制成建材替換紅磚。20071月,寧波污泥措置一期工程已正式投運。該工程日措置污泥400t,年發電量達730kW·h20076月在合肥投產運轉的污泥發電供熱名目,日產污泥300t,熄滅后灰渣用作修路。

可見,外洋的污泥發電手藝已根基成熟,國際污泥發電手藝處于生長階段,工程方興日盛。

12污泥厭氧消化發生沼氣發電

污泥消化能夠按捺病菌,改良污泥的衛生狀態;脫水后的消化污泥還可作為發電廠或水泥廠的幫助燃料。污水措置廠污泥厭氧消化發生的沼氣,首要組分為CHtC02,和H2S、氨等微量無害氣體。與其余燃氣比擬,沼氣是一種機能良好的潔凈燃料[5]。沼氣發電以其低排放、低凈化、節儉動力、廢料資本化等長處而倍受存眷,斥地沼氣發電成為扶植綠色環保工程的一項首要辦法。操縱污泥消化發生的沼氣發電,發電裝備首要有兩種:一種是燃氣機一發機電體系;另外一種是污泥厭氧消化發生沼氣經由過程改質器轉化為氫氣,經燃料電池發電。

121燃氣機一發機電體系消化氣體發電裝備的體系流程見圖2。消化氣經精制(脫硫、除濕、脫碳酸)后送人燃氣機熄滅,動員發機電發電。同時,以水為熱介質將燃氣機所排擠的低溫尾氣余熱收受接管,加熱消化池。消化氣中硅氧烷在熄滅室內熄滅時侵害燃氣機的整機和排氣脫氮用觸媒的經久性,影響消化氣體發電裝備的經濟性和靠得住性[6]。是以,沼氣在進入發機電前,須停止凈化措置,接納活性炭吸附手藝可保障凈化后沼氣含Si無機物濃度<o6mgI。。消化后污泥經脫氣、稀釋、脫水后外輸送往熄滅場或電廠和水泥廠作為幫助燃料熄滅,或農用堆肥。

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德國都會污水措置廠對污泥措置有854%以上采用中溫厭氧消化,操縱發生的甲烷發電,根基保障了污水措置廠的供電請求。如:德國KA—helmstedt(sewagen treatment plant helmsstedt)污水措置廠(措置污水10×104td)污泥發電體系r7l。污泥消化后產沼氣6000m3d,其熱值為23MJm3。年發電量120×104kW·h,相稱于污水措置廠整年運轉耗電量的90%~95%,同時還可知足措置工藝中的供暖及夏季全廠車間、辦公室的供暖。

海口市白梵衲污水措置廠鑒戒了德國措置污泥的經歷和手藝Is,9]。該廠消化池產宇量為48006000m3d。發電量相稱于廠內均勻用電量的27%,每個月節流電費約15--18萬元。沼氣發念頭發生的廢熱用于加熱消化池中污泥,在一般運轉的23月發生的廢熱用于加熱污泥后仍有殘剩。

北京高碑店污水措置廠,日措置污水100m3,日產污泥4000m3,全數停止低溫消化措置,沼氣產量18m3d。按沼氣發電17kW·hm3計較,天天發電量為3kw·h1年節儉電費500萬元。年發電量近1000kW·h,相稱于5000戶家庭1年的用電量。

2006年北京小紅門污水措置廠污泥發電裝配扶植完成,2007年起頭操縱污泥發電。小紅門污水措置廠是北京第二個裝備污泥消化、沼氣發電體系的污水措置廠,天天可從約2000m3污泥中提出沼氣,年最多發電量18kw·h

122 沼氣凈化后經由過程燃料電池發電燃料電池是操縱氫和氧化合發生電能的裝配[1 0|。見圖3

使甲烷轉換成氫氣的改質器是燃料電池體系的關頭構成之一。

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最近幾年來,日本當局在奉行無機質資本高效動力轉換手藝斥地工程(High Efficiency BioenergyConversion Projeet)的根本上,經由過程將燃料電池與沼氣發酵體系無機地連系在統一體系中的手藝手段,完成了污泥高效發電。從2002年日本當局頒發新動力政策根基法以來,日本新動力財產手藝綜合斥地機構(NEDO)前后在日本各地幫助了多項以污泥為質料的生物資高效發電工程的扶植L11l

此中,頗具代表性的為山形市水道部凈化中間以下水道污泥為質料,經由過程沼氣發酵體例制作沼氣,進而經由過程操縱燃料電池,完成污泥高效發電,體系流程見圖4

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東芝公司和橫濱市下水道辦理局協作,先將污泥厭氧消化措置,所得沼氣(含甲烷60%~80)經干式脫硫和活性炭吸附凈化后,送往燃料電池體系的改質器。沼氣產出量為90m3h。磷酸型燃料電池PC257m心,功率200kW。此種燃料電池可用于含甲烷、C02的低熱值(2225Mlm3)的沼氣發電。美國當局主動撐持沼氣燃料電池的貿易操縱,并賜與當局補貼。今朝,美國已有多家下水道污泥措置場引進燃料電池手藝,并建成投產。紐約州NYPA電力公司沼氣產出量3000m3d。加州一項同類工程,沼宇量4000m3d,其燃料電池發生的熱氣體,前往用于加熱厭氧消化罐。在馬薩諸賽州和俄勒岡州也有近似裝配。國際還未見工程操縱實例。

2 3種工藝比擬

操縱污泥停止發電的3種工藝各具優錯誤謬誤,都會污水措置廠3種計劃的根基機能目標見表1

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4、成果與會商

我國都會污水措置廠天天發生大批的污泥,給都會情況帶來繁重的壓力。以往的措置體例日趨顯現其弊病,將污泥轉化成動力用于發電供熱,合適我國新期間輪回經濟扶植的請求,合適我國十一五節能減排的請求,更可為欠缺的動力近況斥地門路,加重乃至防止對情況發生二次凈化。污泥發電是今朝措置污泥最抱負的路子,3種污泥發電工藝各具優錯誤謬誤,在工程操縱中,應按照現實須要,根據現場條件,綜合斟酌運轉用度的條件下,隨機應變地挑選公道的發電手藝。固然污泥發電的根基扶植總投資比燃煤和燒油發電高,但一旦將情況本錢內化,并公道實行鼓動勉勵新型動力及可再生動力的財務、稅收、信貸政策,與發財國度看齊,鼓動勉勵全社會主動到場固體燒毀物操縱奇跡,污泥發電手藝將很是具備上風。

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