卫辉污泥热解气化项目建议书.docx

1、卫辉污泥热解气化项目建议书附图： 64第1章 概述1.1 工程概述1.1.1 工程名称及委托单位项目名称：卫辉市污水处理厂污泥综合处置工程委托单位：卫辉污水处理厂1.1.2 工程建设规模及主要实施内容建设卫辉市污水处理厂污泥综合处置工程，规模为50 t / d（含水率80%污泥）。主要工程内容包括建设污泥热解干馏气化系统一套，以及建设配套的发电系统、灰渣资源化利用系统及其他建筑、结构、给排水工程、环保等内容。1.1.3 工程工艺原理及路线 污水经污水处理厂产生的含水率为%左右的污泥，采取深度脱水处理工艺干化至含水率60%以下，然后经过造粒，输送至热解气化装置，经一系列反应完成热解气化过程，污泥

2、的有机质被全部热解气化成可燃气体，剩余的有机物和无机物残渣被燃烧成熔渣。气体从气化装置逸出后进入气体发电装置发电，余热用于污泥烘干系统，尾气进入热解气化炉燃烧；熔渣经湿式灰盘和排渣系统排出后可以作为建筑原料使用。这样，有害的污泥经过脱水干化，造粒，热解气化等工艺处理，最后热量转化为电能，废渣作为建筑原料使用，真正做到了减量化和资源化，整个过程无外排气体，做到了无害化。1.1.4 工程总投资工程总投资为万元，其中建设投资估算为万元，铺底流动资金为万元。1.1.5 工程经济效益本项目生产期年均新增收入198万元，生产期年均利润总额万元。1.1.6 环境效益本项目生产期年均减少固体废弃物约9125m

3、3。1.2 编制范围本项目建议书的编制范围是：(1)分析、预测污泥产生量，确定生产规模；(2)确定污泥综合利用生产工艺；(3)选定厂址；(4)根据建设内容，提出工艺技术方案、工程方案；(5)对环境保护、劳动安全卫生、节能、消防提出合理方案；(6)对项目进行投资估算，提出融资方案并进行财务评价；(7)在论证的基础上提出结论性意见和建议。1.3 编制依据甲方提供的污水处理厂污泥资料建设项目环境保护管理条例城市生活垃圾卫生填埋技术规范(CJJ17-2004)工业企业燃气安全规程（GB 6222-2005）生活垃圾焚烧处理工程技术规范（CJJ90-2009）生活垃圾焚烧污染控制标准（GB18485-2

4、001）工业企业厂界环境噪声排放标准GB12348-2008地表水环境质量标准（GHZB1-1999）室外排水设计规范（GB500014-2006）(2011年版)排水再生利用工程设计规范（GB50335-2002）室外给水设计规范（GB50013-2006）地表水环境质量标准（GB3838-2002）城镇排水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）工业企业设计卫生标准GBZ1-2002工业炉窑大气污染物排放标准GB9078-1996恶臭污染物排放标准GB14554-93大气污染物综合排放标准GB16297-1996建筑设计防火规范GB50016-200810KV及以下变电所设计规范（

5、GB50053-94）供配电系统设计规范（GB50052-2009）3-110KV高压配电装置设计规范（GB50060-2008）低压配电设计规范（GB50054-2011）电力装置的继电保护和自动装置设计设计规范（GB50062-2008）交流电气装置的接地设计规范（GB/T 50065-2011）建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）电力工程电缆设计规范（GB50217-2007）1.4 编制原则（1）遵循我国污泥处理的技术政策，发展热解干馏气化与灰渣综合利用制砖技术。采取全面规划、分期实施的建设方针，开展污泥处理循环经济，热能、渣土资源利用，真正实现污泥处理无害化、减量化、资源化

6、。（2）坚持科学态度，积极采用新技术、新工艺、新设备，建设经济合理、满足环保要求、又与卫辉市发展水平相适应的污泥处理模式。（3）节约用地、节约用水，避免资源浪费。（4）提高自控和机械化操作水平，确保安全、卫生的操作环境。（5）保护环境，注意污染物治理措施有效性。（6）厂区总平面布置及建筑群体设计，需与环境协调。第2章 城市概况2.1 城市概况卫辉是中国财神之乡、河南省历史文化名城、省级文明城市、省级园林城市、省平安建设先进县。自西汉高祖二年设置汲县，先后为州治、路治、府治和道治，距今有2000多年的历史，素有“南通十省，北拱神京”之称。现辖13个乡镇、342个行政村、15个居委会，总人口49万

7、；区域面积868平方公里，山区、丘陵、平原面积分别为258、158、452平方公里；城市规划控制区面积128平方公里，规划区面积45平方公里，建成区面积20平方公里，城区人口15万人，城镇化率居新乡八县（市、区）之首。卫辉市是新乡市地缘最近的卫星城，距省会郑州80公里。京广铁路、107国道、京港澳高速、石武高铁、S226公路纵贯南北，济东高速、省道新濮公路、卫柿公路横穿东西，贯通市乡村的三级交通公路网络基本形成。卫辉市自然资源及能源丰富。已探明水泥灰岩储量亿吨、煤储量亿吨、白云岩储量1亿吨。有四条大中型河流和四座中小型水库。全市水面面积5900亩，其中市区古老的护城河、人工湖水面面积近1000

8、亩，居豫北之首，素有“北方水城”之美誉。“十二五”期间卫辉的经济社会发展定位为：打造中原经济区强市“重要的增长板块”和豫北地区崇文、宜业、宜游、宜居的“财智之都、魅力水城”。发展目标是：“十二五”末，实现“四翻两高、进一退一”。“四翻”：即人均生产总值翻一番以上，总量力争达到200亿元；财政一般预算收入翻一番以上，力争达到10亿元；全社会固定资产投资翻一番以上，力争达到300亿元；工业固定资产投资翻一番以上，力争达到200亿元。“两高”：即城镇居民人均可支配收入和农民人均纯收入年均增幅分别高于全省、新乡市平均水平。“进一退一”：即进入新乡市县域经济第一方阵，退出全省县级市综合排序倒数第一的位置

9、。2.2 污水及污泥处理现状卫辉市现有污水处理厂1座，设计处理能力为5万m3/d，分两期建成，主体采用CASS处理工艺，深度处理采用深床反硝化滤池工艺，出水满足城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）以及A标准。污水处理厂日产污泥共50t/d（以含水率80%计），污泥处理工艺为先经离心浓缩脱水，处理后污泥含水率为80%，后采用化学调理深度脱水工艺使污泥处理后含水率降低至60%以下后污泥产量为25t/d，最终送垃圾填埋场填埋处置。2.3 项目建设背景及必要性2.3.1 项目建设背景随着卫辉市经济发展，城镇化水平不断提高，城镇人口不断增加，城镇污水量亦不断增加，卫辉市污水处理厂的污

10、泥带来的环境问题日益突现。建设一套工艺先进、操作简便、管理方便和运行安全可靠的污泥综合利用（无害化）处理系统已是卫辉市城区建设的当务之急。为此，卫辉市领导和城建主管部门十分重视这项工程的建设。2.3.2 项目建设必要性（1）污泥无害化处理工程是卫辉市污泥处理现状的迫切需求卫辉市城区污泥量为（80%含水率）50t/d，经干化处理后污泥量为25t /d（60%含水率）。卫辉生活垃圾处理场建于2007年，设计时并未考虑污泥的填埋处置。至今运行多年，填埋库容近满，且周边基本没有可供利用的剩余空间。因此，建设先进安全的污泥减量化、无害化及资源化处理工程，以释放被挤占的垃圾处理场库容是必要的。（2）兴建污

11、泥无害化处理场是卫辉市社会经济可持续发展的需要随着改革开放的深入，社会不断向前发展，卫辉市在区位、政治、经济和文化等方面的地位将日益显示。为了可持续发展，建设一座高技术水平污泥处理场是城市市政建设必不可少的配套项目和重要的组成部分。符合国家产业政策和卫辉城区总体规划，符合国家环保要求。项目建成后，对改善城市投资环境，提高人民健康水平，促进卫辉经济和社会发展具有重要意义。（3）建设高水平的污泥无害化处理工程可以提高卫辉的环保设施水平，提升城市的外部形象卫辉市现状污泥处理处置设施在一定程度上满足了目前国家对污泥处理处置的基本要求，但仅完成了减量化过程，在无害化和资源化利用上还远未做到合格。建设污泥

12、热解气化项目，对污泥进行无害化和资源化利用，是一个政府部门对城市环境以及市民的居住环境负责任的体现，也是提升城市外部形象的需求。因此，卫辉市污水处理厂污泥综合处置工程的建设对卫辉市是必要的。2.4 污泥处理规划卫辉市按照相对集中的基本思路，综合考虑环境条件、污泥成分、处理量、运输距离等诸方面因素的影响，统筹规划污泥处理方式。根据规划，卫辉市污泥无害化处理场服务范围为卫辉市城区内。固体废物处理规划目标见表2-1。表2-1 固体废物处置规划目标指 标基准年实际规划年目标2005年2010年2020年工业固废综合利用率（%）43507070危险废物处置率（%）100100100100污泥无害化处理率

13、（%）901001002.5 污泥特性 2.5.1 污泥成分分析卫辉市污水处理厂污泥来自污水处理厂污水，污水主要由居民生活污水、街道保洁污水、社会污水和少量工业废水等组成。据卫辉市环卫处对卫辉污水处理厂污泥成份抽样分析，具体抽样分析见附表2-2。表2-2 卫辉市污水处理厂污泥理化性质（%）含水率可燃物灰分干基可燃物湿基可燃物干基灰分湿基灰分混合物厨渣纸张果皮塑料毛骨橡胶皮革纺纤木质杂草由表2-1可知，卫辉市污泥含水率约35%，可燃物与灰土、砖瓦等无机物成分亦占50%左右。污泥中金属、玻璃等物质含量很少、不具有回收的价值。2.5.2 污泥热值确定根据卫辉污水处理厂污泥成份抽样分析报告，卫辉市污水

14、处理厂实际情况和今后的发展，并参考河南省其他城市的设计热值，本工程运行期内的污泥设计值暂按1000kcal/吨考虑。第3章 建设规模及厂址选择3.1 建设规模目前卫辉市污水处理厂污泥处理设施的设计规模为50t/d（以含水率80%计，下同），污泥实际产量约为4050t/d。本次工程服务对象为卫辉市污水处理厂产生的生活污泥，并与污水厂污泥处理设施相配套，因此确定本次工程的建设规模为50t/d。3.2 选址的基本要求依据城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准、生活垃圾焚烧污染控制标准（GB184852001）以及生活垃圾焚烧处理工程技术规范（CJJ902009）等相关标准规范卫辉市污泥无害化处理场场址

15、选择基本要求： 满足城镇总体规划、环境卫生专业规划以及国家现行有关标准的规定，与周围环境相协调； 符合经济运输要求，有效降低运输成本； 市政设施较为齐全，充分利用已有的市政基础设施，减少工程投资费用； 选择在生态资源、地面水系、文化遗址、风景区等敏感目标少的区域； 有足够的用地面积，动迁少，尽可能少占或不占耕地，征地费用低； 不受自然灾害的威胁； 有可靠的电力供应； 水源充足，选址应靠近河流等自然水源； 卫生防护距离不小于300m。3.3 厂址选择建设于卫辉市污水处理厂内。3.4 建设条件3.4.1 地质条件根据卫辉市污水处理厂岩土工程勘察报告，拟建场地位于卫辉市市区东南，规划东环路东侧，东孟

16、姜女河西侧，场地较为平坦，周围无其它建筑物，建筑环境良好。厂区内最大地面相对高差左右，地貌单元属黄河冲积平原。场地在揭露深度范围内均为第四系沉积层，根据物理力学特征共划分4个地质单元层。勘察期间，场地地下水稳定水位埋深左右，属孔隙潜水类型，水位随季节变化，年变幅左右。地下水对深基坑（挖深大于）的开挖和施工不利。应根据不同的建（构）筑物及其埋深和施工时的实际水位采取相应的排降水措施。据水质分析结果判别，该厂区地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋和钢结构均具有中等腐蚀性。本场地抗震设防烈度为8度第一组，设计基本地震加速度值为，特征周期。按GB5001-2001规范进行液化判别，

17、第2层的部分粉土和第3层细砂层为可液化土层，经综合评价该场地地基液化等级为中等。建筑场地类别为类，场区地形平坦，地貌类型单一，无活动断裂，地层结构简单，分布不均匀，但具有相对连续性，物理力学性质均匀，无不良地质作用，稳定性好，适宜建筑物的兴建。3.4.2 交通条件项目位置位于污水厂内部，污水厂位于城区的东南部，厂外道路可直通高速公路，交通便利。3.4.3 用水用电条件污水处理厂内有相当完善的给水、排水管道系统，可以满足项目用水排水的要求。污水处理厂变压器一基本处于满负荷运行状态，项目用电需要从附近变配电站重新接线并安装变压器。3.4.4 用地条件现状污水厂厂区东北部有控制预留用地，能满足本次工

18、程建设用地需要，且紧邻厂区东南侧现状污泥处理设施，便于工程衔接。综上所述，场址具备建设条件。第4章 污泥处理工艺方案4.1 污泥热解气化工艺在污泥的处置方面，我国污泥处理起步较晚，污泥的处理方式主要是简单填埋、堆肥或者焚烧。由于污泥中含有一定量的重金属、有机污染物和病原菌等，在堆肥农用上具有一定环境风险，施用后需对施用污泥的土壤、地下水及作物等进行长期定点监测，且需控制其最大施用量及连续施用年限。填埋占用大量土地资源，不能彻底处理掉污泥；焚烧则需要消耗大量的能源，同时造成二次污染。污泥热解气化将污泥通过燃烧后制成清洁能源，并消除了二噁英的产生，变废为宝，技术先进且环保。污水经污水处理厂处理后留

19、下含水率为%左右的污泥，采取深度脱水处理工艺干化至含水率60%以下，经过造粒，输送至热解气化装置，经一系列反应完成热解气化过程，污泥的有机质被全部热解气化成可燃气体，剩余的有机物和无机物残渣被燃烧成熔渣。最后，气体从气化装置逸出，熔渣经湿式灰盘和排渣系统排出。这样，有害的污泥经过脱水干化，造粒，热解气化等工艺处理，最后被彻底减量化、无害化和资源化。污泥最终的产出物为两种：一是含一氧化碳、烷类气体和氢气的可燃气体；二是被烧熔的有机物残渣和无机物，统称为残渣。可燃气体的成分主要是一氧化碳、烷类气体和氢气，其热值为800kcal/Nm3，成分及热值报告见图4-1，残渣的组分是SiO2、Ca等物质，成

20、分及含量见表4-1。图4-1 工业化试验产生的可燃气体的成分和热值(800kcal/Nm3)经过热解气化后污泥中各类细菌病原菌被彻底杀灭，剩下的无机物被烧成熔渣了，污泥中所含的微量重金属离子被高温氧化或者包裹在烧熔的灰渣中，被彻底无害化处理了。经过检测分析其成分主要为Si、Ca、Fe和Al等元素。其成分如表4-1，炉渣可以用作砖骨料和水泥辅料等。表4-1 污泥热解气化后灰渣主要成分含量序号污泥灰渣成分含量(%)1Si2Ca3Fe4Al5C6K7P8Mg9Na10S污泥热解气化后的产出物经过权威机构中国检科院综合检测中心检测, 平均值为 TEQ /Nm3。二噁英的含量仅有欧盟标准的1/4,检测报

21、告如图4-2所示。图4-2 污泥热解气化后的气体二噁英检测报告4.2 污泥热解气化工艺流程（一）项目技术路线描述1、热解气化：第一步，在燃烧段，通过初始化点火（使用煤等燃料）使装置内部温度达到1100度左右，然后将预先晾干的污泥颗粒（含水率30%）倒入装置内，通过鼓风设备向燃烧段输送氧气，在此状态下，污泥颗粒被点燃，碳化和气化，碳化产生的游离碳和气化产生的气体其中一部分发生燃烧，使装置能够持续保持一定的温度，从而不再需要外界辅助能源来提供污泥发生干燥、干馏、碳化和气化过程所需要的热量。第二步，通过输送带将造粒后污泥颗粒源源不断送入装置直至装满整个装置，由于颗粒状的污泥之间有缝隙，可形成导流通道

22、，通过这些导流通道，在燃烧段所产生热量向气化段，碳化段，干馏段和干燥段依次进行扩散。每经过一段都会消耗大部分热量，在达到相应的温度下，会发生相应的反应。到达干燥段时，温度为80左右，在此温度下不断烘干脱去污泥颗粒的部分水份，污泥逐步变干燥，为发生干馏反应做准备。第三步，逐步变干燥后的污泥在温度200450的的烘烤下，由于大分子的有机物具有热不稳定性，发生干馏反应，大分子有机物发生裂解生成大量烷类（CmHn）气体和少量焦油等可燃气体及水蒸气（H2O），这些气体从上出气端口逸出。从二噁英的分子结构可知，氧和氯元素存在是二恶英生成的基本条件。污泥干馏过程中，完全处于缺氧状态，经干馏产生可燃气体后的污

23、泥又被碳化，然后在高温状态下与氧气和水蒸汽进行氧化与还原反应生成一氧化碳，不属污泥直接焚烧，因此避开了产生二恶英的环境，能有效遏制了二恶英类物质的生成。第四步，经过干馏后的污泥，在450-1000和无氧状态下有机质发生碳化反应，生成了游离碳。第五步，经过干馏和碳化后污泥主要残留物是游离炭和少量粘土等物质，在1100-1200温度和水蒸气的作用下，发生氧化还原反应产生一氧化碳（CO）、氢（H2）等可燃气体，这些气体从下出气端口逸出，少量气体通过导流通道也会从上出气端口逸出。主要反应如下： C + O2 = CO2 + 408840kJ/kmol C + 1/2O2 = CO + 123217 k

24、J/kmol CO2 + C = 2CO - 162405 kJ/kmol C + H2O = CO + H2 - 118821 kJ/kmol C + 2H2O = CO2 + 2H2 - 75237 kJ/kmol第六步 污泥的有机物经过干馏、碳化和气化后，部分游离碳和可燃气体被燃烧生成二氧化碳（CO2）和无机熔渣，为污泥热解气化整个过程持续不断地提供热量。此段温度可达1300左右。经过上述过程后，污泥中各类细菌病原菌被彻底杀灭，剩下的无机物被烧成熔渣了。最后通过排渣设备从气化装置底部排除残渣。第七步 通过观火孔观察燃烧段的燃烧情况或者通过测温系统燃烧段的温度低于850后启动排渣设备进行排

25、渣，同时启动鼓风系统增加进风量。这样装置内污泥逐步下移，污泥会随着渣的排出而依次经历干燥段、干馏段、碳化段、气化段和燃烧段。造粒后的污泥从第二步开始，周而复始进行处理，实现连续化生产。2、新型建筑材料的制作污泥焚烧后，产生的热解气用作燃料，焚烧灰做原材料与粘土混合制成新型建筑材料，即制砖。（二）技术路线如下图所示： 图1 污泥热解气化工业化处理流程图4.3 污泥热解干馏气化炉技术特点污泥热解干馏气化炉非常适用于我国污泥的“三化”处理，尤其适用于小型污泥处理场，并可同时进行污水处理厂的污泥无害化处理、粪便无害化处理、餐饮业厨余的无害化处理。具有以下特点：（1）处理时间短：污泥、污泥连续进入热解干

26、馏气化炉全过程仅需30分钟。（2）资源化效果最好：污泥、污泥采用热解干馏气化工艺处理时，分选工序先将可气化物、土份及不可气化物彻底分类。可气化物去热解干馏气化炉，产生的可燃气体经过净化（提纯、压缩）形成可用气体。土份和不可气化物无机物制砖。资源化利用率最为彻底，可达到100%。（3）减量化显著：城市污泥、污泥采用热解干馏气化工艺处理后，可气化物可一次性减容85%以上。土份和不可气化物再加上气化后的灰渣100%制砖，整个处理工艺流程无需填埋。（4）原生污泥。污水处理厂脱水干化后的污泥直接进入（筛选、分拣）烘干工艺后，可燃物在污泥、污泥坑堆放，无渗滤液排放。工艺气体净化，水循环利用，浓缩污水作制砖

27、用工艺水，无需处理。（5）无害化彻底：污泥、污泥只需经过30分钟热解干馏气化处理，即可完成100%杀灭各种有害菌，完全去除臭味。（6）可实现清洁化生产有利于环境保护：在处理工艺流程中所有生产过程均封闭，可以形成清洁生产，所产生可燃气体、液体、废渣全部综合利用。（7）运行费用低：筛上物经热解干馏气化方法处理，产生的可燃气经过净化、提纯、压缩形成可用气体管道输送，因此运行费用相对较低。（8）处理工艺可实现大规模连续生产、且实现了全封闭，不影响周边环境。专业化设计的生产设备，可以组成各种规模的生产线，生产线设施全部封闭，并全部采用自动化控制。（9）工艺系统和设备适应能力强：日处理能力可组合成各种规模

28、：热解干馏气化法工艺适用性广，操作灵活，可建单一的综合处理厂（热解干馏气化产生的可燃气体作制砖燃料）。结合卫辉市实际情况，推荐热解干馏气化炉作为卫辉市污水处理厂首选炉型。4.4 热解干馏气化生产线配置根据污泥产量及预测，卫辉市污水处理厂现状污泥产生量为50t/d。拟建卫辉污水处理厂污泥无害化处理系统，建设规模为50t/d。热解干馏气化生产线配置：污泥烘干为一条生产输送线，日处理量达50t。热解干馏气化生产线为1条。单条热解干馏气化生产线处理可燃物污泥50t/d。预留第2条热解干馏气化生产线位置，为今后发展留有余地。第5章 工程设计5.1 污泥预处理5.1.1 污泥料仓设污泥料仓一座，用于存放深

29、度脱水后（含水率60%）的污泥。 容积：30m3材料：碳钢防腐5.1.2 辅料仓设辅料料仓一座，用于存放造粒辅料（煤粉或煤矸石）。辅料投加量为绝干泥量的10%-20%，以便于造粒。容积：15m3材料：碳钢防腐5.1.3 混合造粒系统深度脱水后（含水率60%）的污泥与辅料按比例进入双螺旋搅拌混合均匀后，输送至造粒机，进行造粒（规格直径约5cm的污泥棒）。污泥和辅料的混合比例为8:2。主要设备：双螺旋搅拌器：处理能力30t/d皮带输送机： 带宽500mm，长度5米。造粒机：处理能力30t/d5.1.4 烘干系统经造粒机制出的直径约5cm的污泥棒进入网带式烘干机进一步干燥脱水至含水率30%以下。主要

30、设备：网带式烘干机： /h，五层网带，总长米。热源：发电设备产生的余热（尾气），温度约为540摄氏度。5.2 热解气化系统烘干后的污泥棒经斗式提升机投入热解气化炉，进行热解气化，产生后的气体（主要成分为甲烷、一氧化碳及氢气等）经净化后利用或燃烧排放。 产气量：1100 m3 /h主要成分：CmHn、CO、H2热值：1000kcal / m3主要设备：（1） 给料斗，1台，2m3，碳钢防腐（2） 斗式提升机，1台，提升能力5t/h（3） 热解汽化炉，1座，2600 H=22m（4） 气体净化装置，1套，处理能力1500 m3 /h可燃气体净化采取电捕焦油器、干式旋风除尘器处理。净化后的可燃气含尘量500mg/Nm3。5.3 产出物资源化利用5.3.1 气体利用污泥经热解气化炉热解气化产生的气体经净化后进入内燃发电机发电，可供厂区利用。发电机产生的尾气经管道输送至烘干系统，废气进入热解气化炉燃烧，做到无废气外排。发电量：4000kwh/d主要设备：内燃式发电机组一套，型号50 kw。5.3.2 炉渣利用污泥经