青岛市城市污水处理厂可持续性污泥处置配套项目娄山河热电厂项目建议书 收藏版.docx
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青岛市城市污水处理厂可持续性污泥处置配套项目娄山河热电厂项目建议书收藏版
青岛市城市污水处理厂可持续性污泥处置配套项目娄山河热电厂
项目建议书
青岛开源热力设计研究院
二○○九年六月
目录
第一章概述
第二章建设规模
第三章建设条件
第四章投资估算及资金筹措
第五章经济效益社会效益
第六章工程进度安排
第一章概述
1.1项目概况
1.1.1项目名称
青岛市城市污水处理厂可持续性污泥处置配套项目娄山河热电厂
1.1.2建设地点：
娄山河与白沙河之间，胶州湾高速公路东侧（双埠），靠近娄山河污水处理厂。
1.1.3建设规模、建设范围
建设规模：
本项目一期建设2×130t/h循环流化床蒸汽锅炉+1C×N24MW发电机组以及两套污泥上料、干燥、收集和输送系统等污泥干化焚烧系统，利用城市水处理厂污泥焚烧发电，并为站址周边区域的工业企业、居民住宅供热。
二期建设2×130t/h循环流化床蒸汽锅炉+1×B12MW或1C×N24MW。
建设范围：
建设范围自新建热电厂、污泥干化焚烧系统以及供热区域内的室外热力管网、换热站。
涉及的专业和内容包括有总图、工艺、建筑与结构、电气及自动化、给水排水、环保、职业安全与卫生、工程概算、技术经济等专业。
1.2建设单位概况
青岛开源集团有限公司创建于1984年，是青岛市首家为社会服务的供热企业，经过二十多年的发展目前已发展为一个以供热为主，集热电、热力工程设计与安装、电仪安装、保温材料、国际贸易、国际劳务合作、楼宇经济、物业管理、物流服务、旅游等为一体的综合性、多元化企业集团，集团总资产13亿元人民币。
目前，企业在供热行业拥有东部、后海和胶州湾三大热力公司，供热面积已达1000多万平方米，成为青岛市最大的供热企业之一；经过二十多年的开拓进取，企业在用户发展、工程设计、施工管理、运行管理，用户服务等供热一系列环节上，形成了一系列完备机制和经验，员工已形成了一切为了用户的工作理念，从而保证了热用户的利益。
“开源供热”已成为岛城的品牌。
1.3项目提出的背景和依据
1.3.1项目背景
青岛市目前已有5座污水处理厂投入运行，污泥处理主要方式是采用填埋，污泥在污水处理厂经过简单的脱水后，运至小涧西垃圾填埋场。
但是，由于经济的发展，伴随着土地资源的紧缺，填埋污泥的场地极其难觅，污泥的现实出路成了十分头痛的问题，迫使政府、管理部门努力寻找污泥处置的最终出路。
世界各国污泥处理的方式多种多样，其主流处理方式有卫生填埋、农田利用及焚烧等。
由于土地资源紧张，以及其它环境污染问题，特别是在大城市，污泥土地利用和填埋比例逐渐下降，而焚烧比例上升，并逐渐成为发达国家主要的污泥处置手段之一。
目前国内采用热电厂循环流化床锅炉焚烧污泥已取得圆满成功，热电厂循环流化床锅炉焚烧污泥是走的循环经济道路，既可利用热电厂高温废气（汽）对污泥进行干化，又可利用污泥焚烧产生的热量发电，达到对污泥的减量化、稳定化、无害化处置，解决环境保护问题。
热电厂循环流化床锅炉焚烧污泥的同时，还可以对外输送蒸汽，解决城区集中供热问题。
青岛市的城市布局为“南宿北工”，白沙河以南、娄山河以北、青银高速公路以西区域内原为青岛的工业区，大中型工厂企业在区域内占的比重较大，工业结构主要为化工、棉纺、食品、机械制造及钢铁企业等。
随着青岛市城市建设的发展，特别是2007年11月，青岛市委十届二次全会明确提出“拥湾发展战略”。
在依托老城区东扩西进饱和的基础上，北上发展成为青岛发展的趋势。
在这一战略下，环湾北部的大面积工业用地成为青岛未来城市经济、社会发展、承接主城区产业、功能转移的新空间。
目前在该区域已建成建材工业园、环海经济开发区及青岛啤酒工业园等工业经济园区，另外在三0八国道、青银高速路之间还新建了大量的商业建筑、住宅小区。
因此该区域迫切需要建设热电厂来解决这些工商业、民用建筑的集中供热要求。
1.3.2娄山河热电厂区域供热现状
白沙河以南、娄山河以北、青银高速公路以西区域内目前暂无城市集中供热，工厂企业为满足生产工艺用汽及附属建筑采暖的需要，各自建造了自备燃煤锅炉房或燃油锅炉房。
这些企业主要分布在该区域西侧，这些锅炉大多数设备陈旧、效率低，对企业的供热存在如下问题：
（1）锅炉容量小，供热规模小，热效率低，造成能源浪费，运行经济性较差。
（2）部分锅炉间歇运行，利用率不高。
（3）大部分锅炉的烟气未得到有效治理，烟囱高度普遍较低，导致锅炉烟尘和二氧化硫高浓度排放，使城区大气污染日趋严重。
（4）由于热网自动化程度低，管理及技术水平落后，工业企业供热质量得不到保证，有些甚至影响到了企业的正常生产。
工业用汽的凝结水回收率低，供热设备落后，加之管理不善，造成管道跑、冒、滴、漏现象严重，热损耗大。
1.3.3工程建设的必要性
青岛市是著名的旅游避署胜地，随着2008年奥运会帆船比赛在青岛成功举行，必将吸引更多的旅游者和投资者。
环境保护的重要性不言而喻，污泥的减量化、稳定化、无害化处置是一个城市持续发展的重要条件。
随着城市建设的不断发展，白沙河以南、娄山河以北已逐渐变成青岛市的工业、居住中心。
城市集中供热是国家推广的节能项目。
它对节约能源，改善环境质量，提高人民生活水平具有重大意义，是现代化城市的基础设施，是现代城市发展的必然趋势。
实现本工程的集中供热。
社会效益和经济效益显著。
1.3.4供热区域划分
本项目初步划定供热范围如下：
向南至娄山河；向东至青银高速公路；向北至白沙河；向西至胶州湾高速公路。
1.3.5主要污泥处置方式简介
污泥处置的主流技术路线有卫生填埋、土地利用、干化焚烧等。
（1）卫生填埋
污泥的卫生填埋始于60年代，现已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术，其优点是投资少、容量大、见效快。
污泥作卫生填埋处理时，主要考虑城填埋场地及对环境的影响。
青岛的固体废弃物由太原路固废及中转站收集并运送至位于胶州湾西面、新启用的小涧西垃圾填埋场。
原则上，含固率20%的污泥是不允许填埋在新建的垃圾填埋场的，新建的小涧西垃圾填埋场进行污泥填埋的要求为污泥含固率60%，这个含固率只能通过污泥干化才能达到
（2）土地利用
污泥的土地利用已有多年历史，主要包括污泥农用，污泥用于森林与园艺、废弃矿场等场地的改良等。
一般来说，污泥要作土地处置必须经无毒无害化处理后（污水处理过程的净化和污泥高温堆肥），才能作土地利用，否则，污泥中的有毒有害物会导致土壤或水体污染。
污泥的农田利用已经在青岛得到了尝试。
尽管为提高污泥农用的份额，污水处理厂作了很大的努力，但是未获成功。
青岛各污水处理厂，特别是团岛污水处理厂，根据其现有的污泥质量数据，是符合国标规定的污泥农用要求的，但是有一定量的工业废水排入李村河、海泊河和娄山河污水处理厂，因此污泥质量将可能受到影响。
此外，如果污水处理厂使用污泥农用处置方式，将会面对物流方面的困难。
毕竟将巨大的污泥量直接供给大量的最终用户不是一个容易解决的问题。
（3）污泥焚烧
污泥焚烧是将脱水污泥直接送入焚烧炉焚烧。
污泥焚烧技术是“最彻底”的污泥处理方法．它能使有机物全部碳化．有效杀死病原体。
最大限度地减少污泥体积；而且占地面积小，自动化水平高，不受外界条件影响。
目前污泥焚烧技术主要采用焚循环流化床焚烧技术，在国内主要有两种方式：
一种是利用热电厂循环流化床锅炉采用脱水污泥与煤混和焚烧法的处理技术。
该技术将含水率约75～85%的污泥直接送入循环流化床锅炉燃烧，泥煤掺烧比例约20%～30%。
另一种技术为污泥干化焚烧技术，该技术采用流化床干燥机（直接干化）或桨叶式干燥机（间接干化），将脱水污泥干化，经干化后的污泥含水率或降至5%～10%。
干化后的污泥通过输料机送入焚烧炉中，经焚烧后污泥得到较彻底的减量化和无害化处置，排放的烟气经过净化后，符合《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）。
国家环境保护总局以及后来的环境保护部先后将该两种技术录入了《国家先进污染防治技术示范名录》2007年度和2008年度版本中。
第二章建设规模
2.1青岛市城市污水厂污泥概况
青岛市区有城市污水厂5座，现有的污水厂都沿着胶州湾、黄海海岸线建造，城市南部有麦岛、团岛污水处理厂，中部海泊河、李村河污水处理厂，北部娄山河污水处理厂等五大污水处理厂，污水处理能力约为52万m3/d，2008年年平均实际处理量约为30万m3/d，年平均污泥产量约300m3/d（含水率75~85%）。
所有污水处理厂采用的污泥处理流程都是消化处理和随后的脱水处理（至含固率18～25%）。
脱水方式有离心脱水和压带式滤机脱水两种，使用离心脱水机可脱水至含固率18%，使用压带式滤机则能达到含固率25%。
表2-1～3列出了部分污泥处理厂的污泥产生量及处置方式。
表2-1 青岛各污水处理厂设计参数一览表
序号
污水厂名称
规模（m3/d）
2006年
一期设计值
二期扩建
1
李村河污水厂
87000
100000
170000
2
海泊河污水厂
68000
80000
120000
3
团岛污水厂
32000
100000
100000
4
麦岛污水厂
80000
100000
140000
5
娄山河污水厂
100000
200000
6
小计
276000
480000
730000
表2-2 青岛各污水处理厂处理工艺
序号
污水厂名称
处理工艺
1
李村河污水厂
AO
脱氮
2
海泊河污水厂
AB
吸附活性污泥法处理工艺
3
团岛污水厂
AAO
脱氮和生物除磷
4
麦岛污水厂
高效沉淀池与生物滤池处理工艺
5
娄山河污水厂
AAO
脱氮和生物除磷
表2-3 青岛各污水处理厂污泥量估算
序号
污水厂名称
规模（m3/d）
2006年
一期设计值
未来扩建二期
1
李村河污水厂
80
100
170
2
海泊河污水厂
55
80
120
3
团岛污水厂
45
100
100
4
麦岛污水厂
100
140（已建成）
5
娄山河污水厂
100
200
6
小计
180
480
730
注：
1、污泥量系指含水率80%的脱水污泥；
2、污泥量按干质占污水量0.2‰比值测算。
表2-4列出团岛、海泊河和李村河污水处理厂2004年的污泥重金属成分的监测结果：
表2-4 各污水厂污泥污染物监测结果
项目
监测结果（mg/Kg干物质）
规范标准值GB18918-2002PH＜6.5
规范标准值GB18918-2002
团岛
海泊河
李村河
铅（Pb）
57
139
49
300
1000
镉（Cd）
＜5
＜5
8
5
20
铬（Cr）
80
37
128
600
1000
铜（Cu）
100
76
127
800
1500
镍（Ni）
25
52
19
100
200
汞（Hg）
＜5
＜5
＜5
5
15
锌（Zn）
172
246
158
2000
3000
砷（As）
24
42
18
75
75
钡（Ba）
37
36
42
150
150
从污泥质量数据来看，根据中国标准，上表所例各污水厂的污泥都适合农用，污泥质量的测试都显示重金属的含量在国家标准GB18918-2002规定的极限值范围之内。
由于麦岛污水处理厂所处理污水均为居民住宅区污水，污水类型应和团岛污水性质类似。
娄山河污水厂所处位置为青岛市重工业、化工业集中区域，由于无检测数据，无法确定是否适合农用。
2.2、热负荷分析
通过初步调查，本项目供热区域内的热负荷基本有三类，一类为工业生产用汽；第二类为工业厂房、公共建筑的采暖及空调负荷；第三类为居民小区供热的热负荷。
2.2.1热指标：
该项目供热区域内的工业生产用汽负荷需进行负荷调查。
由于该区域相当一部分建筑物未采用节能结构，因此采暖热指标适当取高。
而对于新建住宅小区、公建等，由于均为节能建筑，其采暖热指标按有关节能指标选取。
2.2.1.1老建筑热负荷采暖热指标
住宅：
58W/m2，公建65W/m2，综合热指标：
60.1W/m2。
2.2.1.1新建筑热负荷采暖热指标
住宅：
45W/m2，公建55W/m2，综合热指标：
48W/m2。
2.3热电厂规模确定
2.3.1污泥处理量：
青岛市污水处理厂现有污水处理能力约为52万m3/d，目前污水实际处理量约为30万m3/d，年平均污泥产量约300m3/d（含水率75~85%）。
最终规模处理能力达到73万m3/d，脱水污泥产量约700m3/d。
2.3.2热电厂规模确定
根据目前青岛市污水处理量和最终规模处理能力，以及考虑集中供热负荷的需要，本项目一期工程拟建设2×130t/h循环流化床蒸汽锅炉+1C×N24MW发电机组以及污泥干化焚烧系统（包括污泥上料、干燥、收集和输送系统等），利用循环流化床锅炉对干化污泥进行焚烧。
污泥焚烧系统污设计规模为日处理350吨脱水污泥。
同时配套集中供热蒸汽、热水输配系统和汽水换热首站，为站址周边区域的工业企业、居民住宅供热。
随着青岛市水处理量逐渐增大以及周边区域内供热负荷的发展，本项目二期拟建设2×130t/h循环流化床蒸汽锅炉+1×B12MW或1C×N24MW+日处理350吨脱水污泥的污泥干化焚烧系统。
2.4污泥焚烧工艺
根据国内类似污泥焚烧项目调查情况，脱水污泥因含有75%～85%水分,为了使脱水污泥能在锅炉中直接燃烧,一般都需添加适量辅助燃料（煤或油）稳燃，泥煤掺烧比例约20%～30%，污泥处理量小。
由于污泥中的水分在高温下蒸发（850℃以上）,会损失大量热能,所以必须通过高效的高温空气预热器回收这些热量,并将助燃空气预热到600℃以上。
就目前的工程技术水平而言较难实现。
因此，本项目推荐采用污泥干化焚烧技术，该技术采用目前相对较成熟的流化床干化工艺,使污泥中水分在较低的温度下蒸发,以较少的热量降低污泥含水率。
焚烧采用循环流化床焚烧炉，通过焚烧干化污泥，以导热油（或蒸汽）形式回收烟气中热量，并将回收的热量用于干化系统，提高系统的热效率，使整个系统的热量处于平衡状态，这是目前可行和合理的方案。
2.4.1干化工艺
干化工艺是本系统的核心工艺。
由于干化污泥具有易燃、易分解的特点,为保证安全和卫生,干化系统内必须保证低温、低氧状态。
同时由于污泥在40%～60%含水率时具有易粘结的特性,因此选用设备必须防止污泥粘结在换热面,从而降低热效率,甚至影响运行。
由于污泥干化设备投资较大，占地面积大，经干化后的污泥含水率决定循环流化床锅炉的热效率、掺烧煤量，进而影响到整个焚烧工艺。
干化系统每蒸发1kg水分,消耗热能约为2800kJ。
因此，污泥干化工艺需在进行详细的可行性研究后，方可确定。
2.4.2焚烧工艺
经干化系统处理后的污泥储存在干污泥料仓中,通过输料机送入焚烧炉,在投加污泥的同时,可以投加生石灰（用于脱硫）。
投加的干污泥经炉内预置的床砂加热后迅速升温,并开始着火燃烧,经燃烧后的污泥被循环流化床床身内的高速气流带出,通过热旋风分离器,将其中比重较大的未燃尽颗粒收集下来,然后重新送入焚烧炉焚烧,燃尽后的轻小颗粒和高温烟气一起进入后续烟道。
另外，根据干化污泥含水率，确定泥煤掺烧比例。
烟道内布置余热锅炉、空气预热器用于回收热量。
烟气排出前通过半干法脱硫和布袋除尘器除尘,参照《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）的排放标准排放，由于干化污泥燃烧特性接近褐煤,经过循环流化床焚烧炉现场试验,其焚烧特性良好,因此许多国内厂家均有能力配套,技术也相当成熟,采用国产的流化床焚烧炉。
2.5集中供热
2.5.1供热介质的确定
本工程供热范围热负荷有工业生产负荷和民用采暖、制冷及生活热水负荷，根据《城市热力网设计规范》（CJJ34-2002），工业生产负荷采用蒸汽介质输送，民用采暖、制冷及生活热水负荷采用热水介质输送。
2.5.2工业（蒸汽）负荷
工业用户热负荷的用汽压力多数在0.4~0.85MPa之间，供热半径在4公里以内，因此考虑供0.98MPa，270℃的蒸汽可满足热用户要求。
且用汽方式多为直接用汽，一期暂不考虑凝结水回收。
二期工程可考虑较近的工业热负荷部分回收凝结水，回收率为20％。
2.5.3民用负荷
由于本项目供热区域面积较大、管线较长的特点，根据本项目供热区域面积较大、管线较长的特点，参照专项规划，本研究采暖负荷采用二级换热，在热电厂内设首站（汽-水换热站）；一级网热媒为高温水，由首站至各热力站（水—水换热站）；二级网热媒为低温水，由热力站至各采暖用户。
采暖示意图如下：
由于热电厂发电机组采用抽汽凝汽机组，热电厂内换热首站拟采用高温循环水混水供热系统。
首先将50℃热网回水经过抽汽凝汽机组的凝汽器（低真空运行），使其加热到65℃（凝汽器排汽压力为0.03~0.04MPa），随后用热网泵加压，经过汽水加热器，温度最高可升至80~90℃（最高可达120℃），然后输送到各热力站。
在热力站内设置了混水泵，用混水泵抽热网回水的一部分回水（50℃），与高温循环水混合成采暖所需要的温度（70~75℃）后输送到用户，另一部分回水回到凝汽器内加热，形成一个循环。
由于本设计热电厂内首站为间接换热，采用闭式凝结水回收系统，凝结水回收率根据系统特点确定为100%。
高温热水参数：
供回水温度120/50℃，压力1.6MPa。
第三章建设条件
3.1、站址条件：
娄山河热电厂站址确定李沧区西北，北临城阳区，西靠青黄高速公路，距高速公路入口约1公里。
周边道路有长顺路、滨海路和重庆路。
公路交通十便利。
3.2、交通运输
供热站外规划路与辽阳路和福州路连接，供热站锅炉、主变压器等重型大件设备、材料等可通过大型汽车运进站内。
3.3、燃料供应：
燃煤由青岛开源集团公司专用煤场调拨，用专用封闭式汽车运至供热站煤场。
脱水污泥由各青岛市各污水处理厂用专用封闭式汽车运至热电厂污泥料仓。
3.4、供热水源
供热站生产、生活、消防用水均接自市政自来水管。
3.5、烟尘及灰渣处理
本工程、燃料灰分较高，小粒径飞灰比例较高。
袋式除尘器是目前国内外广泛应用的高效除尘设备，对烟尘去除粒径范围宽，技术成熟。
因此本设计推荐采用袋式除尘器，除尘效率可达99.6%，可保证粉尘排放浓度在50mg/m3以下。
满足环保对该区域烟尘排放标准。
为满足二氧化硫排放标准和环保部门的要求，本工程拟采用炉内加石灰石或电石碴实现炉内脱硫和烟气半干法脱硫。
上述脱硫方式需作详细经济、技术比较。
灰渣属于一般固体废物，为无害灰渣，可用作水泥掺合料或制渣砖等建材。
锅炉渣通过机械输送到渣仓后贮存，集中外运。
除尘器下来的灰通过气力输送至灰库，集中外运。
灰渣送送青岛开源集团公司制砖厂制砖。
第四章投资估算及资金筹措
4.1、根据《城市供热热源工程投资估算指标》（HGZ47-104-99）、《全国市政工程投资估算指标》（HGZ47-103-96），投资估算详见附表，项目总投资为3.45亿元。
4.2、资金筹措：
本项目资金由企业自筹。
第五章经济效益
根据经济分析，项目总投资为3.45亿元，年销售收入8203.65万元，年利润总额1614.7万元，税后利润1442.37万元，投资回收期为13.5年（主要经济指标见附件）。
娄山河热电厂装机容量4.8（3.6）万千瓦热电机组，配有4×130t/h锅炉，工程完成后可向外供汽490t/h。
总投资约3.45亿元。
该热电厂建成后，可满足青岛市中长期污水处理厂污泥焚烧处理的要求。
采用干化焚烧联合工艺处理污泥,做到了对城市污水处理厂固体废弃物的无害化、减量化,灰渣建材厂制砖，最终又实现了资源化利用，实现了生态良性循环，社会效益显著。
另外该热电厂可能满足供热范围内的企事业和居民的生产、生活对集中供热的要求，更有利于提高热效率，改善人民的居住环境。
对城市的环境保护、增进城市的整体功能，发展地方经济，改善投资环境有积极意义。
污泥焚烧发电作为一项利国利民的典型的循环经济和环保贡献项目，相关法律法规和有关部委文件均提出了鼓励发展热电联产项目和为循环经济企业提供税收支持政策。
因此，该项目容易取得政府税收支持政策，在上网电价、优先安排电力上网、政府优惠补贴政策方面有较大优势，并且可以获得污泥处理的收费收益。
由于污泥焚烧发电在青岛暂无先例，上述政策及优惠条件可参考垃圾发电项目优惠政策。
第六章工程进度安排
根据热负荷发展情况，工程进度安排如下：
一、2009年底完成可行性研究。
二、2010年上半年，完成初步设计及施工图设计，做好三通一平，办理前期工作。
三、2010年下半年开工建设，2011年6月一期工程投入运行。
主要技术经济指标
一、设计额定供热能力4×130t/h+2C×N24MW
二、年耗煤量
1、原煤量106144.5t/a
2、标煤量71268.45t/a
二、年售热量1613304GJ
三、年发电量
四、上网电价
五、每立方污泥处理费
六、设备利用小时3384h/a
七、年耗新水量382430t/a
八、年耗电量5618KKWh
九、劳动定员124人
一十、建设投资19480.57万元
1、供热站34500万元
2、外网（包括一次网和热交换站）暂无
一十一、年销售收入8203.65万元
一十二、年销售成本6588.95万元
一十三、年利润总额1614.7万元
一十四、年税后利润1442.37万元
一十五、投资回收期13.5年
每吨的污泥处理成本为156元左右，投资额为25W/t左右
石洞口项目的焚烧污泥处理费用，经查证是：
260元/吨！
！
300吨干化焚烧，大约150元/吨
关于上海石洞口污泥干化焚烧工程的运行成本，引用上海市政工程设计研究总院研发中心副主任王国华在2008年7月环保部组织的北京污泥高级研讨会上的发言，其运行费用（不含大修和折旧）280元/吨（含水率82%）,其中人工费30%；水电费35%；原材料20%；维护费15%。
以此和各位同仁共享!
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