泥客庄主高干脱水后造纸污泥焚烧处置的方案比较

本帖最后由 paqilai 于 2013-3-5 11:27 编辑

　
之前在泥客庄主的博客中看到这篇博文，觉得对我很有帮助，所以放上来和大家分享一下！
【写在前面的话】受朋友之邀，写一篇“命题作文”，对一个高干度脱水后的造纸污泥处置项目进行些分析。鉴于这个题目比较有普遍性，可能是很多人都关心的，也由于这个研究的结论与笔者一向所持观点并不矛盾，且颇有发明，就改了一下发在这里。
　　为避免误解，首先声明，笔者不赞成使用大量石灰进行调质。笔者得到的条件是客户已上或已运行类似的高干脱水装置。比较是基于给定的条件进行的一个理论分析。
　　基于以前的经验，由于表格多多，会被系统以字数超标为由拒绝，所以只能分拆。由此造成的不便请海涵。
　　一、方案选择
　　根据要求，对以下三种处置技术方案进行分析和比较：
　　——方案一、高干脱水后直接与煤掺混入循环流化床锅炉焚烧
　　——方案二、高干脱水并利用电厂蒸汽干化后与煤掺混入循环流化床锅炉掺烧
　　——方案三、高干脱水后利用自建干化焚烧系统进行焚烧
　　二、计算条件和取值
　　1、脱水污泥性质
　　造纸企业的污泥一般有三种：化学污泥、剩余污泥和初沉污泥，假设其干基比例分别为30%、35%、35%。按泥性可设干基低位热值分别为1100、2200、2400大卡/公斤，则平均干基低位热值1940大卡/公斤。
　　测算规模根据客户的要求，原脱水湿泥的含固率按25%考虑，干基污泥量150吨/日。此时，湿泥的收到基构成可能为：

燃料的剩余水分	M	75.00
灰分	A	10.70
碳	C	6.34
氢	H	0.92
氧	O	6.91
氮	N	0.08
硫	S	0.05

　
　2、高干脱水后污泥性质
　　由于高干脱水需要添加大量无机化学药剂如三氯化铁和生石灰等，这将造成高干脱水后污泥的总干基量上升，热值相对下降。
　　干基总量的上升，意味着无机药剂也会将一部分水分带入高干脱水后的污泥。
　　由于生石灰水合，使得无机药剂的干重增加，即如果输入1公斤CaO，会产生1.321公斤的氢氧化钙干重。　
　氢氧化钙在580度的焚烧温度下分解为水和氧化钙。这意味着焚烧时还需考虑氢氧化钙重新生成氧化钙所需的分解热，以及重新释放出的水分对焚烧装置的影响。
　　为便于判断水分的具体量，假设市场采购的石灰含氧化钙、氢氧化钙和杂质，比例分别为60%、20%、20%。
　　根据要求，测算点选择的是石灰添加量为湿基的10%，脱水后含固率50%。按此比例推算，高干后的污泥干基量229.1吨/日。
　　由于无机药剂的稀释作用，原干基污泥的构成也发生改变，干基热值同比降为原来的65.5%，即1270大卡/公斤。
　　这样，用于计算的污泥燃料构成为(假设因添加无机质的量不同而有变化)：

燃料的剩余水分	M	50.00	40.00
灰分	A	31.28	60.00
碳	C	8.30	20.42
氢	H	1.20	8.68
氧	O	9.05	1.26
氮	N	0.10	9.46
硫	S	0.07	0.11

　　3、燃煤热值
　　用于计算的燃煤性质如下(取自《郑州热电厂670 t/h锅炉双稳燃宽调节浓淡煤粉燃烧器应用》)：

燃料的剩余水分	M	9.14
灰分	A	26.30
碳	C	54.41
氢	H	2.74
氧	O	6.17
氮	N	0.84
硫	S	0.40

　　干基低位热值为5439大卡/公斤。
　　4、高干度脱水
　　为便于计算综合成本，有必要对高干度脱水的经济参数进行评估。主要取值如下：
　　- 吨干基处理量的脱水电耗140kW(根据某高干脱水技术提供商的数据);
　　- 日吨湿基处理量的投资2.0万元;
　　- 人员数量：8人
　　- 年维护成本相当于初始设备投资的比例：5%
　　5、循环流化床锅炉
　　采用了一台220吨蒸汽/小时产能的循环流化床锅炉作为参考炉型，蒸汽参数为：压力 9.81MPa，温度540度，给水温度150度。
　　对高干脱水污泥入循环流化床锅炉处置的技术经济分析，是基于不处置污泥时与处置污泥时的前后比较。
　　过剩空气系数均取1.22。
　　不处置污泥时，设排烟温度120度，蒸汽产量为额定产量220吨/时，以此时排出锅炉的湿烟气量为基本参考(锅炉设计上的限制)。
　　处置污泥时，方案一由于大量水分进入锅炉，出于硫酸腐蚀的考虑，设排烟温度160度;方案二设排烟温度135度。锅炉出口的湿烟气量一定的情况下，由于蒸汽占用体积大，干烟气量所占份额缩小，这意味着蒸汽产出量一定会减少;当然，考虑了污泥输入的热量，燃煤消耗量会减少。
　　从锅炉进煤口到出灰渣口、排烟口的锅炉全系统设为一个热工系，进行热平衡计算。不考虑蒸汽系统内部进行抽汽、再热以及发电、供热比例方面的变化。
　　所有焚烧的灰渣处置成本均暂不考虑。
　　锅炉事实上是作为“处置设施”处置污泥的，可能导致的成本如下：
　　锅炉的热效率降低，单位蒸汽产量的煤耗增加;
　　——蒸汽减产，减产蒸汽部分有利润损失;
　　——蒸汽减产，吨蒸汽产能的电耗成本分摊上升;
　　——原锅炉设备按照蒸吨所计算的折旧增加;
　　——可能对锅炉产生的磨损、腐蚀等，维护成本增加;
　　——新增干泥输送(运输)、料仓或混合上料等系统的配套投资及其折旧;
　　——灰渣量提高，导致灰渣捕捉、输送等处理和运输设备的负荷增大;
　　上述成本与损失可分别量化为：
　　——吨蒸汽减产量，考虑利润损失50元/吨(该参数蒸汽的价值>220元/吨);
　　——吨蒸汽产量的煤耗增加，以吨煤价格900元评估;
　　——其它各项损失，设方案一增加处置成本60元/吨湿泥;方案二增加20元/吨湿泥。
　　注意，上述三项取值属于假设，不一定能反映实际情况。