炼油厂含油污泥干化焚烧及能耗分析

日益严格的环保要求促使环保投资的增大,压缩了炼油企业的利润空间,因此,环保设施的节能降耗成为重要的研究课题。某炼油厂采用"干化-焚烧"工艺处理含油污泥,该工艺成熟稳定,适合长周期运行,最大程度地实现减量和无害化,同时回收部分焚烧的热量作为干化单元的热源。结合该处理流程对设施能耗进行分析,提出两个节能降耗的措施。结果表明:设计工况下,该设施单位能耗为14 180.67 MJ/t污泥(含水率80%),通过调整操作控制含油污泥的含水率,可以将单位能耗降低4.7个百分点;在长周期运行条件及环保条件满足要求的情况下,改造或停用烟气再热器(GGH),可以将单位能耗降低3.1个百分点;若两种方法相结合,理论上单位能耗可以降低至13 070.03 MJ/t污泥,减少7.8个百分点。     

燃煤耦合污泥焚烧发电技术研究进展

焚烧法作为实现我国污泥快速减量化、无害化处置的主流方式得到广泛应用,而在“双碳”减排目标的推动下,燃煤耦合污泥焚烧发电技术能有效实现燃煤低碳减排和污泥清洁焚烧处置。然而,现阶段燃煤耦合污泥焚烧发电技术在锅炉结焦结渣、燃烧污染物排放和技术经济性等方面仍存在较多问题。总结了污泥基本理化性质、水分赋存形态、煤质指标和不同干化技术,对比分析了湿污泥直接掺烧、烟气直接干化污泥后掺烧和饱和蒸气间接干化污泥后掺烧这3种技术路线的优缺点,并结合我国燃煤耦合污泥发电典型工程项目的技术参数进行深入分析。实践表明,湿污泥直接掺烧存在燃烧工况稳定性差、处置量低等问题,而“干化+掺烧”技术路线能在保证燃烧热稳定性的基础上实现较大的污泥处置量。考虑到烟气直接干化污泥存在粉尘爆炸风险高、烟气量需求大等问题,利用饱和蒸气间接干化污泥后掺烧燃烧效果较好。在污泥间接干化技术中,桨叶式干化和圆盘式干化热效率高、粉尘产生量低、占地面积小。由于污泥干化过程中存在黏滞性,需选取合适的干化模型对传热传质过程进行分析。我国燃煤耦合污泥发电典型工程项目运行实践表明,污泥掺烧比例控制在较佳范围时,既能保证燃煤机组燃烧热效率,又能满足常规...     

热泵干化耦合燃煤发电技术处理生活污泥

项目采用低温热泵干化耦合热电厂掺烧方式处理生活污水处理厂污泥,处理规模达300 t/d(含水率60%计)。干化后污泥能由含水率51.20%降至2.92%,干化过程中恶臭气体经处理后符合相关排放标准。比较了10%～30%干污泥与燃煤混合掺烧对焚烧炉运行的影响,发现在该范围内锅炉均能保持良好的性能。项目以20%的污泥掺杂量与燃煤掺烧,对烟气排放物、灰渣进行检测发现各项指标经过处理后能够达标排放。     

市政污水污泥水热耦合干化系统能耗模拟

干化+焚烧技术已逐渐成为我国大中城市中心城区污泥的重要处置手段,水热炭化预处理可提高污泥脱水性能,进而降低系统能耗,但对水热+干化污泥预处置过程的能耗分析还鲜有报道。研究了200～260℃下水热炭化预处理污泥的三相产物分布及水热液有机组分构成,在此基础上建立了水热+空气干化系统的能量-质量流模型,并分析了水热条件对系统能耗的影响,最后与空气干化系统、厌氧发酵+空气干化系统能耗进行对比。发现釜内压力为8 MPa,水热反应温度由200℃上升至240℃时,由于水热液中热值较高的有机组分芳香烃、含氮杂环比例明显下降,水热反应釜能耗由184kJ/kg(以原污泥计)降至161 kJ/kg,温度上升至260℃时,由于水蒸气气相分率明显增加及水热液中芳香烃含量回升,能耗上升至278 kJ/kg。受水蒸气气相分率影响,240℃下水热反应能耗随压力升高而降低,压力升至4 MPa后降低趋势迅速放缓。直接空气干化系统在干化空气温度为110℃时,系统总能耗为1 942 kJ/kg;厌氧消化+干化系统由于对沼气进行高效热回收利用,消化时间为10 d时,系统热耗低至212 kJ/kg,总能耗为984 kJ/kg;而...     

燃煤耦合污泥燃烧技术研究与工程实践

燃煤耦合污泥燃烧具有减量化、无害化、资源化、清洁高效和处置彻底等特点,是一种投资小、建设周期短、运行成本低、能源综合利用效率高的污泥处置方法。通过锅炉着火性能、锅炉燃烧稳定性、锅炉燃烧效率、锅炉受热面磨损、制粉系统、锅炉烟气污染物排放指标以及粉煤灰品质等方面的研究分析,燃煤耦合污泥燃烧在技术上是可行的。经工程实践验证,具有重要的工程推广价值。     

薄层干化技术在污泥干化工程中的应用

介绍了一个利用薄层干化技术处理湿污泥(含水率80%)的工程实例。该工程规模设计200 t/d,主要工艺路线为利用电厂锅炉的余热蒸汽将80%含水率的湿污泥干化至30%～35%的含水率。该工程的系统主要包括污泥接收贮存与输料系统、污泥干化系统、尾气处理系统、干污泥储存输送系统。该工程应用验证了薄层干化技术在污泥干化工程中具有重要作用,对污泥干化项目具有指导意义。     

集热式太阳能污泥干化系统能效评估与适应性分析

污泥集热式太阳能干化技术改变了太阳能利用形式,采用恒定的加热温度,相对于温室型太阳能干化技术能够提高干燥效率,保证系统稳定运行。文章通过对该系统的物料和热量衡算得出,在不采用辅助能源时,干化时间、单位面积处理能力、干化床占地面积均与太阳能辐射强度成反比例函数关系,集热器占地面积随着污泥处理量增加而增大,且均大于干化床的占地面积。结合系统投资与运行成本分析,随着干化时间延长处理费用增加,当干化时间为10~15天时,可使污泥日处理费用达到最低。因此,考虑到干化床和集热器的占地面积,该系统适用于处理规模小且所在地区太阳能辐射强度大的污水处理厂。     

污泥喷雾热干化特性

污泥喷雾干化是将剩余污泥通过雾化嘴喷雾后形成雾滴,并与太阳能产生的高温气体逆向接触以达到干化的目的.本文研究了污泥脱水性能,以及污泥溶出和冷凝水中的磷酸盐、氨氮、阴阳离子及重金属的变化.结果表明:随着喷入量减小,污泥的含水率逐渐减小,在喷入量为12L/h时,干化后污泥的含水率降低到25.9%;干化后污泥溶出的磷酸盐和氨氮随着喷入量的减少呈现出升高的趋势,在污泥含水率小于60%时,磷酸盐与氨氮的浓度分别分布在59.4～61.7mg/L与156.4～165.3 mg/L;随着喷入量增加,冷凝水中磷酸盐浓度基本不变,氨氮呈下降的趋势;干化后污泥溶出的阴阳离子的变化趋势相同,且随着含水率的升高,呈现增大趋势;冷凝水中的阴阳离子呈现先上升后下降的趋势;干化后污泥中的重金属除镉之外其余略有增加.     

燃煤机组掺烧市政生活污泥现场试验

焚烧处理是我国生活污泥主要处置方式,燃煤与污泥掺混燃烧是研究热点之一,但在小规模燃煤机组研究和应用较少,基于国内某电厂210 MW四角切圆燃煤机组,对8个工况分别开展掺烧生活污泥的现场试验。结果表明,随污泥掺烧比例增加,燃料水分、灰分和硫分含量逐渐增加,热值逐渐降低。对于固体产物,由于污泥中重金属含量高于燃煤,在掺混污泥燃烧后,飞灰、炉渣和脱硫石膏的重金属含量增加,存在二次污染风险。常规烟气污染物NO_x、SO₂和粉尘排放受掺烧污泥影响较小,现有烟气净化工艺可满足燃煤烟气的超低排放要求;掺烧污泥后重金属及其化合物等污染物浓度上升,最高提升了约3.6倍,满负荷工况下掺烧10%污泥时,二噁英平均质量浓度为0.021 ng/m³(以毒性当量浓度TEQ计),但仍满足相关排放要求;掺烧10%生活污泥时,炉膛平均温度仅下降15℃,热效率降幅低于0.5%,影响并不显著。     

利用三效蒸发尾排蒸汽进行化工生化污泥干化实验

对化工生化污泥干化的可能性进行验证,并对工业应用中的工艺参数进行摸索,利用三效蒸发排出蒸汽作为热源,节省了能耗。     

生物质耦合燃煤发电经济环境效益评估

建立了生物质直燃、生物质耦合燃煤发电及煤电的经济及环境影响评估模型,对比了四种不同的生物质预处理技术,量化了生物质固体燃料的供应链成本,不同发电策略的度电成本,电力碳排放强度,边际减排成本,以及考虑碳交易情况下的电厂成本收益率。研究发现,生物质耦合燃煤发电较生物质直燃发电是更为低碳的生物质利用路径,且可利用电厂的规模效应,即随着规模增大度电成本降低,成本利润率上升,而直燃发电相反。与煤电相比,耦合发电的度电成本更低,且可受益于碳交易,成本利润率更高。因此,生物质耦合燃煤发电是具有经济与环境效益的煤电淘汰方案。     

An integrated computational fluid dynamics-process model of natural circulation steam generation in a coal-fired power plant

A semi-detailed 1D process model for steam generation in a natural circulation boiler (thermosyphon loop) is linked to a detailed 3D computational fluid dynamics (CFD) model of the coal-fired furnace. The CFD model has been validated against typical data from a 500 MW_e subcritical power plant. The heat flux distribution data from the CFD model are regressed into a function of height and used to drive the process model. The complex physics occurring in the furnace are coupled with the thermosyphon steam loop, resulting in circulation flows of around 4 times the feed flow. The steam side heat transfer coefficients are predicted in the process model and so the overall heat transfer coefficient for use in the CFD simulation can be re-evaluated as a function of height. The recalculated heat flux distribution is almost identical to the original, because the dominant resistance to heat flow is on the furnace side.     

燃煤电厂乏汽余热回收技术与应用

为充分利用热电厂汽轮机乏汽的大量余热,改善机组运行的经济性,提升系统的环保性。同煤集团大唐热电厂4×50 MW机组新近采用吸收式热泵热电联产供热技术,通过增加余热回收机组及收式换热机组等核心设备,增高了热网供、回水温差,在无需对现有管网改造的情况下,高效回收了电厂汽轮机乏汽余热,显著提高了热电厂为城市集中供热提供热源的能力。经测算,系统改造后,每天不仅可回收乏汽余热1.3万GJ,增加供热面积2500万m2,还可减少大量CO2、SO2、NOx及其他污染物排放,项目3 a内即可收回全部投资。     

合成气净化单元能耗计算方法

为了对某煤制烯烃全厂能量系统进行优化研究,提出基于单元、子系统和全局分段递进协同优化的策略,首先对全厂各个单元进行能耗计算和节能分析。在对合成气净化单元进行能耗分析和计算时,发现目前合成气净化单元粗合成气中夹带水蒸气的折标系数没有统一的基准,因此对合成气净化单元能耗计算方法进行了探索研究,提出了合成气净化单元能耗计算方法,规定了粗合成气中夹带水蒸气的折标系数选取方法以及单位能耗计算的基准。结果表明:提出的方法能较好地反映合成气净化单元的能效水平,并为合成气净化单元对标分析提供统一计算基准,为合成气净化单元能耗计算标准制定提供参考。     

660MW燃煤机组百万吨CO_2捕集系统技术经济分析

为了解常规燃煤机组碳捕集系统的技术经济性,以基准情景为基础,根据国内某10万t CO_2燃烧后捕集系统的投资情况,利用生产能力指数法对5种脱碳情景的投资进行估算。在保证内部收益率为8%的前提下,分析了5种脱碳情景的上网电价、CO_2综合减排成本及其敏感性。结果表明,CO_2综合减排成本中,厂内碳捕集成本比例最大;随着燃料价格的上涨,CO_2综合减排成本逐渐增加;随着CO_2综合收益的增加,上网电价可以逐渐下降。     

320MW燃煤电厂痕量元素的分布、脱除及排放特性

燃煤电厂痕量元素的排放已经引起了世界的广泛关注。在一台配置选择性催化还原（SCR）+静电除尘器（ESP）+湿法脱硫装置（WFGD）的320MW燃煤电厂上进行了12种痕量元素（Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Cd、Sb、Ba、Pb）排放特性的实验研究,使用了US EPA Method 29对4个测点烟气痕量元素进行同时取样,考察了痕量元素在电厂中的分布、协同脱除以及在烟囱中的排放。结果表明：锅炉、SCR、ESP、WFGD和整个系统的痕量元素质量平衡率均在可接受的范围内。这12种痕量元素主要分布在底渣和飞灰中,分别占据底渣、ESP灰、WFGD脱除及烟囱排放痕量元素总量的1.90%～27.6%和72.3%～98.0%,然而,它们在烟囱和被WFGD脱除的部分所占比例较少,两者之和仅占0.11%～0.66%。ESP和WFGD对烟气痕量元素的脱除率分别为99.39%～99.95%和40.39%～78.98%,SCR+ESP+WFGD对烟气痕量元素的总体脱除率为99.79%～99.99%。ESP对痕量元素较高的脱除效率是APCDs系统具有较高的协同脱除效率的主要原因。烟囱排放的痕量元素浓度及排放因子分别为0.01～12.88 μg·m^-3和（0.002～4.57）×10^-12 g·J^-1。应进行更多的燃煤电厂痕量元素排放的研究,以便为中国燃煤电厂痕量元素的排放预测模型的建立以及相关标准的制定提供参考。     

烟气循环式燃煤耦合污泥焚烧系统中污泥燃烧及重金属迁移特性

由于近年来污泥排放量增长迅速,对环境造成了严重污染,提高污泥的利用水平和无害化处理能力成为了研究热点,煤与污泥耦合燃烧是污泥减量化、无害化和资源化处理的有效手段之一。为此提出了一种基于烟气循环的燃煤耦合污泥焚烧系统,该系统中污泥通过单独的焚烧炉焚烧而非向煤粉炉内投加,同时采用煤粉炉高温烟气再循环促进污泥焚烧。采用管式炉、热重分析仪和X射线荧光光谱分析仪,研究了该系统中污泥燃烧特性及重金属迁移特性。分析了污泥含水率对燃烧特性的影响以及炉温、气体成分对重金属迁移特性的影响。结果表明,含水率的增加不利于污泥燃烧;炉温的增加有利于强挥发性重金属转化成气态从而降低残留率。升高O₂体积分数对不同重金属的残留率产生不同影响。CO₂体积分数升高会增加重金属的残留率,这是因为高体积分数的CO₂会降低燃烧温度,将重金属转变为稳定的金属氧化物并降低残留焦炭的孔隙率。相反,H₂O体积分数的升高会降低重金属的残留率,这是因为H₂O的存在提升了燃烧温度和焦炭的孔隙率。