烟台市生活垃圾焚烧发电升级改造项目

烟台市环境卫生管理中心

作者：刘李圆，邮箱：ytmzy@qq.com

【基本情况】

烟台市生活垃圾焚烧发电升级改造项目（图1）位于烟台市生活垃圾处理场内，占地面积约5.31 hm2。该项目是烟台市重点工程，由中国环境保护集团有限公司投资约5.43 亿元建设，采用PPP 模式运营，于2019 年12 月开工建设，2021 年4 月建成投产。

图1 项目实景Figure 1 Real pictures of the project

该项目采用“生活垃圾+污泥干化焚烧”协同处理工艺，生活垃圾、干化污泥（40%含水率）处理规模为850 t/d，同时配置1 台20 MW 发电机组。焚烧处理过程严格按GB 18485—2014 生活垃圾焚烧污染控制标准执行并参照欧盟2010 标准以满足烟台市现代化发展对环境保护的需要。污泥焚烧前的脱水干化处理是本项目的重要组成部分，其工艺直接影响到燃烧效果和处置效率。由不同污泥处理工艺对比得出：采用“桨叶式半干化（含水率40%）+ 焚烧”工艺，污泥（含水率80%）干化处理规模达300 t/d，年污泥处理能力约为1.095×105t，可满足烟台市中心区未来10～15 a 中期发展的需要。

【技术/案例原理及技术路线】

本项目污泥干化工艺主要设备为四轴桨叶式干燥机，其基本原理是利用桨叶叶片对污泥进行切割和搅拌，中空桨叶和壳体夹套内充满高温蒸汽，湿污泥在双重加热作用下含水率逐步下降，最终得到含水率40%左右的干化后污泥，干化后的污泥由桨叶输送至出料口并排出机外。污泥干化处置工艺流程见图2。

图2 污泥干化处置工艺流程示意Figure 2 Schematic of sludge drying disposal process

（1）输送系统：运输车将湿污泥运至湿污泥储存库，通过螺旋输送机及污泥泵逐级输送至污泥干燥机内进行干化处理；干化后的污泥通过干污泥上料系统送入焚烧炉与生活垃圾进行混烧。

（2）干化系统：桨叶式干燥机壳体的W 型夹套、4 根主热轴及中空桨叶都具有加热作用，减速机驱动热轴形成不等速转动，通过叶片啮合对污泥进行剪切、挤压和剥离，受热面积不小于197 m2。四轴桨叶式干燥机传热轴示意见图3。

图3 传热轴示意Figure 3 Schematic of heat transfer axis

（3）蒸汽系统：污泥干化加热蒸汽来自汽轮机二级抽汽，加热蒸汽压力为0.5 MPa、温度为200 ℃、额定负荷为3.56 t/h。

（4）疏水系统：加热蒸汽经换热后产生的凝结水送至焚烧主厂房除氧器，成为锅炉给水，实现循环利用。

（5）冷凝系统：干化过程中产生的高湿度尾气先除尘，再进入冷凝器冷凝，废水泵入污水处理站。

（6）废气系统：采用引风机使干化系统始终保持在微负压状态；不凝性气体由风机送至垃圾池内，经风机引入焚烧炉内高温焚烧。污泥干化工艺主要设备技术参数见表1。

表1 干化系统主要设备参数Table 1 Main equipment parameters of drying system

【技术/案例特点】

（1）进泥含水率适应性高。进泥含水率变化对设备的影响较小，桨叶式干燥机的桨叶对湿污泥有较好的剪切作用，叶片表面能实现自动清洁。

（2）集成简约，操作灵活。干化设备结构新颖巧妙，工艺简洁；设备占地面积少，单台占地面积为25.3 m2，仅为单轴圆盘式干燥机占地面积的一半；操控简单，变频调速，启停方便。

（3）工艺安全性高。四轴结构相比单轴结构质量轻，不易断轴。干化工艺产生的水蒸气保证了系统内极低的氧气浓度，无法形成气体或粉尘爆炸的燃爆条件。污泥干化到含水率为40%时，污泥呈分散的颗粒状，不会漂浮在空间内，没有产生粉尘爆炸的安全隐患。

（4）运行经济。该工艺换热效果好，蒸发1 t 水用电负荷和消耗蒸汽量分别为13.7 kWh、1.25 t，相比单轴圆盘式干燥机能耗大幅降低，焚烧的热量回收即可基本满足干化所需的能量。

【长效运行模式与机制】

（1）该项目采用PPP 模式，项目公司根据约定负责整个项目的建设和运营，运营期满后移交烟台市政府。

（2）污泥干化及焚烧炉、余热锅炉、烟气净化、汽机等主要工艺过程采用1 套分散控制系统（DCS）进行集中自动控制，并在垃圾吊等处设置监控点，实现了污泥干化、垃圾焚烧及热能利用的高度自动化。

（3）本项目采用连续工作制，污泥干化等连续生产岗位按照四班制配备、三班制操作，大、中修业务和设备维护实行外委方式来完成，以保证项目的安全顺利运营。

【经济、环境及社会效益】

（1）经济效益：本项目按照90%垃圾+10%干化污泥进行混烧，干化污泥（含水率约40%）热值设计值为6 480 kJ/kg，垃圾+污泥热值设计值为8 373 kJ/kg，其热值和褐煤相近，干化污泥和生活垃圾按照1∶9 送入焚烧炉混烧，蒸汽为发电提供能量；配套1 台20 MW 凝汽式汽轮机和20 MW 发电机组，发电机出口电压10.5 kV 经主变升压至110 kV 后接入电力网，MCR 工况年发电量约为1.307×108kWh。

（2）环境效益：湿污泥在桨叶式干化工艺下可大幅减量，干化后污泥体积一般只有湿污泥的30%；污泥焚烧后体积可减少90%以上，同时有毒有机物将被彻底热分解。干化工艺产生的废气经过废气处理系统，可以无污染排放。

（3）社会效益：该项目是构建集再生资源综合利用、生态修复和环保宣教功能于一体的烟台市生活固体废物循环经济发展模式的重要一环，能够提高烟台市循环经济水平，助力“双碳”目标尽快达成。