市政污泥集中处置和综合利用试验中心工程可行性研究报告节能专篇.doc
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1、- - 市市市市政政污污泥泥集集中中处处置置和和综综合合利利用用 试试验验中中心心工工程程 可可行行性性研研究究报报告告 节节能能专专篇篇 - - 商业秘密 编号: 市市市市政政污污泥泥集集中中处处置置和和综综合合利利用用 试试验验中中心心工工程程 可可行行性性研研究究报报告告 节节能能专专篇篇 院 长: 院总工程师: 院主管总工: 处主管总工: - - 主要编制人员: 参加编制人员: - - 目目 录录 1 1 项目概况项目概况1 1.1 项目基本情况项目基本情况.1 1.2 项目背景项目背景1 1.2.1 城市概况.1 1.2.2 城市污泥处理处置现状及存在的问题1 1.2.3 城市污泥处
2、理处置规划2 1.3 工程概况工程概况3 1.3.1 工程内容及范围3 1.3.2 工程的建设规模4 1.3.3 工程选址4 1.3.4 投资估算5 1.3.5 处理目标6 1.4 项目建设方案项目建设方案6 1.4.1 污泥处理系统6 1.4.2 工程设计10 2 2 合理用能标准和节能设计规范合理用能标准和节能设计规范 14 2.1 相关法律、法规、技术和产业政策相关法律、法规、技术和产业政策14 - - 2.2 相关标准及规范相关标准及规范14 2.3 污泥处理处置的相关标准和规范污泥处理处置的相关标准和规范15 2.4 建筑设计类相关标准和规范建筑设计类相关标准和规范15 2.5 其他
3、终端用能产品能效标准其他终端用能产品能效标准16 3 3 项目能源利用分析项目能源利用分析.17 3.1 项目的能源消耗系统项目的能源消耗系统.17 3.2 项目所有耗能系统的用能方式项目所有耗能系统的用能方式.17 3.3 所有用能系统的能耗计算方法所有用能系统的能耗计算方法.24 3.3.1 项目建设阶段的用能计算方法.24 3.3.2 项目运行阶段的用能计算方法.28 3.4 用能系统耗能的计算举例用能系统耗能的计算举例.30 3.5 项目的综合能耗分析项目的综合能耗分析.31 3.5.1 项目的能耗系统构成.31 3.5.2 项目综合能源消耗量.31 4 4 项目所在地能源供应条件项目
4、所在地能源供应条件 .33 4.1 市能源发展的指导思想市能源发展的指导思想原则和目标原则和目标.33 4.1.1 指导思想.33 - - 4.1.2 基本原则33 4.1.3 发展目标33 4.2 市能源生产与消费情况及特点市能源生产与消费情况及特点34 4.2.1 市能源生产情况34 4.2.2 市能源消费情况34 4.3 本项目的实施对能源供求平衡的影响本项目的实施对能源供求平衡的影响.34 4.3.1 项目实施的能源保障条件与要求.34 4.3.2 项目实施对市能源供求平衡的影响.35 5 5 项目节能措施及效果分析项目节能措施及效果分析 .36 5.1 节能的必要性及意义节能的必要性
5、及意义.36 5.2 本项目能耗种类本项目能耗种类36 5.3 节能措施及效果分析节能措施及效果分析37 5.3.1 增加污泥焚烧系统37 5.3.2 干化机产生的臭气进行焚烧处理40 5.3.3 合理的选择厂址42 5.3.4 机电、电气设备的合理选用43 5.3.5 采暖、通风系统的节能方案.43 5.3.6 建筑节能44 - - 1 项目概况 1.1 项目基本情况项目基本情况 1)项 目 名 称:市市政污泥集中处置和综合利用试验中心 2)项目建设单位:市公用事业局 市排水有限责任公司 3)项目工程地点:市开福区新港镇金霞村 4)设 计 单 位:中国市政工程华北设计研究总院 湖南省建筑设计
6、院 1.2 项目项目背景背景 1.2.1 城市概况 是湖南的省会,省政治、经济、文化、科教、商贸、交通、金 融、信息中心。全市辖芙蓉、天心、岳麓、开福、雨花五区和、望 城、宁乡三县及浏阳市,共有 52 个街道办事处,76 个建制镇,44 个乡。总面积 11819.5 平方公里,其中市区面积 556.33 平方公里, 建城区面积 128 平方公里。总人口 587.09 万人,其中非农业人口 191.89 万人,市区人口 180.77 万人。 位于东经 111 度 53 分至 114 度 15 分,北纬 27 度 51 分至 28 度 40 分之间,东西长约 233 公里, 南北宽约 90 公里,
7、从东至西依次 是浏阳市、县、市、望城县和宁乡县,基本处于湘中丘陵与洞庭湖 冲积平原过渡地带和湘浏盆地。市区处于湘江和浏阳河交汇的河谷 台地,周围为地势较高的山丘。 1.2.2 城市污泥处理处置现状及存在的问题 - - 市按自然地形特征,以湘江为界,划分成两大排水系统,分别 是城市主体湘江东岸排水系统和湘江西岸排水系统。其余,新区东 翼及北组团的马坡岭、泉塘和捞霞地区分别按自然地形排放。湘江 东岸排水系统均采用合流排水制,按地形划分形成了 7 个汇水区域, 并依照规划形成了各自的污水收集系统。目前,上述区域已建成三 座污水处理厂,总处理能力为 40104m3/d(详见表 1-1) 。 表 1-1
8、 市现状污水处理厂概况表 污水处理厂 名 称 现状规 模 (万 m3/d) 污水 处理工艺 污泥 处理工艺 脱水污泥 量 (t/d) 含水率 (%) 金霞污水厂18氧化沟浓缩-脱水981087880 湘湖污水厂14氧化沟浓缩-脱水405080 星沙污水厂8氧化沟浓缩-脱水121680 从表 1-1 中可以看出,目前三座污水处理厂均将产生的剩余 污泥只进行浓缩-脱水处理,脱水后的污泥含水率在 7580%之 间,然后直接送往市垃圾处理中转站,进行机械化整装后,送至 市黑糜峰垃圾填埋场进行填埋处置。但是由于污泥排放量日益增 加,且脱水污泥含水率依然较高,给垃圾与污泥填埋压实带来困 难,且污泥产生沼气
9、也存在一定危险性,严重影响了填埋场正常 运行,目前市黑糜峰垃圾填埋场已明确提出拒绝长期接收现状污 水处理厂高含水率脱水污泥(含水率为 80)的请求。另外市 政污泥中含有大量有机质及矿物质,直接填埋完全忽略了污泥的 资源性特征,意味着一种浪费。 - - 1.2.3 城市污泥处理处置规划 首先是要实现污泥的减量化、稳定化、无害化目标,提高污 泥资源化程度,最终实现污泥的循环利用,形成一个完整的污泥处 理处置系统。 污泥浓缩-脱水以分散处理方式为主,即在各污水处理厂内进行。 污泥进一步处理处置则以集中方式为主,即建立市政污泥集中处置 工程。经处理处置后的污泥必须达到相应国家排放及相关资源化产 品标准
10、要求。 根据市污水及污泥处理处置规划目标,现在至 2020 年间,市现 有及规划建设污水处理厂参见表 1-2。 表 1-2 市污水处理厂规划一览表(单位:万 m3/d) 处理厂名称现有 2010 年 规划增加 2020 年 规划增加 合计 金霞污水处理厂1818 湘湖污水处理厂1414 星沙污水处理厂8412 开福污水处理厂2020 长善垸污水处理厂16824 花桥污水处理厂161026 新开铺污水处理厂1010 岳麓污水处理厂303060 捞霞污水处理厂1010 暮云污水处理厂1616 合计409278210 鉴于目前市各现有污水处理厂尚无污泥处置设施,大量湿污泥 - - 的堆放与未处理填埋
11、必然影响城市环境的可持续发展,所以市市政 污泥处置设施的规划与建设工作便显得尤为重要。 1.3 工程概况工程概况 1.3.1 工程内容及范围 本工程主要内容为:建设市市政污泥集中处置和综合利用试验 中心。 污泥处置和综合利用试验中心工程服务对象为:市规划的污水 处理厂浓缩-脱水后污泥。 工程建设年限:根据市城市总体规划说明书 (2003-2020) 、 市市政污泥处置专项规划 (2005-2020)和现实的具体情况,本 次工程建设期限为 2005 年至 2020 年,近期 20052010 年,远期 20112020 年。 根据规划,确定城市规划年限为 2020 年。为使市政污泥集中处 置和综
12、合利用试验中心工程的实施既符合近期发展,又满足中长期 发展战略需求,将本次工程的规划年限分为两期,远期为 2020 年; 近期既考虑工程建设年限要求,又要使其工程建设规模与实际运行 和远期处理规模很好衔接,确定其设计年限为 2010 年。在此基础之 上,从本项目的建设周期和污水处理厂目前对污泥排放的迫切性并 考虑运行初期水量不足的实际出发,将近期工程建设按一次设计, 两步实施方式进行。其中近期工程一期工程为 2008 年;二期工程为 2010 年。 1.3.2 工程的建设规模 根据批复的可研报告:近期工程市政污泥处置规模为 750 t/d(按含水率 80%计) ,折合干固体 150 吨。远期市
13、政污泥集中处置 - - 工程设计规模为 1250 t/d 按含水率 80%计) ,折合干污泥 250 t/d。 1.3.3 工程选址 根据市总体规划城市发展方向和市水文地理环境,并考虑污泥 集中处理的工艺要求,污泥集中处理厂址的设置最好依托于某个污 水处理厂,这样利于污泥处置中心的污水排放,并可以使污水厂的 出水得以利用,选择捞霞污水处理厂作为市市政污泥集中处置和综 合利用试验中心备选厂址方案。 捞霞污水处理厂地处开福区境内,市市区最北端,湘江城区下 游,规划控制用地 320 亩左右。 由于又增加了污泥焚烧系统,原有 的征地范围用地满足不了新增的工艺要求,需要新增部分占地。新 增加的占地位于原
14、污泥处置中心的西侧,为原新港污水处理厂规划 用地范围,此次项目的占地是将新港污水处理厂进行优化布局后节 约出的占地,新增加的用地面积为:14647.41m2,合 21.97 亩。 1.3.4 投资估算 市市政污泥处理处置及综合利用试验中心增加污泥焚烧后工程 总投资及主要经济指标: 工程总投资:93373.5 万元 原可研投资:33758.86 万元 增加投资: 59614.64 万元 1)技术经济指标(含财务费用): 年总生产成本:18533.74 万元 单位生产成本:677.03 元/吨湿污泥 单位生产成本:0.385 元/m3污水 年总经营成本:9312.25 万元 单位经营成本:340.
15、17 元/吨湿污泥 - - 单位经营成本:0.193 元/m3污水 2)技术经济指标(不含财务费用): 年总生产成本:13781.74 万元 单位生产成本:503.44 元/吨湿污泥 单位生产成本:0.286 元/m3污水 年总经营成本:9312.25 万元 单位经营成本:340.17 元/吨湿污泥 单位经营成本:0.193 元/m3污水 1.3.5 处理目标 作为污水污泥处理项目,工程的总体目标是实现污泥的无害化、 稳定化、减量化和资源化。但考虑在实现污泥的资源化方面目前都 还没有稳妥成熟的技术、可靠的环境保护措施、辅助材料来源的勘 察论证和市场运营经验,因此,一期工程的目标定为首先实现 “
16、减 量化、稳定化及无害化”目标,同时进行污泥资源化生产试验等工作, 为最终实现污泥资源化创造条件。 另外污泥进行干化焚烧,焚烧后的灰渣用于建筑材料是本项目 的最终目标。至于污泥中的可能存在的重金属等有毒有害物质,研 究表明,污泥制成建材后,一部分会随灰渣进入建材而被固化其中, 重金属失去游离性,因此,通常不会随浸出液渗透到环境中,从而 不会对环境造成较大的危害。 1.4 项目建设方案项目建设方案 本项目的建设内容包括污泥处理系统和工程建设两个方面。 1.4.1 污泥处理系统 - - 污泥处理工程主要包括以下系统:污泥接受、储存、输送和干 化系统,焚烧和余热锅炉系统,烟气净化系统,水-蒸汽循环系
17、统, 灰渣处理系统以及其它辅助系统等。 各污水 处理厂 污泥 车辆 运输 污泥储 运车间 泵送 600吨/天 泵送 150吨/天 焚烧 车间 干化污泥带式输送 干化 车间 车运 填埋或 用作建 才原料 试验 车间 图 1-1 市政污泥集中处理及综合利用工序 污泥接受、储存、输送 脱水污泥从市 7 个污水处理厂用卡车拉至污泥处置中心,经过 地磅对进厂污泥进行计量后,卸至接料仓内,经卸料旋和污泥泵, 送至干化机进行干化处理;另外在其中的两个污泥仓分别设一台柱 塞泵,将接料仓满仓后的污泥输出到储料仓内,作为进厂污泥量与 干化处理量之间的调节设施。 本系统共设 2 套地磅站,每套称重范围为 30 吨。
18、8 套污泥接料 仓,其中 6 套接料仓分别与 6 套干化机配套,其它 2 套接料仓分别 与 2 套焚烧炉配套,每套容积为 60m3。污泥储料仓 2 套,每套容积 为 300m3。 污泥干化系统 本工程设计脱水污泥含 750t/d(含水率 80),含水率较高。将 污泥先干化处理后再进入焚烧炉焚烧。本工程污泥干化程度采用含 固率 47%。由于污泥在含固率 47%左右时粘性较强,不便于输送, 因此本工程采用干化污泥(含固率 70%)与湿污泥(含固率 20%) 混合混泥含固率达到 47%的形式。 - - 污泥焚烧炉的确定 本工程采用鼓泡式流化床锅炉。流化床通常是一个圆柱形反应 器,在反应室内无移动部件
19、。反应器的下部设计成一个圆锥形,由 带喷嘴的底盘封闭。圆锥内充满可被空气流化的砂。空气通过安装 于底盘的喷嘴喷入。喷嘴盘下面的风室提供均匀的空气以流化砂和 燃烧。在燃烧室内加入稍过量的空气作为二次补风。结构稳定的反 应器,采用完全耐火和内衬保温材料。系统采用轻柴油作为启动燃 料,达到系统所需的燃烧温度。 干化后的泥饼与部分未干化污泥混合后由柱塞泵送入焚烧炉, 污泥投加至散布器(特殊设备) 。散布器将污泥颗粒分布到流化床上, 以确保焚烧安全可控。 余热回收系统 根据热量平衡计算,本工程污泥焚烧产生的热量由余热锅炉回 收,产生的蒸汽主要用于三方面,一是用于对焚烧炉流化空气的预 热;二是对为防止排烟
20、口产生白烟而外加的空气进行预加热;其它 剩余的热量用于污泥干化系统。 但产生的余热不能完全满足干化需求的热量要求,占干化需求 热量的 47%左右。因此需要进行热量的补充,本工程选用天然气锅 炉进行热量的补充。 根据焚烧余热回收炉及干化工艺对热媒的要求,热媒介质采用 蒸汽,利用蒸汽在由气态变为液态时放出大量的潜热,把热量传给 干化空气,饱和蒸汽压力为 0.78MPa(温度 175) ,补热天然气锅 炉系统提供相同参数的饱和蒸汽,与余热回收炉并联工作。 水-蒸汽循环系统 水-蒸汽循环系统主要指热回收中的热媒介质,各热交换装置利 - - 用蒸汽进行汽-气热量交换,蒸汽放热后产生的热水回到锅炉进行重
21、新加热这一循环系统。 该系统主要包括:余热回收炉、天然气锅炉、干化装置热交换 器、循环泵、软化补水装置及管路系统,天然气锅炉及焚烧炉余热 回收系统为干化装置提供相同品质的蒸汽。如下图所示。 天然气 锅炉 焚烧炉 余热回 收系统 干化 装置 软化补 水装置 循环泵 蒸蒸汽汽管管 热热水水管管 补补水水管管 图 1-2 水-蒸汽循环系统图 烟气处理系统 烟气处理系统的选择除了要考虑粉尘、重金属及酸性气体的有 效去除外,还应充分考虑到该技术装置应用时的经济性、稳定性及 耐用性。 对于粉尘的去除,由于旋风除尘器在污泥烟气处理中逐渐淘汰, 因此本工程不再选用,而静电除尘器由于其设备较大投资高,电耗 及维
22、修量高等原因,其逐步被效果更好、成本更低的袋式过滤技术 所替代了,因此本工程除尘装置主要选用袋式除尘器。为保证进入 袋式除尘器中的烟气温度不致过高,在其前设有冷却塔,加水喷淋 降温。 由于重金属主要随粉尘在除尘器中被截留,只有 Hg 等易沸点 较低的重金属随烟气一起,如在布袋除尘器前投加如活性炭等吸附 剂时,为防止增加袋式过滤器的负荷,防止活性炭在布袋中燃烧, 破坏布袋滤布,因此本工程不建议在布袋除尘器前设活性炭投加, - - 对于 Hg 的去除,在后序酸性气体去除的喷淋洗涤塔中,Hg 随喷淋 废水排出喷淋洗涤塔,在废水排放前通过 Hg 吸收装置,把 Hg 从水 中分离。 粉末活性炭投加装置只
23、作为应急装置,设在系统中,投加 点在冷却塔。 对于酸性气体的去除,本工程选用湿法,即通过投加 NaOH, 去除烟气中是 HCl、HF 和 S02等物质,由于本工程与污水处理厂毗 邻,可利用污水处理厂的出水作为喷淋洗涤用水,而经酸碱中合后 的含有少量 SS、BOD、COD 的废水可直接排到污水处理厂进行处 理。每天排水量约 6700m3/d(SS、COD100mg/l,BOD50 mg/l) 。 灰渣处理系统 经袋式除尘器排出的灰渣,由灰渣输送装置输送至灰渣仓中, 因此灰渣中可能含有重金属,因此在灰渣的处理系统中应有重金属 固化稳定措施,本工程采用采用石灰(实际中可根据重金属情况选 用其它固化剂
24、)固化方法,即把石灰与灰渣在加湿装置中加湿、混 合反应,然后再进行建材利用。 除臭方案 我们认为本工程来自湿污泥输送、干污泥输送装置及湿污泥料 仓间及干化车间等区域的臭气浓度较低,直接采用生物除臭方式。 而干化污泥过程中产生的臭气及湿污泥料仓产生的臭气浓度较高, 较适合采用燃烧法。经过核算上述干化及湿料仓系统产生的臭气量 约为 40000Nm3/h,污泥焚烧炉可以直接将废气燃尽,无需增加新的 设施,故而这部分浓度较高的臭气采用燃烧法。 1.4.2 工程设计 电气设计 电气设计的主要内容有:市市政污泥集中处置和综合利用试验 - - 中心内的高、低压供配电系统及其变配电室;厂内动力、照明等的 配电
- 配套讲稿:
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