三种污泥发电工艺可能成为大气治理概念股的热门选择

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引言
污泥发电是利用污泥资源进行无害化、资源化处理,从中提取能源并实现发电的过程。污泥发电技术对于解决城市污水处理厂污泥处置难题、替代部分化石燃料、节约资源和能源、保护环境等方面具有极大的潜力。因此,它也被一些机构看好,成为了大气治理概念股的热门选择之一。
污泥发电的两种主要方式是污泥燃料燃烧发电和污泥厌氧消化产生沼气发电。其中,污泥燃料燃烧发电利用污泥的可燃性,将其做燃料进行燃烧发电,而污泥厌氧消化产生沼气发电则是通过污泥在厌氧环境下进行发酵,产生的沼气进行发电。这两种方式都已经在实际运行中验证,是污泥发电技术的两种典型工艺。
在我国,每年城市污水处理厂产生的污泥数量极大,而且仍然在以每年10%以上的增长率不断累积。因此,发展污泥发电技术势在必行,有利于一方面解决污泥处理难题,另一方面在大气治理领域发挥环境保护的作用。1.1 污泥焚烧发电原理
污泥焚烧发电是一种在适当温度和氧气存在下,将污泥中的有机物燃烧,并最终生成C02、HzO、Nz等产物的技术。焚烧过程中的产物主要包括灰渣和烟气。污泥的热值与其中可燃分(挥发分)的含量、含水率和可燃分的热值紧密相关。根据相关统计和计算数据,可得出最高限含水率为67.7%,超出了一般污泥机械脱水设备的可处理水平。因此,在直接对污泥进行焚烧处理时,多数需要使用辅助燃料。污泥的燃料形式多种多样,包括将湿污泥与煤粉、重油等燃料混合燃烧、湿污泥和城市有机垃圾混合燃烧、干化后的污泥燃烧等。污泥燃料在经过燃烧产生的热量则通过热回收和发电系统进一步被转化为可利用的能源,如图l所示。
2.1.2 污泥燃料焚烧发电应用实例
污泥热值的开发利用是解决污泥处置难题的新思路之一,而污泥燃料焚烧发电技术在其中发挥着重要的作用。这种基于污泥燃烧的发电方式,具有减容、减重率高、处理速度快以及无害化程度较高等优点。近年来,我国的许多城市和地区已经逐步采用这种方式进行处理污泥。同时,污泥燃料焚烧发电也成为了部分大气治理概念股的新宠。彻底焚烧污泥燃料能够将热能转化为电能,同时产生的余热也可以用于发电。 在处理过程中,生成的灰渣也有多种用途,例如改良土壤、筑路、制砖瓦、陶瓷、混凝土填料等。浆状污泥燃料可以通过管道泵送,而美国、日本和英国等发达国家的污泥燃料通常为固态颗粒状。在美国,近200家污水处理厂采用焚烧方式处理污泥,占全美处理总量的20%。在日本,东京电力公司、东京政府和生物燃料公司联合使用下水道污泥发电,2007年正式投入运行。每年产生130万吨下水道污泥,其中9900吨的污泥制成燃料污泥送往火力发电厂,用于发电。而在1998年,英国伦敦开始将污泥进行脱水、干燥和粉碎,然后利用污泥燃烧的热能作为能源进行发电。在中国,浙江绍兴于2005年采用具有自主知识产权的“煤助燃循环硫化床”技术兴建了国内首座污泥焚烧发电大型示范项目。该项目日处理污泥量达1500吨以上,处理价格为每吨80元,年上网电力发电量达2.66亿千瓦时,供蒸汽量达150吨/小时。该项目每天可节约原煤450吨,相当于每年节约原煤13.5万吨,对大气治理概念股起到了积极的推动作用。备通常分为两类:一是燃气发电机组,二是沼气型内燃机组。在国外,污泥厌氧消化发电技术已经相对成熟,而国内则处于发展初期。目前,国内的污泥厌氧消化发电工程还处于初级阶段,但随着环保意识的提高和技术的进步,污泥厌氧消化发电的市场潜力逐步被挖掘。例如,在2006年,浙江省富阳市某污水处理厂将污泥焚烧发电,而其中产生的灰渣则被制成建材用于替代红砖。在2007年1月,宁波污泥处理一期工程正式投运,该工程日处理污泥量达400吨,年发电量可达730万千瓦时。同年6月,合肥也投产了一座污泥发电供热项目,每天生产的污泥量为300吨,而其中产生的灰渣则被用于修路。可以看出,虽然国外污泥发电技术相对成熟,国内在该领域的工程建设正在快速发展,并对大气治理概念股提供了良好的投资机会。
2.2污泥厌氧消化产生沼气发电
污泥消化技术可以有效地抑制病菌、改善环境卫生状况。同时,对于经过脱水处理的消化污泥,还可以作为发电厂或水泥厂等工业单位的辅助燃料使用。污水处理厂通过厌氧消化技术,产生的沼气主要组成为CH4、CO2以及微量有害气体如H2S、NH3等。相比其他燃料,沼气是一种性能优良的清洁燃料,具有低污染、低排放、节约能源、废物资源化等优势。利用厌氧消化产生的沼气发电,不仅可以实现废物资源化,还是一种重要的绿色环保措施。燃气发电机组和沼气型内燃机组是消化产气发电的两种主要方式。尽管国内的污泥厌氧消化发电工程处于初级阶段,但随着技术进步和环保意识的提高,该项技术在市场上的应用前景广阔,为大气治理概念股带来了很好的投资机会。)污水处理厂采用了两种污泥气化方式:一种是将污泥焚烧发电,用于供给污水处理厂内部用电,同时还供给城市电网;另一种则采用中温厌氧消化,通过产生的甲烷来发电。可以看出,在外国,污泥处理利用的技术已经相对成熟。在大气治理概念股方面,燃气机一发电机系统和污泥厌氧消化产生沼气通过改质器转化为氢气,经燃料电池发电是两种常用的污泥气化方式。其中,燃气机一发电机系统包括了消化气的精制、燃烧和发电等环节,同时也考虑到了对余热的回收和消化池的加热;污泥厌氧消化产生的沼气则可通过燃料电池转化为电能。然而,硅氧烷等有害物质的存在会损害设备部件和降低经济和可靠性,因此沼气在进入发电机前,需要进行净化处理。同时,污泥经过脱气、浓缩、脱水后还可用于辅助燃料焚烧,或者作为农用堆肥。在德国,城市污水处理厂采用中温厌氧消化的方式,利用产生的甲烷来发电,有效地满足了其供电需求。这表明,外国的污泥处理利用技术已处于相对成熟阶段,在大气治理概念股方面有很高的投资价值。海口市白沙门污水处理厂和北京高碑店污水处理厂数量较多,通过引进国外先进技术,利用污泥产生的沼气发电,以实现资源的综合利用。以海口市白沙门污水处理厂为例,该厂通过消化池产生了每日约4800~6000m3的沼气,年发电可达120×104kW·h。这相当于满足了该厂全年运行耗电量的90%~95%。同时,该厂还用沼气发动机发电的余热加热污泥,实现了供暖及冬季全厂车间、办公室供暖的效果。另外,北京高碑店污水处理厂日处理污水100万m3,每日产生的沼气达到1.8万m3。通过沼气发电,每日可发电3万kw·h,实现了节约电的目的。这些例子表明,污泥发电技术的应用在大气治理概念股领域具备广泛的市场空间。通过引进和应用国外成熟的技术,我们可以更好地解决污泥产生的问题,实现对资源的有效利用,同时也降低了企业的耗电成本,具有非常高的投资价值。近年来,污泥发电技术在大气治理概念股领域得到广泛应用。污泥发电技术通过对污泥进行处理,在过程中产生沼气,通过发电机将沼气转化为电能。这种技术具有很高的应用价值。以北京小红门污水处理厂为例,该厂已完成污泥发电装置的建设,从约2000m3的污泥中每天提取沼气,年发电量可达1.8万kw·h。该发电量相当于5000户家庭1年的用电量。另外,沼气可经过净化后通过燃料电池发电,该技术利用氢和氧化合产生电能的装置,通过将燃料电池与沼气发酵系统有机地结合在同一系统中的技术手法,实现了污泥高效发电。在日本,政府通过推行“有机质资源高效能源转换技术开发”工程并颁布新能源政策基本法,加快了污泥发电技术的应用。污泥发电技术在大气治理概念股领域具有很大的潜力,通过推广和应用该技术,我们可以更好地解决污泥排放问题,实现对资源的有效利用,减少污染,达到环保目的。近年来,污泥发电技术在大气治理概念股领域得到广泛应用。日本综合开发机构(NEDO)在各地资助了多项以污泥为原料的生物质高效发电工程的建设。其中,山形市水道部净化中心采用以下水道污泥为原料,通过沼气发酵制造沼气,再通过利用燃料电池实现污泥高效发电。东芝公司和横滨市下水道管理局先将污泥经过厌氧消化处理,制备出含甲烷约60%~80%的沼气,再经过干式脱硫和活性炭吸附净化,送往改质器,最终利用燃料电池系统将沼气转化为电能。沼气产出量为90m3/h,磷酸型燃料电池PC257m心,功率200kW,可用于含甲烷、C02的低热值(22~25Ml/m3)的沼气发电。美国政府积极支持沼气燃料电池的商业应用,并给予政府补贴。目前,美国已有多家下水道污泥处理场引进燃料电池技术,并建成投产。例如,纽约州NYPA电力公司沼气产出量达到3000m3/d,加州一项同类工程沼气量则为4000m3/d。这些例子表明,污泥发电技术在大气治理概念股领域有着很大的市场需求,通过引进和推广该技术,我们可以更好地解决污泥排放问题,实现对资源的有效利用,同时减少污染,推动生态环境可持续发展。近年来,污泥发电技术在大气治理概念股领域得到广泛应用。在美国的犹他州、加利福尼亚州等地,已经应用了污泥发电的相关技术,而在国内,污泥发电技术的工程应用实例尚未见到。城市污水处理厂每天产生大量的污泥,一般的处理方式日益显示其弊端,将污泥转化成能源用于发电供热,不仅符合我国新时期循环经济建设的要求,而且符合我国“十一五”节能减排的要求,更可为短缺的能源现状开辟蹊径,减轻甚至避免对环境产生二次污染。利用污泥进行发电的工艺有多种,个中各有优缺点。在实际应用中,应根据实际需要以及现场条件,综合考虑运行费用,并依据当地情况选择合理的发电技术。虽然污泥发电的基本建设总投资比燃煤和烧油发电高,但一旦将环境成本纳入考量,并合理实施鼓励新型能源及可再生能源的财政、税收、信贷政策,就能够减少使用传统能源形式对环境带来的污染。因此,污泥发电技术是当前处理污泥最为理想的途径,具有很大的发展潜力和市场空间。随着国家对固体废弃物利用事业的鼓励和支持,污泥发电技术将成为一种非常具有优势的技术。相关文献资料显示,目前国内外对于污泥处理处置的技术和工程方案已经有了很多的实践和探讨,比如垃圾清洁焚烧发电技术、城市污泥利用的经济模式以及新型污泥燃料成套应用技术等。在这些技术中,污泥发电技术因其对环境友好、将污泥转化为可再生能源资源的特点而备受关注。 参考文献: 1. 张辰,王国华,孙晓。污泥处理处毁技术与工程实例[M]。北京:化学工业出版社,2006,142—149。 2. 张衍国,李清海,康建斌。垃圾清洁焚烧发电技术[M]。北京:中国水利水电出版社,2004,52—58。 3. 罗争峰,张景云,沈跃栋。城市污泥利用的经济模式与新型污泥燃料成套应用技术[J]。污染防治技术,2005,21(1):72—77。 4. Dewil R,Appeis L,Baeyens J。能源利用受硅氧烷影响的生物气体[J]。能源转换与管理,2006(47):1711—1722。近年来,为了实现废弃物能源化利用以及应对大气治理的要求,无氧消化技术得到了广泛的研究和应用。据称,该技术能够将固体废弃物中的有机物质高效转化为可再生能源。目前,该技术的应用主要集中在污泥处理方面,例如利用污泥发酵产生的沼气用于发电或者供热等方面。 参考文献: 5. Nishio N, Nakashimada Y. Recent development of anaerobic digestion processes for energy recovery from wastes [J]. Journal of Bioscience and Bioengineering, 2007, 103(2): 105-112. 6. Van herh J, Marechal F, Leuenberger S, et al. Process flow model of solid oxide fuel cell system supplied with sewage biogas [J]. Journal of Power Sources, 2004(131): 127-141. 7. 雷菊霞. 德国污泥处置技术的分析与研究 [J]. 宁复工程技术,为了解决能源的问题和大气治理的需求,污泥消化技术正得到越来越多的关注和研究。近年来,各地都在研发利用污泥发电的新技术,例如潘伯寿等人就对污水处理厂污泥消化的运行情况进行了分析。同时,也有人通过燃料电池的技术,利用污泥、废水和生活垃圾等可再生能源发电。不过,仍需考虑如何使得污泥消化技术更加高效、环保。 参考文献: 8. 潘伯寿,卢志,孙传志。海口市污水处理厂污泥消化的运行分析[J]。中国给水排水,2006,22(24):91-94。 9. 郑在刚,满春华,范高哲。海口市白沙门污水处理厂的污泥处理与处置[J]。中国给水排水,2005,21(6):49-51。 10. 杨钦慧。利用污泥、废水、生活垃圾发电的燃料电池[J]。广州环境科学,2001,16(4):45-46。 11. Mcllveen-Wright D R, Huang Y, Rezvani S, et al. A technical and environmental analysis of co-combustion of coal and biomass in fluidized bed technologies [J]. Fuel, 2007(86): 203-2。本研究的基金项目是LY宁省科学技术计划项目“辽宁省城市污水处理厂污泥厌氧发酵产生沼气发电关键技术研究”(2007405012),旨在研究污泥厌氧发酵产生沼气发电的关键技术,以满足大气治理需要。研究作者苏丹,女,1980年出生于黑龙江牡丹江市,目前正在攻读博士学位。

 

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