污泥变废为宝：燃煤耦合发电技术的创新实践与发展

前言 　　在国家大力推动绿色低碳发展的大背景下，燃煤耦合污泥发电技术作为实现能源可持续发展的重要途径，正迎来前所未有的发展机遇。该技术不仅能有效实现燃煤领域的低碳减排，还能实现污泥的清洁焚烧处置，具有双重环保效益。 　　目前，燃煤耦合污泥发电技术在国内外都有一定的应用和发展。国外对该技术的研究较早，技术相对成熟，例如德国的 Berlin-Ruhleben 污泥焚烧厂采用流化床焚烧湿污泥，脱水后含水率为 75%，烟气中 SO₂含量仅为 30mg/m³;日本焚烧法处理污泥应用广泛，1992 年就有 1892 座焚烧炉燃烧处置了 75% 的市政污泥。在国内，随着技术的发展与重视程度的提高，示范项目不断涌现，如国能(福州)热电有限公司污泥掺烧项目在 2024 年 3 月份污泥掺烧量创历史新高，承德热电的污泥掺烧项目截至 2024 年 9 月 23 日，累计掺烧污泥 10300 吨。 　　▶行业概述 　　燃煤耦合污泥发电是一种将污泥与煤炭在燃煤锅炉中混合燃烧，实现污泥无害化处理和能源化利用的技术。它既能解决污泥处理难题，又能利用污泥的热值产生电能，具有显著的环境和经济效益。目前，常见的技术路线主要有直接掺烧和干化后掺烧两种。直接掺烧是将未经干化处理的污泥直接与煤炭混合后送入锅炉燃烧;干化后掺烧则是先对污泥进行干化处理，降低含水率，提高热值后再与煤炭掺烧。 　　▶发展现状 　　近年来，国家发改委、能源局等部门出台了一系列政策文件，如《关于大力实施可再生能源替代行动的指导意见》《煤电低碳化改造建设行动方案(2024-2027 年)》《产业结构调整指导目录(2024 年本)》等，将火电掺烧低碳燃料列入鼓励类项目电力板块，为燃煤耦合污泥发电技术的应用与推广提供了有力的政策保障。 　　技术进展：燃煤耦合污泥发电技术不断取得突破，包括污泥的预处理、掺烧比例的控制、污染物的协同治理等方面。浙江大学王飞教授团队等科研机构在污泥的理化性质、干化技术、掺烧工艺等方面进行了深入研究，为技术的优化和推广提供了有力支持。 　　项目应用逐渐增多：在国内，随着技术的发展与重视程度的提高，不少燃煤电厂积极开展污泥耦合发电示范项目不断涌现，如：国能(福州)热电有限公司 2024 年 3 月份污泥掺烧量创历史新高，完成 1025.4 吨，一季度累计掺烧量较上年度总量高 233%。国电电力承德热电公司截至 2024 年 9 月 23 日，累计掺烧污泥 10300 吨，营收达 216 万元，单日最大污泥掺烧量已超 200 吨，接近设计掺烧能力 250 吨 / 天。国家能源集团安徽公司马鞍山电厂其污泥掺烧系统于 2023 年 1 月 12 日通过带负荷 168 小时试运行阶段，每天可 “消化” 140-200 吨的湿污泥进入湿料仓。中电环保已在南京、苏州、湖北、山东等地建设近 20 个污泥耦合处理项目。这些项目在实现污泥无害化处理的同时，也取得了一定的经济效益和环境效益，为行业的发展提供了实践经验和示范案例。 　　增长趋势：我国燃煤耦合污泥发电项目的年处理污泥量因项目规模、技术水平和地区差异而异。一些大型项目年处理污泥量可达数十万吨甚至上百万吨。例如，江苏省某燃煤耦合污泥发电项目年处理污泥量达到30万吨，而山东省禹城市污泥无害化处理热电联产项目年处理污泥量更是高达60万吨。这些项目的成功实施不仅有效解决了污泥处置难题，还实现了资源的循环利用和环境的可持续发展。 　　典型项目案例： 　　华能珞璜电厂：2020 年 6 月 25 日，项目一期工程正式投产，日处理湿污泥量可达 600 吨。据测算，一期工程每年可处置生活污泥近 20 万吨，约占重庆生活污泥生成总量的三分之一，增加生物质电量 4900 万千瓦时，增加对外供热 17.4 万吨，为电厂带来综合千万元效益的同时，每年可节约标煤 1.48 万吨，减少二氧化碳排放 4.14 万吨。 　　国能(福州)热电有限公司：2024 年 3 月份污泥掺烧量创历史新高，完成 1025.4 吨，一季度累计掺烧量较上年度总量高 233%。 　　国电电力承德热电公司：截至 2024 年 9 月 23 日，累计掺烧污泥 10300 吨，营收达 216 万元。其污泥直掺焚烧系统可处理含水率 20%-60% 的半干污泥及含水率 80% 的湿污泥，单日最大污泥掺烧量已超 200 吨，接近设计掺烧能力 250 吨 / 天。 　　国家能源集团安徽公司马鞍山电厂：其污泥掺烧系统于 2023 年 1 月 12 日通过带负荷 168 小时试运行阶段，每天可 “消化” 140-200 吨的湿污泥进入湿料仓。该项目采用蒸汽传热圆盘干化工艺，将含水率约 80% 的湿污泥干化成含水率约 40% 的干污泥后送入锅炉焚烧。 　　增长趋势：预计未来几年，在政策持续支持、技术不断进步以及市场需求增长等因素的共同作用下，燃煤耦合污泥发电市场将保持较高的增长速度。一方面，随着我国城市化进程的加快和污水处理能力的提高，污泥产量将持续增加，为燃煤耦合污泥发电提供了充足的原料;另一方面，能源结构调整和环保要求的提高，将促使更多的燃煤电厂采用耦合发电技术，以实现节能减排和资源循环利用的目标。 　　▶驱动因素 　　环保压力与需求：传统的污泥处理方式如填埋、堆放等存在占用土地、污染环境等诸多问题，而燃煤耦合污泥发电可实现污泥的无害化处理和资源利用，减少对环境的污染，满足日益严格的环保要求。同时，该技术还能有效降低燃煤电厂的碳排放和污染物排放，有助于实现碳达峰、碳中和目标。 　　能源结构调整需求：我国能源消费结构持续优化，煤炭消费比重逐渐下降，但火电仍是最大的电力来源。燃煤耦合污泥发电技术有助于降低对传统煤炭资源的依赖，提高可再生能源和废弃物资源的利用比例，符合国家能源结构调整和可持续发展的战略方向。 　　经济效益显著：对于燃煤电厂来说，利用现有的设备和设施进行污泥耦合发电，无需大规模新建专门的污泥处理设施，节省了大量的投资和建设成本。同时，污泥的能源化利用也可以为电厂带来一定的经济效益，如降低燃料成本、增加发电收入等。 　　▶挑战与限制 　　技术难题待突破：污泥的成分复杂、含水率高、热值低，在燃烧过程中可能出现燃烧不完全、结渣、腐蚀等问题，影响锅炉的正常运行和发电效率。同时，还需要加强对污染物排放的监测和控制，确保达标排放。此外，不同地区的污泥成分和性质存在差异，需要针对具体情况进行技术优化和调整。 　　经济成本较高：污泥的干化处理需要消耗大量的能源和资金，增加了发电的成本。此外，由于污泥的热值较低，在一定程度上会降低发电的效率和经济效益，需要政府出台相关的补贴政策和优惠措施，以提高企业的积极性。 　　市场认知与接受度低：部分企业和社会公众对燃煤耦合污泥发电技术的了解和认知不足，可能存在对其安全性、可靠性和环境影响的担忧，需要加强宣传和推广，提高市场的接受度。 　　▶发展机遇 　　燃煤耦合污泥发电技术面临着诸多机遇。首先，在国家 “双碳” 战略背景下，以及对于固体废物处理 “无害化、减量化、资源化” 的要求，该技术作为一种有效的污泥处置和资源利用方式，将得到更多政策上的鼓励与支持。其次，随着城市化进程的加速和工业的发展，污水处理厂产生的大量污泥需要有效处理，而该技术为解决这一难题提供了可行途径，市场需求巨大。此外，通过掺烧污泥，可实现对其能源价值的回收利用，减少对传统煤炭等资源的依赖，符合资源循环利用的发展方向，同时也能为企业带来一定的经济效益和环境效益，提升企业的社会形象和竞争力。 　　▶技术创新方面 　　随着科技的不断进步，新的污泥预处理技术、燃烧技术和污染物控制技术将不断涌现，为燃煤耦合污泥发电技术的发展提供技术支持。例如，高效的污泥干化技术可以降低干化成本，提高干化效率;先进的燃烧控制技术可以实现污泥的稳定燃烧，提高发电效率;新型的污染物治理技术可以进一步降低污染物排放，满足更严格的环保要求。 　　包括： 　　燃料预处理精细化升级：对污泥进行精准分类筛选，如将工业污泥进一步细分。运用磁选、风选、浮选等多元物理化学手段去除杂质与有害物质。采用新型热泵干燥技术等进行干燥与成型处理，实现绿色降湿并定制合适的燃料形态。 　　燃烧过程精准调控：科研尖兵联合锅炉制造巨匠匠心打造专属多源固废掺烧的新型燃烧器，将先进分级燃烧技艺与空气分级供给系统完美融合，优化旋流强度与空气分布，拉长固废燃料在炉膛内的停留时间，显著提升燃烧效率。在线监测系统与智能控制系统深度 “联姻”，实时捕捉关键燃烧参数并依托前沿算法模型实时 “把脉会诊”，精准调控给料量、送风量、引风量等关键变量。 　　设备适配与运维升级：锅炉制造企业对锅炉给料系统、炉膛结构、受热面等关键阵地展开全方位 “改造升级战”，受热面披上先进耐磨、耐腐蚀 “防护铠甲”。电厂精心编织严密防护网，完善设备维护管理制度，借助超声波、内窥镜检测技术等提前洞察设备内部细微磨损、腐蚀隐患。 　　产业链延伸：燃煤耦合污泥发电行业可以与污泥处理、环保设备制造、能源服务等相关产业形成协同发展，延伸产业链，创造更多的经济增长点。例如，污泥干化设备的制造、烟气净化设备的研发与生产、能源管理服务等领域都将迎来新的发展机遇。 　　拓展市场：借鉴国际上先进的技术和经验，加强与国际企业和科研机构的合作与交流，引进国外先进的技术和设备，提升我国燃煤耦合污泥发电技术的水平和国际竞争力。同时，我国的燃煤耦合污泥发电技术和设备也可以出口到国外，开拓国际市场。 　　▶发展趋势 　　规模化发展：随着政策的持续推动和技术的不断进步，燃煤耦合污泥发电技术有望实现规模化发展。更多燃煤电厂将采用该技术进行低碳化改造，提高污泥处置能力和能源利用效率。 　　产业化升级：燃煤耦合污泥发电技术将与其他行业和领域深度协同与融合，如与城市固废处理、新能源发电等相结合，形成完整的产业链和生态体系。这将有助于提升产业整体竞争力和经济效益。 　　技术创新：相关企业将进一步改进燃煤耦合污泥发电技术的制备、燃烧控制和污染物协同治理等方面，提高技术的稳定性和可靠性。同时，还将研发更高效的燃烧技术和设备，降低运行成本和提高能源利用效率。 　　▶竞争格局 　　参与者多元化：包括传统燃煤电厂、环保企业、科研机构等。传统燃煤电厂如华能、国能、国电电力等凭借其现有的设备和技术优势，积极开展燃煤耦合污泥发电项目;环保企业如中电环保等则依托自身的污泥处理技术和项目经验，在该领域占据一席之地;科研机构如哈尔滨锅炉厂有限责任公司等通过技术研发和创新，为行业提供技术支持。 　　竞争焦点集中：一方面在于技术创新能力，谁能率先掌握更先进的耦合技术、干化技术、污染物控制技术等，谁就能在市场竞争中占据优势;另一方面在于资源整合能力，包括污泥资源的获取、运输、储存以及与燃煤电厂的合作等，资源整合能力强的企业能够确保项目的稳定运行和成本控制。 　　区域竞争差异：在经济发达、环保要求高、污泥产量大的地区，如长三角、珠三角等地，燃煤耦合污泥发电市场竞争较为激烈，项目数量和规模相对较大;而在经济相对落后、污泥产量较小的地区，市场竞争相对较小，项目发展相对滞后。 　　▶发展建议 　　加强技术研发与创新：加大对燃煤耦合污泥发电技术的研发投入，重点攻克技术难题，提高技术的成熟度和稳定性，降低成本，同时加强对污染物排放的控制和治理。鼓励企业与高校、科研机构合作，开展产学研联合攻关，加快技术创新成果的转化和应用。 　　完善政策支持体系：政府应进一步完善相关的政策法规和标准规范，加大对燃煤耦合污泥发电项目的补贴力度和优惠政策，如给予电价补贴、税收优惠、财政奖励等，鼓励企业积极参与，引导社会资本投入。同时，建立健全项目的审批、监管和评估机制，确保项目的质量和效益。 　　加强市场推广与宣传：通过多种渠道和方式，如举办技术研讨会、示范项目参观、媒体宣传等，加强对燃煤耦合污泥发电技术的宣传和推广，提高企业和社会公众的认知度和接受度，消除疑虑和担忧。同时，积极开展国际合作与交流，提升我国在该领域的国际影响力。 　　强化行业监管与自律：建立健全行业监管机制，加强对燃煤耦合污泥发电项目的全过程监管，确保项目的安全、稳定和环保运行。同时，行业协会应发挥自律作用，规范企业的市场行为，制定行业标准和规范，促进行业的健康发展。 　　▶前景展望 　　燃煤耦合污泥发电行业作为一种既能解决污泥处理难题又能实现能源回收利用的创新技术，具有广阔的发展前景。在政策支持、技术创新和市场需求的推动下，未来该行业将不断发展壮大，为我国的污泥处理和能源转型做出重要贡献。但同时也需要充分认识到行业面临的挑战和限制，积极采取有效措施加以应对，以实现可持续发展。随着技术的不断进步和成本的逐步降低，燃煤耦合污泥发电有望在全国范围内得到更广泛的应用，成为我国能源领域的重要组成部分。 来源：灵动核心 如需转载必须注明来源作者