燃煤热电厂尾部烟气余热利用与蒸汽协同干化污泥节能应用分析
合肥热电集团 报告人：苏宝玉 副总经理会单位：合肥热电集团东方热电有限公司中国城中国城镇供热协会 目录中国城镇供热协会 01 公司概况 OPTION 02 l研究背景及意义 03 研究应用及分析 OPTION 04 OPTION 公司概况 合肥热电集团简介城镇供热热协会 公司概况 合肥热电成立于2007年11月，会是合肥市国资委重点监管企业。 合肥热电主要为居民提供采暖制冷服务，同时也是工业园区和省市重点招商引资项自的重要基础配套设施，为工商业用户提供动力能源保障。中国城镇供热协 合肥热电集团简介 主营业务 集蒸汽供应、电力生产、集中供热（冷）基础设施建设运营、地热能和生物质等新能源开发应用、压缩空气集中供应、污泥环保处置等为一体的能源环保型企业集团。供热协会 供热面积、服务体量、节能减排等各项指标在南方供热企业中处于行业标杆位置。 合肥热电集团简介 集团规模 截至2024年12月底 企业资产总额59.2亿元年售汽量486万吨发电量 5.7 亿干瓦时中国城镇供商各类管网长度626.97公里罗服务各类工商业用户462家居民小区208个供热面积达2580万平米来城镇国中其中地热能供能面积300万平米 供热范围涵盖合肥市主城区、三大开发区（经开区、高新区、新站高新区）、肥东、肥西、长丰庐江以及淮南寿县等周边县域，并打造"多元布局、多能互补、多态融合”的业务格局。 公司概况办会中国城镇供 合肥东方热电有限公司成立于2011年4月，注册于合肥市新站区是一家国有控股的电力、热力生产供应企业，由合肥热电集团控股，实控人为合肥市国资委。公司主营热力生区域工业企业、医疗机构提供蒸汽配套服务，并拓展生物质燃料加工、污水处理等环保业务：2023年独立运营后通过管理优化实现显著减亏，新增用汽量翻倍，拥有多项技术专利及资质，同步推进党建与市场开发，承担市政污泥处置等社会责任，展现国企中国城镇供热协会 公用类企业。该公司主要为居民提供采暖制冷服务，并为工商业用户提供动力能源保障。经过发展，现已成为集蒸汽供应、电力生产、集中供热基础设施建设运营、新能源开发应用、污泥环保处置、生物质供热等于一体的能源环保型企业集团。其供热范围厂泛覆盖合肥市主城区、三大开发区、周边镇县域等地，在南方供热企业中处于行业标杆位置。 研究背景及意义 研究背景及意义会 我国目前污泥处置现状 高热值、低含水率(皮革、纸浆污泥)国内应用案例极少 以市政污泥为例，截止2022年，在新型城镇化战略推动下，我国市政污泥年产量已突破6000万吨（以含水率80%计）。地镇供热协会 传统处置技术面临瓶颈：卫生填埋存在士地资源占用与渗滤液污染风险，单独焚烧需消耗大量辅助燃料，土地利用则受限于重金属生物累积效应，这些问题与我国“无废城市”建设目标形成显著冲突。 与热电厂、生活垃圾、生物质、水泥窑协同处置通常需要进行预处理 干化预处理后设置单独的污泥焚烧炉进行烧处理城镇供 目前看来污泥焚烧是最为彻底解决城市污泥中国城镇 研究背景及意义会 研究目的和意义 系统统部析燃煤热电厂尾部烟气协同蒸汽余热干化污泥与耦合掺烧工艺的能源-环境协同效益。通过建立热力学模型与物质流分析框架，实现节能减排指标的数值化评估为工业固废资源化技术的产业化推广提供理论支撑与实践范例。 机制实现污染控制：首先，减少污泥填理处置量，有效缓解传统填埋处置所占用的土地资源及渗滤液对地下水的污染风险；其次利用燃煤机组的高温燃烧环境，抑制污泥烧过程中二次污染物（如二噁英、重金属颗粒物）的生成与排放；最后，通过尾部烟气余热回收降低机组排烟温度，同时减少烟气处理系统的粉尘逃逸率。中国城镇供 研究应用及分析 研究应用及分析 污泥干化工艺 1.利用尾部烟气干化污泥：采用“烟气-蒸汽”双热源耦合供热系统，通过两级板式换热器与导热油循环系统，实现污泥分段干化，降低含水率至30%以下。国城镇供中国城镇 2.利用蒸汽补充热量调控干化污泥：蒸汽作为辅助热源，动态补偿系统热量需求，优化污泥水分蒸发效率，减少主热源负荷，降低单位能耗。 3.工艺优势：蒸汽冷凝水可循环利用，余热回收降低燃料成本，减少污染物排放，稳中国城镇供热 研究应用及分析 污泥掺烧工艺 1.掺烧工艺概述： 均质化混合随后输送至锅炉燃烧室进行高温氧化反应。为确保燃烧系统的稳定性及能量转化效率需建立严格的燃料品质控制体系，重点监测污泥的低位发热量、含水率等关键物化参数。实验数据表明，针对不同炉型（如流化床、煤粉炉）及其燃烧动力学特性，建议将污泥掺烧比控制在5%15%的优化区间内（《燃煤耦合污泥发电污染防治技术规范》（GB/T39931-2021））。 2.燃烧优化与污染物控制 通过动态调节燃料配比及燃烧工况参数，实现燃烧系统热力学平衡与污染物排放指标的协同优化。 研究应用及分析 能源与污染物分析 2.经济性分析 1.能源消耗计算 尾部烟气余热回收：测定烟气流量、温度比热容等参数，计算尾部烟气携带热量，考虑干化系统热效率，得出干化污泥节省的传统能源消耗量。 泥及耦合掺烧工艺的总成本，包括设备投资成本、运行维护成本和能源消耗成本。 收益计算：全面评估该工艺所带来的收益包括节约的能源成本、减少的环境污染治理费用以及污泥资源化利用产生的经济效益。 蒸汽消耗计算：根据蒸汽流量，温度、压力等参数，计算蒸汽释放热量，与传统干化方式对比，评估干化污泥节省的电能消耗。 研究应用及分析日诚镇 引入燃烧区，以有效控制污染物（尤其是氮氧化物，NO×）的生成。其核心机制包括 （1）降低氧浓度：燃烧产物中含有大量氮气和二氧化碳等气体，将部分烟气再循环至燃烧区，相当于稀释了燃烧区域的氧浓度，从而抑制NOx的 （2）形成还原性气氛：烟气中含有一定量的一氧后，与燃烧区域气体混合，形成还原性气氛，促使已生成的NOx被还原为氮气等无害物质 （3）延长停留时间：烟气再循环增加了燃烧区域的气体量，延长了烟气在炉膛内的停留时间，有利于燃料与氧气更充分混合和反应，使燃烧更加时间，进一步降低NOx排放。中国城中 研究应用及分析 节能减排分析实例 以东方热电厂为例，每日处置约900t含水率为80%的市政污泥。采用尾部烟气和蒸汽干化污泥及耦合掺烧工艺对污泥进行处理 1.节能减排效果计算 1.1能源消耗方面 Q,=Vpc,(T. -T.)np：烟气密度(0.85kg/m）cp：烟气比热容(1.3kJ/(kg/℃)TmTm：进出换热器温度(135→80℃)中国城镇供热n：干化系统热效率(70%)中国城镇供热协会V：烟气流量(200000m3/h)： 其中: 研究应用及分析 节能减排分析实例 (2）传统电加热干化能耗对比 根据污泥的比热容和汽化潜热计算，所需总热量 若采用传统的电加热干化方式，将900t含水率80%的污泥干化至含水率30%，所需蒸发水量： Tamb：环境温度(25℃)hp：水的汽化潜热(2257kJ/kg)执协会 其中:Wial：初始含水率(80%)Wiml：干化后含水率(30%)执协会 将上述数据代入得 meap=642.86t/d中国城 研究应用及分析 节能减排分析实例 (3）电能节省量化 m：蒸汽流量(35×10kg/h)hm，hour蒸汽进出比焰(3000→2500kJ/kg）n：干化系统热效率(0.7)中国城镇供热协会 烟气余热替代电能 其中: 将上述数据代入得Q4 =1.225×10° kJ/hQ4—=3.58×103kWh/d蒸汽补热节省电能！ （4）蒸汽补热能耗计算 （5）总节电效益Etcal = E, + E, = 6.028×10* kWh/d 研究应用及分析 节能减排分析实例 1.2污染物排放方面 二氧化碳减排计算 燃煤碳排放因子公式： 其中:mshadge：污泥日掺烧量（257t/d）我镇供热协会 将上述数据代入得1Eco.shinge=377tCO,/tsludge 其中:meoai：煤炭日消耗量（2300t/d）Ceod：标准煤炭含量(2.6tCO,/tcoal)Mco，M。：cO,与C的摩尔质量(44g/mol,12g/mol) 可节省17.34t煤，可减少CO2排放量45.08t则二氧化碳总减排量Eco. = 291.27+45.08=336.35tCO,/d 研究应用及分析 节能减排分析实例 1.2污染物排放方面 二氧化碳减排计算 燃煤碳排放因子公式： 其中:mshadge：污泥日掺烧量（257t/d）我镇供热协会 将上述数据代入得1Eco.shinge=377tCO,/tsludge 其中:meoai：煤炭日消耗量（2300t/d）Ceod：标准煤炭含量(2.6tCO,/tcoal)Mco，M。：cO,与C的摩尔质量(44g/mol,12g/mol) 可节省17.34t煤，可减少CO2排放量45.08t则二氧化碳总减排量Eco. = 291.27+45.08=336.35tCO,/d 节能减排分析实例 (2）二氧化硫排放计算 其中:Ncoal：燃煤NOx排放因子（8kg/tcoal）7sNCR：选择性非催化还原(SNCR）脱销效率：假设提升10% Eno, = 2.24t/d中国城镇供热协会 Eso, = 5.6t/d (4）粉尘排放 其中：：Acoal：煤炭灰分(20%) （3）氮氧化物排放 将上述数据代入得Cp = 44.8t/d 研究应用及分析 节能减排分析实例 1.3 经济性分析（1）成本计算设备折旧成本： 总年成本：煤炭替代年成本节约Reoaisaning = 365mshndgePoa穗供热协会其中:mshndge：污泥日掺烧量(257t/d）中国城镇供热协会Pecoa：煤炭价格（500元/t）将上述数据代入得Realammg=4.69×107元/年 n：设备寿命（15年）Nelcriciy：电力转化效率(95%)热协会 将上述数据代入得中国城镇年运行维护成本： 研究应用及分析 节能减排分析实例 (2）收益计算 碳交易收益：Rearbon =Eco, dParbon其中：+d：运行天数(365d)Parbon：碳价（30元/tCO，）中国城镇供热 将上述数据代入得Rembom=3.68×10°元 研究应用及分析 节能减排分析实例 为了探究烟气与蒸汽协同干化工艺与传统工艺对烟气碳排放量的影响，右图为在两种工艺情况下，烟气中碳排放量随每天污泥处理量的 由图可知，在相同处理量的情况下烟气与蒸汽协同干化工艺比传统工艺的碳排放量小且随着每天污泥处理量的增加，日减排量逐渐增大，可知烟气与蒸汽协同干化工艺比传统工艺对烟气中碳排放量减排效果更好。 不同工艺情况下掺烧污泥对碳排放量的影响 研究应用及分析 综合分析 本工艺通过尾部烟气余热回收与蒸汽补热的耦合干化技术，实现了显著的能源节约与污染减排在能源消耗方面，每日可回收尾部烟气余热量达2.04×108kJ，折合每日节电5.67×104kWh；结合节电2.2×107kWh。口国城镇中国城镇供杰中国城镇供 污染物减排方面，污泥掺烧技术通过替代煤炭燃料，实现CO2总减排336.35t/d.，满足《火电厂大气污染物排放标准》要求。 经济性分析表明，该工艺兼具环境效益与经济效益。初始投资9,500万元，年折旧成本666.67万元显著低于同类生物质热电联产项自投资强度，年节约煤炭成本4690万元，碳交易收益368万元，发电收益4920万元，综合收益达9978万元，年净收益约为9290万元。本工艺通过能源梯级利用与智能调控技术的深度融合，实现了污泥处理、能源回收与污染控制的协同优化，为燃煤机组低碳化改中国城镇 结论与展望协会 研究结论 节能减排效果显著 符合可持续发展理念 经济效益良好 任能源消耗力面有双利用电厂余热资源，减少对传统能源的依赖：在万染物排放方面大幅减少二氧化碳等