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危废、普废岂能随便混淆?——中石化仪化污泥干化送烧的环保排放问题

2012-5-11 14:30| 发布者: 泥客庄主| 查看: 2556| 评论: 0|原作者: 泥客庄主|来自: 中国环境报

摘要: 文章讨论了污泥到电厂掺烧的一个非常有典型意义的、涉及环境标准的重大问题——危废污泥被不加区分地作为普废处置。 文章的简版首发在2012年5月11日《中国环境报》上。

环保是一种社会责任,有时候更是一种常识。

笔者不怀疑一些企业在投资污泥处置项目时具有一定的社会责任感,但是这种责任感的具体化过程中,特别是涉及执行环保标准时所表现的无知和偏离常识,让人感到实在难以理解。笔者在《电厂锅炉掺烧废弃物:中国环保业界之癌》、《造纸污泥在电厂锅炉中“处置”会产生二噁英污染》、《从救命稻草到钓饵——热电企业争上污泥焚烧项目的背后》三篇文章中,都提到污泥电厂处置对危废、普废不加区分这种令人担忧的现象。如今,掺烧项目已如雨后春笋,遍地开花,其中中石化仪化送烧污泥项目,应该说是掺烧危废的一个典型实例。

 

一、仪征化纤污泥的定性

中国石化仪征化纤股份有限公司目前主要有2PTA生产装置,产能达到95.5万吨/年;14 条聚酯聚合生产线,产能 172.2 万吨/年;5 套瓶片生产装置,产能 42 万吨/ 年;18 条涤纶短纤维生产线,产能 45.8 万吨/年;4 条涤纶中空生产线,产能 4.7 万吨/年;20 条涤纶长丝生产线,产能 22.1 万吨/年;此外还有BDOTHFGBLPTMEG等装置。

仪化废水有两套生化处理系统,其中生化一装置主要处理低浓度污水,该处理能力7.8t/d,接管浓度为COD700mg/L,采用活性污泥法。生化二装置主要处理高浓度生产废水,能力为9600 t/d,接管标准为CODCr8500mg/L,出水标准CODCr100mg/L,采用A/O2处理工艺。主要污染物负荷应该是来自对苯二甲酸(简称PTA)装置的废水。

PTA又名松油苯二甲酸,白色针状结晶或粉末,大部分用于生产聚酯,是聚酯纤维、薄膜、绝缘漆的重要原料,也用于医药、染料及其他产品的生产。工业生产主要采用以对二甲苯为原料的高温液相氧化法,对二甲苯以乙酸钴-乙酸锰为催化剂,以四溴乙烷为助催化剂,于221225℃,2.53.0兆帕下氧化生成对苯二甲酸。上述生产过程中排放出高浓度有机废水,CODcr45008000 mg/L,其中除了含有大量醋酸,还含有约1000mg/L的对苯二甲酸等有机物。

根据《国家危险废物名录》,PTA装置产生的废水属于HW34项下精炼石油产生的废酸,代码是251-014-34,即石油炼制过程产生的废酸及酸泥,危险级别为具有腐蚀性和毒性。

PTA生产的主要原料是对二甲苯,其英文缩写PX曾经是一个可以牵动神经的字眼,2007年厦门爆发了著名反PX的“散步运动”,导致海沧PX项目被迁至漳州,其后又有2011年大连PX项目引发的抗议活动。

PTA废水中含有较高浓度的未反应PX单体。在《国家危险化学品名录》中,列入的化学品有3777种,第875号正是PX——对二甲苯(英文p-Xylene),是苯的衍生物,熔点13.2度,沸点138.5度,有低毒性,吸入可能引起刺激、低体温、耳鸣、反胃、呕吐、胃痛、头痛、困倦、酒醉症状、肺部充血、肝脏受损、肾脏受损、昏迷等。

在一篇由仪征化纤人员执笔、发表在《工业用水与废水》2003年第10期上的文章《工业废水处理剩余污泥的燃烧试验》(魏昆生等,以下简称《试验》)中,明确提到“精对苯二甲酸(PTA)化工污水处理装置掺烧的污泥属于危险废弃物,其综合利用途径更为狭窄”。

既然被列为危险废物,其处置就应该遵循危废处置的一些基本原则。然而不幸的是,目前的处置方法却颇有令人担忧之处。

 

二、处置可能形成的二次污染

       根据20121月刊登在中石化集团网站上的专题报道《仪化公司履行社会责任纪事》(以下简称《纪事》)(http://www.sinopecgroup.com.cn/shzr/zxdt/Pages/201201180958.aspx),仪化“采用东南大学旋流喷动干燥专利技术进行生化污泥干燥。利用仪化热电中心现有设备,从热电中心5号或6号锅炉高温空气预热器入口处抽取部分烟气,送至污泥干燥装置,对污泥进行干燥,干燥废气经旋风与布袋两级除尘后再经脱硫系统处理,最后从180米高的2号烟囱排入大气。干燥后的污泥送到燃煤处理系统与煤混合后送入锅炉燃烧”。

       仪化所采用的工艺与在越堡水泥污泥处置项目上所采用的完全相同(见笔者《从人大代表质疑广州越堡水泥处置污泥项目造成二次污染说起》),从高温预热器前抽取一股高温烟气,温度约350度,引入旋流喷动干燥器,与污泥直接接触,完成污泥的干燥后,受到污染的废气仅经过除尘和脱硫,就通过高烟囱直接排放。

       这种处置方法的排放有两处存在二次污染的危险:

1)干化后污泥焚烧过程中,污泥中的重金属、有机污染物(主要是苯系有机物)如果因焚烧条件不佳或烟气处理不充分,可能随烟气被排放到环境中,而仪化热电中心的220吨锅炉均属常规燃煤锅炉,不具备符合焚烧危险废物的资质;

2)干化过程中,高温烟气温度达350度,可能使得污泥中的部分有机污染物气化(PX沸点只有138.5度),而这部分烟气随着干燥的进行,温度迅速降低至100-120度后排放,废气没有经过进一步的物理(高温分解)和化学(反应分解)处理,无论是对气化的有机污染物,还是形成的臭气,均不能形成有效治理;

       与越堡水泥一样,干化需要使用大量的高温烟气,但由于是直接接触式的,被污染后的烟气未进行深度无害化处理,就直排了。而如果要处理这部分废气,涉及很高的投资和运行成本。

 

三、所谓节能其实并不存在

和其它所有电厂掺烧项目一样,仪化污泥送烧项目也以污泥干化焚烧项目“节能”为主要诉求。

《纪事》称:“这种方式既彻底解决了生化污泥产生的二次污染,又充分利用了锅炉燃煤排烟废热,并可利用干燥污泥所含有的热能。污泥干燥送烧装置投运后,仪化将其纳入“HSE、质量、环境、测量”的四标一体化管理体系中进行管理,减少污泥排放量约11600t/a(污水处理系统使用时间以8000h/a计,产生生化污泥1.45t/h);利用烟气废热,减少燃料投入而节能;可利用干污泥热量为3276 kg标煤/d,相当于节约标煤1092 t/a(按标煤800/吨计算),获得效益87.36万元/年”。

笔者在此前的两篇文章中(《高干脱水后造纸污泥焚烧处置的方案比较》、《一个新崛起的暴利行业?——污泥电厂锅炉掺烧的成本解析》)已对电厂掺烧建立了完整的分析模型,分析一下,不难证明这一说法其实颇为牵强。

仪化热电中心有6220吨锅炉和625 MW发电机组,进行烟气改造的是其中的两台。该类型锅炉的蒸汽参数一般为9.81 MPa540度。

 

1、脱水污泥性质

根据《试验》一文给出的污泥化学构成,计算采用的污泥干基低位热值3528大卡/公斤。湿泥含固率按13.74 %考虑,湿基污泥量34.8/日。此时,湿泥的收到基构成为:

 

燃料的剩余水分

M

86.26

灰分

A

4.32

C

4.94

H

0.68

O

2.74

N

0.87

S

0.19


      

 

 

 

 

2、燃煤热值

用于计算的燃煤性质如下(取自《郑州热电厂670 t/h锅炉双稳燃宽调节浓淡煤粉燃烧器应用》):

 

燃料的剩余水分

M

9.14

灰分

A

26.30

C

54.41

H

2.74

O

6.17

N

0.84

S

0.40

干基低位热值为5439大卡/公斤。

 

3、热干化

从高温空预器出口抽取高温烟气,采用直接干化设备对脱水污泥进行热干化。

主要取值如下:

—— 抽取烟气量相当于额定蒸发量下烟气量的9% 15000~16000 Nm3/h(此时热干化出口气体温度在110-120度之间,参考《一个新崛起的暴利行业?——污泥电厂锅炉掺烧的成本解析》的计算依据和取值,下同);

—— 烟气温度350度;

—— 干化处置电耗0.072 kW

—— 日吨湿基处理量投资14万元(据《纪事》,投资500万元);

—— 人员数量:5

—— 年维护成本相当于初始设备投资的比例:3%

—— 入口含固率13.74%,干化出口含固率60%

热干化后的污泥去电厂循环流化床锅炉处置。

 

4、循环流化床锅炉

设循环流化床锅炉实际蒸发量220/小时,如果是再热循环,发电量约73 MW,实际配套发电机组是25 MW,显然,大部分蒸汽为供热用途。主蒸汽参数:压力9.81 MPa,温度540度,给水温度取150度。

对热干化后污泥入循环流化床锅炉处置的技术经济分析,是基于不处置污泥时与处置污泥时的前后比较。

过剩空气系数均取1.22

不处置污泥时,设排烟温度180度,以此时排出锅炉的湿烟气量(设1200度)为基本参考。

处置污泥时,由于污泥量极小,仅考虑蒸发量不变(锅炉出口湿烟气量增加)的工况。由于部分污泥携带的水分进入锅炉,排烟温度将有所提高(设185度)。

从锅炉进煤口到出灰渣口、排烟口的锅炉全系统设为一个热工系,进行热平衡计算。不考虑蒸汽系统内部进行抽汽、再热以及发电、供热比例方面的变化。


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