上海石洞口污泥干化焚烧项目不为人知的秘密与真相

上海石洞口污泥干化焚烧项目不为人知的秘密与真相上海石洞口项目是国内第一个实施并运行的进口污泥干化+焚烧项目，为业内人所广泛熟知。但是有关这个项目的真实运行成本、运行效果和处理能力，存在不同的说法。有说这个项目成功的，有说是失败的；有说运行成本很低，有说运行成本很高。总之是众说纷纭、莫衷一是。造成这种情况的，其实是环保界的一个通病：大家都不想承担责任，对外只能拣好听的说。业主因为花了国家的钱，如果选择的东西不行，或实际效果不佳，属于严重失职，因此不能承认选型错误；设计方因为在这个项目上也是“股东”，所以说话非常谨慎，决不承认设计与实际情况有严重偏离，结果造成了一大堆问题；总包商因为还要卖设备，不能承认其设备有严重质量缺陷，以及任何在工艺组合方面存在的缺点等。本人长期关注这个项目，因此积累了很多资料。现在把这些资料串起来总结一下，或能给业内人一个闲聊的谈资。一、各种版本的投资、运行数据对此项目第一次做出完整介绍的是刊载在《给水排水》杂志2003年第9期上杨新海、张辰的文章“上海市石洞口城市污水处理厂污泥干化焚烧工程”。文章给出的两个实现污泥热能供给自平衡的条件是：1）脱水污泥含固率25%干基热值大于3000kcal/kg；2）脱水污泥含固率30%干基热值大于2450kcal/kg。关于投资和运行费的提法是：预计投资8000万元（含干化和焚烧设备、土建、自控及辅助设施），运行费用160元/吨湿污泥（含水率70%）。【点评】作者特意采用了“预计投资”的说法，以示对最终投资不做限定；对热能自平衡的说法，也给出的是两组理论值，对最终湿泥是什么性质不承担任何责任，但美好的前景——“热量自平衡”还是给勾画出来了；对运行费用的勾勒也很“艺术”，特别标注是在含水率70%的条件下，如果达不到这个含固率和热值，运行费用当然无法保证。根据中国水网2005年9月14日转述的报道（这标志着该项目终于开始运行，承包商开始做广告了），“以北京金州工程有限公司为牵头人的联合总承包方中标，并于2003年3月25日签约。项目于2003年7月4日开工，2004年9月27日点火成功，12月4日通过96小时试运行，12月22日通过上海市环保局测试，进入生产阶段。项目引进了国外流化床污泥干化技术，而且结合项目的实际情况，采用了北京金州工程有限公司的子公司--上海金州环境工程技术有限公司开发的污泥干化焚烧处理工艺，日处理脱水污泥（含水率约75％）213吨/日。污泥干化所需热量由干化后的污泥焚烧余热提供，不用辅助燃料，系统可实现热量自平衡。北京金州工程有限公司及其子公司拥有上述系统污泥干化焚烧系统的全部专有技术，并具有丰富的实施经验”。【点评】项目从签约到完成调试，用于21个月的时间。但从金州和瓦巴格（现为安德里茨）做市场宣传的时间看，此后又经过了8~9个月的改造。实际运行大概可以从2005年9月算起。金州版本的宣传已将含水率简化为75%，且不加限定地宣称“不用辅助燃料，系统可实现热量自平衡”。这是“干化+焚烧”设备供应商们开始忽悠整个业界的开始。发表在2005年第12期《中国给水排水》杂志上的许洲的文章“上海石洞口污水厂污泥处置系统的调试”第一次以业主身份，给出了“目前处理系统运行正常，运行费用低于设计值”的评价。这篇文章很难说是一篇科技文献，倒像是小学生考试交卷，纯粹是为了给个说法。至于这个“设计值”是哪个，完全没有提，读者自然会联想一定是上海院那篇文章给出的160元/吨，因为市场上也没有其它版本的说法。韩晓强和陈晓平在《锅炉技术》2006年第1期上的文章“上海石洞口干化污泥焚烧炉的调试”则提出了一个颇为值得玩味的问题：“焚烧炉的一个特点就是增加了喷水枪，100%MCR下，用水量为400kg/h。燃料中适量掺水可以促进燃烧，它们的高效、低污染燃烧机理已得到理论和实践证明”。【点评】在锅炉最大连续蒸发量(MCR)下，每小时需要向炉内（单炉）喷入400公斤水。我们知道，污泥先干化后焚烧，为的就是降低入炉燃料的水分，达到必要的炉温。支付了大量热能和电能、好不容易获得的干化污泥，怎么进入焚烧炉还要额外加水？2005年8月金州对该项目的公开介绍材料中提到，“本污泥干化系统的最大蒸发量是5980kg/h（125%负荷、输出功率4980KW），在满负荷下蒸发量是4775kg/h（100%负荷、输出功率4045KW）”。我们由此可推算出，干燥机的升水蒸发量净热耗实际大约在728.5kcal左右，按照干化设计值入口含固率30%、出口92%，则满负荷时的污泥干基量为2129公斤，焚烧炉喷雾水加400公斤，实际入炉含固率从92%降到了78.2%。在2010年9月10日上海中国水网主办的水业热点会议上，上海城投污水处理有限公司周丕仁高级工程师发言，对全干化和半干化焚烧做了特别对比说明，力挺全干化焚烧。不知道周先生如果看了他的焚烧炉设计师们的这篇文章会作何感想。2006年12月26日上海石洞口33605吨污泥非法倾倒河塘案发生，该案案情在2007年8月才见诸网络媒体。石洞口干化焚烧项目既然已经投产，为什么还要向河塘倾倒污泥？对石洞口运行情况的种种猜疑看来并非空穴来风。根据内部消息，我们知道这是因为石洞口项目的干化机内置换热器出现了严重磨蚀。这一问题在公开场合被谈起已经是2009年9月的事情了，早在2008年年初该换热器就已经被换掉。从运行的有效时间上看，该换热器的实际运行寿命仅为1年半左右，远低于合同保证值的8年。2009年9月17日中国水网对上海污泥论坛进行了报道：“在前段时间的某国际污泥会议上，来自上海城环水务运营有限公司的许洲常务副总经理介绍了上海石洞口污水处理厂污泥处置系统的运行成本以及运行以来遇到的磨损问题。脱水污泥在干化系统中被干化的过程就是水分逐渐蒸发的过程。由于脱水污泥始终在流化状态下进行热交换和分离收集，所以设备的磨损问题就凸现出来了，石洞口污泥经测定，其干基的含砂率达到了22.4%，而在欧洲这个数值仅为6~8%左右。高含砂量的污泥在高速流化状态下使设备受到很大程度上的磨损。在现场具体反映在对于干化器中管式流化床热交换器的管壁产生的磨损、螺旋分离器的内壁及高速旋转的给料分配器的上部内壁磨损的影响最大。07年8月开始由于磨损加剧，多次发生导热油泄漏事故，干化系统多次被迫停运，08年2月更换了新热交换器（新热交换器优化了排列结构，并采用了耐磨性能更强的材料），对干化系统运行参数进行了调整优化，同时也正在着手提高脱水污泥前道工序沉砂池的效率，在源头减少污泥的含砂量。据悉目前上海石洞口污水处理厂污泥干化焚烧工艺中，吨泥处置成本238.8元/吨，其中人工成本为57.9元/吨、原料成本为52.45元/吨、动力成本为70元/吨、修理成本为25.64元/吨、大修成本为32.8元/吨”。【点评】这是业主方首次在公开场合确认流传多年的干燥器磨蚀的传闻。将全部责任推给污泥，决策者和承包商无任何责任的逻辑早就在公众的意料之中，自不必评说。关于建设投资，业主仍沿用8000万元投资、处理能力213吨/天(设计值为含水率70％)的官方说法。并坚称“该项目2004年10月开始进入调试试运行，2004年12月份通过环保验收，目前由上海城环水务运营有限公司负责运营管理，系统运行情况良好”。这也是首次公开发布该项目的新版运行成本数据。其实，早此一年有余的时间，2008年7月21日在国家环保局标准司委托中国水网在北京召开标准的评审会上，上海市政工程设计研究总院研发中心副主任王国华的发言中，就已经对有关石洞口运行成本的传闻进行了澄清，披露运行成本为280元，构成如下（原数据仅给出了比例）：项目比例元/吨人工30%84.0水电35%98.0材料20%56.0维护15%42.0总运行成本280.0其中，材料项下，标注每吨湿泥的含固率为18%，需要补充大约15～30公斤燃煤。拿2009年上海污泥会议的公开数据对照，发现除了增加一项大修成本外，其它各项均明显减少。项目元/吨百分比人工57.924%原材料52.4522%动力7029%大修32.814%修理25.6411%总运行成本238.8我们得到了一份该项目2003年9月的《施工图设计说明》，发现了一个很关键的信息：“污泥干基低位发热量由招标书的14880kJ/kg调整为11600kJ/kg（2770kcal/kg），本次设计焚烧炉及系统据此进行核算”。这就是说，项目投标时采用的3554kcal的污泥干基热值，实际执行则改为2770kcal，下降了22%。这一变更很有意思。如果说招标阶段设计院是随便写了一个数，大家按照这个数投标，中标后中标方自行检测污泥数据，然后调整设计，这听起来似乎没什么不妥。但奇怪的是，出问题最大的不是假想的热值负偏离，而是污泥含固率负偏离。以实际湿泥含固率20%与设计值30%对比，同样的干泥量将导致湿泥量增加50%！如果有污泥可检验，为什么不也检验一下含固率？脱水污泥的含固率检测不比热值检测容易的多？何况任何热值检测的同时都必检含固率这一项！唯一的解释是，金州公司可能是低价中标，在实施的过程中发现，焚烧炉的采购成本太高。要降低成本，可以通过降低热值的办法把焚烧炉处理能力降下来。但如果同时也降低含固率将会加大干燥器的成本，因此对含固率负偏离可能引发的后果采取了匿而不报的政策。这应该就是为什么这个项目的一切都是按照下限设计的原因。其干燥单元的额定蒸发量其实是4775公斤而非5980公斤，降幅20%，焚烧炉给热的额定负荷（100%）2200kW，仅够满足额定条件的干燥需要。这就难怪在韩晓强和陈晓平的文章中为什么有一句“产生的污泥量为64t/d干泥，经脱水后含水率为70%左右。但由于干化焚烧炉容量的限制，只有27.9t/d焚烧”这样莫名其妙的解释了。这句话的真实含义应该是：由于湿泥含固率降低，干化焚烧能力有限，实际只能完成相当于27.9t/d干基污泥的处置，即折合含固率20%的脱水污泥139.5吨/日。以设计最大值64干吨/日考虑的湿泥可能达每天320吨，则其中的180吨需要外运填埋。从河塘倾倒案的发生来看，可以进一步印证，由于处理能力不足（不包括不正常运行造成的实际能力降低），导致了石洞口污泥必须大量外运。查实的33605吨可能大部分是未干化污泥，如果按照每天320吨的最高产生量来算，湿泥至少要倾倒100天，干泥则会在1年半以上。而实际非法弃置发生在2006年6~12月之间，恰好是半年时间。关于投资的第二个版本终于在7年之后浮出水面。2010年4月《中国给水排水》杂志刊登了石洞口污水处理厂陈忠秋的一篇文章，“石洞口干化焚烧系统中脱水计量装置的改进”，首次披露该项目的投资其实是1.3亿。奇妙的是，2010年9月10日在上海召开的污泥热点论坛上，上海城投污水处理有限公司的周丕仁高级工程师又抛出了投资的第三个版本，“投资7500万元，湿泥含固率80%，实际处理量180吨/日，干化热耗700kcal/kg，干燥器蒸发量5.9吨，污泥热值2700kcal/kg。焚烧炉输出热量4400kW，热效率69%，每日补充燃煤8吨”。他所公布的运行成本细目与2009年上海污泥会议上的完全相同。将所有数据汇集在一起比较，读者一定是越来越糊涂了，如果不对该项目进行逆向工程，无法知道哪个更接近事实些。不能不说，石洞口项目多年来的对外保密工作还是做的非常好的，公众要想从有关单位那里了解项目的真实数据、真实运行状况的真相，看来是遥遥无期的。二、干化工艺参数的解析基于我对安德里茨流化床干化系统的了解，对上海石洞口项目做一个所谓“逆向工程”并非难事。还在没有更换换热器的时候我就去考察过，抄下了几个必要的运行值，现在可以凭借这些值恢复它的全貌了。这些关键工艺值如下：干燥器前导热油温度183°C干燥器后导热油温度169.3°C导热油流量238m3/h干燥器出口湿气体流量28462m3/h冷凝后其它温度47°C干燥器出口温度86.1°C干泥出口温度88°C回料入口温度59°C简单解释一下我的计算过程：选择一种参考油品，可根据导热油的参数计算得到导热油的质量流量，最终得到导热油给热量；已