【导读】香港污泥焚烧厂是香港特区政府对减少碳足迹承诺的一座样板工程,其拥有国际领先的技术工艺，以及鲜明的可持续、零排放、超前的绿色建筑特色，这座未来型的污泥焚烧厂已成为香港的地标性建筑物之一。
香港污泥焚烧厂要处理全港11座污水处理厂每天产生的所有脱水污泥。处理规模为2000吨湿泥/天(以30%含固率计)，即每天处理600吨干泥。与之前脱水污泥全部填埋处理相比，焚烧可以实现90%以上的污泥减量化，仅产生灰和少量的残渣。污泥焚烧工艺的确定不仅从污泥资源化的角度将污泥变废为宝，而且从根本上解决了全港之前采用填埋的不可持续污泥处置方式。
一、可持续、零排放、绿色的建筑特色
香港污泥焚烧厂位于新界西部，是一座面朝深圳湾，坐南朝北，与深圳一湾之隔的现代化建筑。
污泥焚烧厂主要分为三个区域，第一个区域是景观花园和公共服务区，主要功能为景观花园和环境教育中心;第二个区域是主焚烧厂及附属建筑，第三个区域则是与周围建筑景观相配套的水鸟生态栖息湿地。
该建筑特聘请法国著名建筑设计公司Vasconi进行整厂的建筑外观设计,该公司曾经设计了上海浦东机场候机楼.该建筑的一大特色是将香港环境署的行政楼与焚烧厂的烟囱完美地融合在一起(见下图)，使整座建筑外型酷似一只展翅飞翔的和平鸽，和周围环境融合为一体，风景如画。
焚烧厂的辅助功能主要有环境教育中心(Environmental Education Center, EEC)，包括展览厅、观景台、报告厅和一个温水游泳池。该游泳池的水温是用污泥焚烧过程中回收的余热保持的。此外，焚烧厂还设有休闲咖啡厅和景观花园，休闲的人们可以在花园的足浴水池里尽情地享受泡脚带来的轻松感受。
污泥焚烧厂的设计符合可持续发展的理念，在设计之初就确定了整厂完全独立的概念，并以这个概念为依托展开设计。该厂不需要建设管网、不需供给自来水、也不向外界排污,不需要外网供电，还可以向外网输电。当然，外网的输入输出接口还是有的，以便于做供电需求的调配。
▪ 工艺用水和饮用水：完全自供，根据污泥处理厂需要，配套建设有一座日处理能力为600m3的海水淡化厂;
▪ 污水：处理后回用——不排放到深圳湾，零排放;
▪ 电力：厂里自己发电，输送厂外电网，最高达2MW;
▪ 能源：厂里所产能源供建筑物使用(供暖和空调);
▪ 建筑物：整厂的环境效应通过香港环保建筑协会的评估
二、技术挑战
香港污泥焚烧在设计过程中面临的技术挑战主要有以下几个方面，并均已得到解决。
▪ 时常变化的污泥干度和热值;
▪ 污泥负荷从2013年到2020年的变化;
▪ 污泥中的氯浓度高;▪ 没有市政污水管网;
▪ 这类设施的建筑与生态设计新标准
三、工艺概况
焚烧厂的正南面是景观花园。中间是两个对称设计的焚烧车间(A厂和B厂)，包括污泥接收系统，污泥焚烧系统和废气处理系统。每个厂里设有两座污泥焚烧炉和一套蒸汽轮机发电设备，污泥在焚烧过程中产生的余热可以发电。建筑中央最突出的部分是行政楼和隐蔽的烟道，行政楼一共有10层。主建筑的北面是附属建筑物，包括飞灰料仓、余渣料仓、药剂储仓等。主建筑的西面是供水鸟和其他动物栖息的湿地系统。
污泥焚烧主工艺主要包括分别接收初沉池和二沉池污泥的污泥接收系统，将两种污泥进行定量混合后输送的储存和进料系统。污泥通过柱塞泵泵入焚烧炉进行焚烧处理，产生的高温烟气经过三级热交换系统产生蒸汽，供汽轮机发电使用。烟气处理采用干式废气处理方式，主要设备有多级旋风除尘器和布袋除尘器。在烟气处理线上在线投加重碳酸盐和活性炭。由于其工艺流程简单、投资较湿法废气处理省、不需要处理烟气洗涤废水等诸多优点，在欧洲已经基本取代了烟气湿法处理工艺，受到业界的认可和青睐。烟气处理过程中产生的飞灰和余渣分别在料仓中储存，最终通过卡车运输到厂外进行最终处置。最后，达到欧盟和香港烟气排放标准的洁净烟气通过引风机经烟囱排放。烟囱内部设有在线监测探头，对香港环保署限制排放的污染物做实时监测。
3.1 污泥接收、储存和进料系统
污泥接收系统分别接收初沉池污泥和二沉池污泥。该系统配有两种污泥输送系统，通过抓斗把污泥输送到污泥储料斗，通过料斗螺旋输送器把两种污泥定量混合，通过柱塞泵泵送到污泥焚烧系统。为了最大限度的保持污泥接收系统的清洁性，该系统还配有污泥化学除臭系统。污泥接收、储运和进料系统主要包括以下几个部分：
▪ 封闭的污泥卸料平台(每厂4个平台);
▪ 清洗和吹干系统，用于污泥运送卡车离开焚烧厂前的清洗和吹干;
▪ 每厂设有2座卸料池(每厂总容积3000m3)，配有桥式起重机和抓斗;
▪ 每厂设有3条焚烧给料线(包含螺旋输送机、污泥高压泵等设备)
3.2 污泥焚烧和烟气处理系统
污泥焚烧系统的主要设备采用流化床焚烧炉。每座焚烧炉由进料系统、污泥料斗、燃烧室、烟气换热系统、辅助燃料投加系统、补砂系统、喷水降温系统、石灰投加系统和氮氧化物去除系统等组成。
混合后的脱水污泥通过高压泵泵送至焚烧炉，为了减小污泥输送过程中的管路压损，在污泥管道中注入高分子助凝剂增加润滑作用。污泥和预热的空气在燃烧室底部充分混合，燃烧室废气停留时间为3秒。
烟气换热系统共有三级组成。一级换热器为蒸汽发生器，产生的高温蒸汽将推动蒸汽轮机发电;二级换热器为空气预热器，余热流化空气;三级换热器为冷凝蒸汽预热器，将蒸汽冷凝水预热再进入一级换热器进行热交换。蒸汽冷凝水经第三级预热器预热后储存到热水包，通过热水泵分配到膜式壁，焚烧炉上部四周和中央布满膜式壁，热水在膜式壁内部进行气化，最终在第一级换热器形成40kg的稳定压力蒸汽再推动蒸汽轮机进行发电。汽轮机发电分为高压发电和低压发电。蒸汽经汽轮机后形成冷凝水再进入第三级换热器进入下个蒸汽循环。
采用干法烟气处理工艺，主要设备有多级旋风除尘器、管道反应器、药剂在线投加系统、布袋除尘器以及药剂和灰渣储仓等附属设备组成。由于香港常年气温高、湿度大，洁净烟气排放时为了防止雨烟生成，在经过引风机时通过蒸汽进行升温处理。
3.3 热电联产系统
全厂设有两台汽轮机，A厂和B厂各一台。每台汽轮机的额定输出功率为14MW。
3.4 除臭系统
全厂供设置4条相同的物理化学除臭系统，A厂和B厂各设置2条线。每条线的处理能力为124000m3/h。采用两个反应塔。
四、运行数据
香港污泥焚烧厂于2014年底建成，经过12个月的调试和试运行，于2015年6月两座焚烧炉正式投产运行。目前3座焚烧炉正常运行,第四座焚烧炉是备用炉.
从最新取得的2016年1月和2月的产能与耗电运行数据可以看出，两个月总得发电量是7658MWh，外网输入21MWh，工艺总消耗为7288MWh。因此，静电量输出为392MWh，相当于每天输出6528度电。未来满负荷运行,预计净电量输出能力约为2MW。
下表总结了2016年1月和2月焚烧厂能量消耗与运行模式。在两个月的生产运行过程中，向焚烧炉供给的额外添加热量总计为3816MWh，即每天向一座焚烧炉内注入不到100L/h的柴油。除了燃料消耗，电量消耗为7288MWh。因此，总能耗为11104MWh。由于香港污泥原泥有机物含量70%左右,含固率30%以上,焚烧工艺中不需要污泥预干化过程.焚烧厂运行共有三种模式：孤岛模式，即全厂自给自足，不输出电量也不购电，这样的运行模式占总时长的3.4%;输入模式，即不输出电量，但需要外购电量的运行模式，占总运行时长的0.6%;输出模式，发电除够自身用外，还可以向外网输出，这样的运行模式占总时长的96%。因此，可以看出污泥焚烧厂是一座不仅可以能量自给自足，而且还可以有能量输出的污泥加工厂。
五、结语
香港污泥焚烧厂是香港特区政府对减少碳足迹承诺的一座样板工程,它是实现建立公众环保意识的社会资产. 这座未来型的焚烧厂将成为香港的地标性建筑之一。污泥焚烧工艺非常适合中国国情,可以被大中型城市所借鉴。
原标题：超级环保样板工程——香港污泥焚烧厂
