浅谈垃圾焚烧余热锅炉取样水回收利用

阮广静

（威海魏桥能源有限公司，山东 威海 264200）

0 引言

截至2019年，我国的淡水资源总量为2.9×1013m3，占全球水资源的6%，名列世界第六位。我国人均水资源量不到2 100 m3，仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源贫乏的国家之一。2019年我国全年总用水量为6.0×1012m3，人均综合用水量为431 m3，高于世界平均水平。考虑到水源污染等问题，我国水资源变得更加宝贵。因此，节约用水成为一项重要课题。

火力发电厂是用水大户，尤其是各种冷却用水。因为巨大的蒸发和排污量，每天要造成大量的水损失。特别是在垃圾焚烧发电厂，因为燃料不计入成本，补水量就成为成本中较为重要的一项，节约用水成了节能降耗中重要的一环。同时，随着垃圾焚烧发电工艺的不断发展，锅炉汽水在线监督水平和自动化水平的不断提高，以及各汽水取样管集中布置等工艺的实施，使得汽水取样回收利用成为可能［1-2］。本文以某垃圾焚烧发电厂为例，分析了取样水处理存在的问题，提出了取样水回收利用的措施，并进行相关改造，达到了节能减排的目的。

1 项目概况

某垃圾焚烧发电厂配有两台容量为36 t/h的炉排炉，一台12 MW凝汽式汽轮机。汽水取样间布置在生产主厂房7.5 m处，采用减温减压架集中取样方式，配备两台除盐水冷却泵，利用除盐水进行冷却。设两台板式换热器，用工业冷却水对除盐水进行降温。

为达到节能减排的目的，该厂对全厂水系统进行改造，先后设计并实施了水处理冲洗水回收、反渗透浓水回收、离子交换器再生水处理回收、循环水排污水回收等多项技改项目。为了更好地提高节水效率、挖掘节水潜能，经过多方论证，对全厂取样水进行回收改造。

2 存在的问题

该垃圾焚烧发电厂在建设初期，为保证汽水化验取样的便捷性，设计的汽水取样装置未按分类回收原则进行取样水回收。在采集化验之外的非取样时间段，所有取样水直接接入工业废水处理系统，使品质较好的取样水与水质较差的工业水混合，最终都按废水进行处理。这样不仅造成了除盐水浪费，还进一步增加了废水处理系统的负荷，造成了一定的经济损失。汽水取样示意图如图1所示。

图1 汽水取样示意图

3 取样水回收可行性分析

针对取样水的回收，主要从取样水的水量是否充足，以及水质是否达标等进行分析。

3.1 水量分析

该垃圾焚烧发电厂每台垃圾焚烧余热锅炉设取样点5个，分别为低压给水、主给水、炉水、饱和蒸汽和主蒸汽。整个取样系统共有10个人工取样口，每个取样口平均流量约为500～700 mL/min。每台锅炉设8个在线仪表管，两台锅炉共设16个，分别为炉水比电导率（SC）、酸碱度（PH）、磷表，主给水比电导率（SC）、酸碱度（PH），主蒸汽阳离子电导率（CC），饱和蒸汽阳离子电导率（CC），低压给水溶解氧（Do）表，平均每个流量约为20 mL/min。按每台锅炉每年运行8 000 h计算，两台锅炉取样系统每年至少要排水2 600 t以上。以上取样水汇流到集样管，最终排到除渣机作为冷却用水。这部分取样水为除盐水，水质较好，具备改造回收的价值。2020年取样水排放水量统计情况如表1所示。

表1 2020年取样水排放水量统计表

3.2 水质分析

该电厂余热锅炉主蒸汽压力为2.5 MPa，依照GB/T 1576—2018《工业锅炉水质》和GB/T 12145—2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》要求，炉水PH值控制在9～11，电导率一般控制在100 μS/cm以下；给水PH值控制在8.5～10.5，电导率一般为10～30 μS/cm；蒸汽电导率一般在10 μS/cm以下，氢电导率控制在0.3 μS/cm以下。

人工取样系统对水质基本无污染，在线仪表需要添加药剂，造成水质有一定程度恶化。经多次取样分析化验，测得样品总排水口处水样电导率约为70～150 μS/cm，PH值在8.6～10之间，钙硬在3～14 mg/L之间。因此，应根据水质特点来选择如何回收［3-4］。2020年取样水水质分析情况如表2所示。

表2 2020年取样水水质分析情况

4 技改工艺方案及实施

4.1 技改工艺方案

针对取样排水水质，提出两种技改方案：一是作为高纯水使用，二是作为普通原水使用［5］。下面对两种方案进行分析。

1）作为高纯水使用。可以作为除盐水排入除盐水箱或补入除氧器；可以排入疏水箱，通过疏水回收加以利用。这样做的优点是提高取样排水价值，减少除盐水用量。但是由于取样排水水质不稳定、波动大，经常超过补水水质标准，所以该方案不被优先考虑。

2）作为原水使用。该电厂所用原水为市政自来水，主要用在化学水处理和循环冷却水补水。原水水质与取样水水质情况如表3所示。

表3 原水水质与取样水水质

由表3可见，取样水水质优于原水，不存在不利因素，故采用该方案。将取样水排入原水池或者循环水箱，经过多方论证，决定将取样水排入工业循环水箱。

4.2 技改工艺方案实施

该电厂工业循环水系统有一台20 m3循环水箱，两台循环水泵，位于零米给水泵间。此外在13.5 m处有一台高位水箱，采用机械通风降温。整个系统保有水量大约为40 m3，主要用来冷却给水泵、液压站、引风机、一次风机、料斗水冷套等设备。最初运行时，缺乏排污，工业循环水水质很差，浓缩倍率达到8.5，导致整个系统结垢严重。之后，加强工业循环水排污，将浓缩倍率控制在3.0以下，同时投加防腐阻垢剂和杀菌剂，从而控制了结垢问题。但这样会增加生产成本，平均每天补水量大约为10～15 m3，加药量按照200 mg/L计算，每周需要加入3种药剂各20 kg（成本约1 200元）。

取样水引入工业循环水箱改造工艺较简单，成本也较低。只需敷设一根内径为50 mm的PVC管道，利用液位落差即可将取样水引入工业循环水箱，相当于每天为工业循环水补入8 m3优质水源。这样工业循环水不需要再补水，水质也得到了较大改善。技改工艺流程示意图如图2所示。

图2 技改工艺流程示意图

经过3个月试运行，工业循环水水质基本稳定，水质指标如表4所示。

表4 工业循环水水质

由表4可以看出，现工业循环水水质已经优于市政自来水，对冷却系统进行解体检查，基本没有发现结垢现象。

5 结语

本次技改项目共投入3 000元，减轻了工业循环水系统腐蚀和结垢，提高了传热效率。改造后每月可节省水费1 500元以上，药剂费用4 500元以上，经济效益显现。改造后的取样水回收工艺简单、可靠，完全符合取样水分类利用原则，避免了浪费，节约了生产成本，通用性强，可在垃圾焚烧发电厂设计及改造中推广应用。