熱電廠工業(yè)水綜合利用的探討

楊 容 （天津長蘆海晶集團(tuán)有限公司，天津 300455）

一、前言

某電廠是95年投產(chǎn)的熱電聯(lián)產(chǎn)的企業(yè)自備電廠，配有3臺35t/h中溫中壓鏈條爐，一臺3MW背壓機(jī)組和一臺3MW抽凝機(jī)組，工業(yè)冷卻水系統(tǒng)為半開放式，兩套離水交換法制水系統(tǒng)，以排水明溝結(jié)合污水井、排污管道、排污泵進(jìn)行有序排放，年均耗水量為638850噸。

國家對能源問題越來越重視，對環(huán)保要求越來越高。為了企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要和節(jié)能減排降耗的要求，工業(yè)水綜合利用和循環(huán)應(yīng)用顯得日益重要。近幾年來，該電廠在工業(yè)廢水分類綜合利用方面，采取了一些技術(shù)改進(jìn)措施，開展了相關(guān)技改項(xiàng)目，效果顯著。

二、問題點(diǎn)

（一）、三臺35t/h中壓鏈條鍋爐連續(xù)排污的高溫排污水直接排入污水溝道。

（二）、抽凝式汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水未綜合利用，冷源損失較大。

（三）、化學(xué)水處理車間離子交換制水系統(tǒng)，反洗和再生工藝過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水直排。

三、改造方案

（一）、充分利用鍋爐連續(xù)排污的水資源

1、由于原三臺鍋爐連續(xù)排污是通過鍋爐排污管道，直接排入污水溝道進(jìn)入污水系統(tǒng)，這部分80℃～85℃的高溫水，每天約50t，就白白流失。該廠區(qū)采暖供水為溫度85℃的循環(huán)水，補(bǔ)充水10t/h，沖灰水系統(tǒng)需沖灰補(bǔ)充水為300噸/天，這樣只需在鍋爐車間零米層，建立一座20t的敞開式水箱就可以完全把這50t的水資源利用起來，三臺鍋爐的連排管道接入此水箱，冬季此水箱作為廠區(qū)供暖的主要補(bǔ)充水源，經(jīng)采暖利用后，作為沖灰水補(bǔ)充水接入沖灰水系統(tǒng)。

2、利用連排水供暖系統(tǒng)故障的補(bǔ)救措施。

連續(xù)排水水量減少時(shí)，不能保障供暖與沖灰水補(bǔ)充時(shí)，需利用蒸汽直接加熱采暖循環(huán)水，同時(shí)，通過其他系統(tǒng)進(jìn)行水源的補(bǔ)充。

（二）、汽輪機(jī)循環(huán)水綜合利用

冷凝機(jī)組綜合熱效率僅為30%～40%，其他的熱量白白損失掉了，而其中最大的就是凝汽器的冷源損失，約占總損失的60%，如何降低熱源損失，提高全廠熱效率，達(dá)到節(jié)能挖潛的目的，是目前亟待解決的問題。采用汽輪機(jī)循環(huán)冷卻水供熱的方法能夠取得良好效益和較為成功的經(jīng)驗(yàn)。

1、3 MW抽凝機(jī)組技術(shù)參數(shù)

型號：C3-35/5型

生產(chǎn)廠家：杭州汽輪發(fā)電機(jī)廠

設(shè)計(jì)排氣溫度:36℃

排氣壓力：0.08Mpa

循環(huán)水流量：800t/h

熱網(wǎng)供水溫度：tg≈60℃

供水焓值：hg=251.5kJ/kg

熱網(wǎng)回水溫度：th≈50℃

回水焓值：hh=209.3kJ/kg

循環(huán)泵電機(jī)：45kw 2臺

冷卻塔風(fēng)機(jī)：22kw 2臺

如果將機(jī)組排氣溫度提高到70℃，就可將循環(huán)水溫度加熱到60℃以上，盡管水溫不高，但采用低溫大流量的方法，可滿足冬季采暖的要求。

2、用循環(huán)水供熱，可帶采暖面積計(jì)算

天津市單位采暖面積所需熱量為0.08kw/m2，循環(huán)水放出的熱量為9378kw，可供11.7萬m2，原供熱站供熱面積為45000m2，根據(jù)理論計(jì)算，此方案可行。

3、具體方案

原供熱站設(shè)有板式熱交換器3臺，熱水循環(huán)泵3臺，補(bǔ)水箱1個(gè)，補(bǔ)水泵1臺，該站為廠區(qū)所需，工程改造方便，供熱距離較短，壓損小，運(yùn)行管理方便。

（1）換熱站供熱設(shè)備與循環(huán)水供熱并聯(lián)，可互為備用，互為切換。

（2）通過控制進(jìn)入冷卻塔循環(huán)水量，關(guān)停冷卻塔風(fēng)機(jī)，減少循環(huán)水量的方式，控制循環(huán)水溫度在60-70℃。

（3）組啟停過程中，為保證供熱穩(wěn)定性，需要進(jìn)行兩個(gè)系統(tǒng)的切換，機(jī)組啟動前，采用交換站供熱系統(tǒng)進(jìn)行供熱，機(jī)組正常負(fù)荷運(yùn)行后，在切換到循環(huán)水供暖系統(tǒng)。

（4）組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，循環(huán)水溫升減小，不能保證供暖需要時(shí)，需要利用交換站內(nèi)熱交換設(shè)備，對系統(tǒng)進(jìn)行二次補(bǔ)充加熱，以達(dá)到公共熱熱系統(tǒng)的溫度要求。

（5）外界氣溫升高，回水溫度升高，切換至原冷卻塔系統(tǒng)，循環(huán)水還可以進(jìn)入冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。

4、安全性問題

主要問題是凝汽器承壓問題，該廠熱用戶處于平原地區(qū)，循環(huán)水所需壓力不大，回水壓力一般在0.2Mpa，而凝汽器的承壓能力為0.8Mpa，是滿足的，但是為了預(yù)防熱網(wǎng)突然解列等特殊情況，采取在熱用戶回水管路上加裝安全閥保證回水壓力不超過0.2Mpa和供熱循環(huán)水回路上安裝止回閥的措施。

（三）、化學(xué)水處理車間工業(yè)廢水的回收利用

該廠水處理車間采用離子交換的一級除鹽水處理工藝。離子交換法是水處理經(jīng)常使用的一種方法，是利用離子交換樹脂跟水溶液中的陰陽離子發(fā)生交換反應(yīng)而達(dá)到交換水中某些離子的目的。離子交換樹脂具有一定的交換容量，在工作到一定程度之后，失去繼續(xù)交換水中離子的能力，此時(shí)就必須進(jìn)行離子交換樹脂的復(fù)活處理，以恢復(fù)其交換的能力，離子交換反應(yīng)是可逆反應(yīng)，失效的離子交換樹脂可以再生。

1、再生工藝過程

車間采用逆流再生工藝，再生的過程分為小反洗、進(jìn)酸進(jìn)堿、置換、小正洗、大正洗等步驟，幾個(gè)工作周期后還要進(jìn)行一次大反洗，在再生和大反洗的過程中，大量的工業(yè)廢水排放到中和池中，這部分工業(yè)廢水平均每天約50-80噸，通過排污管道，排放到雨污系統(tǒng)中，白白浪費(fèi)，造成水資源的浪費(fèi)，同時(shí)造成環(huán)境污染，為了充分的利用這部分工業(yè)廢水，減少水資源的浪費(fèi)和環(huán)境污染，可以對該部分廢水進(jìn)行處理后利用。

2、具體方案

（1）小反洗和大反洗產(chǎn)生的廢水主要是含有泥沙的廢水，經(jīng)過沉淀和靜置處理后即可以用于鍋爐沖灰，水膜除塵，綠化沖廁等用途。

（2）進(jìn)酸進(jìn)堿和置換后的酸堿廢水進(jìn)入中和池進(jìn)行中和反應(yīng)，得到弱酸或弱堿性廢水，通過少量的工業(yè)燒堿進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到弱堿性廢水，該廢水呈弱堿性，主要成分是氯化鈉和氫氧化鈉，經(jīng)過沉淀處理后，可以直接用于鍋爐的水膜除塵、沖灰和煤廠的澆煤，配水等。

3、改造措施

(1)切斷廠區(qū)排污系統(tǒng)與化學(xué)水處理車間的聯(lián)系。

(2)設(shè)立兩臺耐腐蝕泵，互為備用，作為化學(xué)車間與外界的排水聯(lián)系口。

(3)改造化學(xué)車間的排水管道，使之與鍋爐的沖灰補(bǔ)水池，煤廠的用水管道等連接。

4、補(bǔ)救措施

（1）中和池的水質(zhì)根據(jù)實(shí)際工藝步驟的不同而造成的，需要人工來測定，因此投放的工業(yè)燒堿量應(yīng)該通過計(jì)算來確定。

(2)設(shè)置中和池溢流管來連接廠內(nèi)的雨污系統(tǒng)，在排污泵故障或用水需求量少時(shí)，排至雨污系統(tǒng)。

四、改造后的效益

（一）節(jié)水效益

改造后大量降低沖灰水的用量，全廠用水量由638850t/a將為 600850t/a，節(jié)約用水 38000t/a，年節(jié)約水費(fèi)38000*3.5=133000元。

（二）節(jié)電效益

按照采暖期4個(gè)月120d計(jì)算，停用3臺熱循環(huán)泵及三臺冷卻塔風(fēng)機(jī)，少消耗電量為：

（30*3+22*2）*24*12=385920kw.h

年節(jié)約電費(fèi)按工業(yè)電0.8元每度計(jì)算為：

385920 *0.8=308736元/a。

（三）節(jié)約工業(yè)蒸汽效益

由于采用循環(huán)水供熱，節(jié)約蒸汽為：

2t/h*24*120=5760t/a。

按照工業(yè)蒸汽240元/t計(jì)算，節(jié)省蒸汽費(fèi)用為：

5760*240 =1382400元/a

綜合各項(xiàng)改造因素，每年可節(jié)省各項(xiàng)費(fèi)用為：

133000+308736 +1382400=1824136元/a，約為182 萬元/年。

此項(xiàng)改造工程總投資約200萬元，預(yù)計(jì)2年能夠收回成本。

五、總結(jié)

結(jié)合該廠實(shí)際情況，由于該廠建廠較早，在節(jié)能減排方面有很大的潛力可挖，通過對廢水廢熱的綜合利用，可以取得相當(dāng)不錯的經(jīng)濟(jì)效果。