淺談鍋爐排污水回收與利用

原云霞

（晉城市煤業(yè)集團(tuán)古書院礦， 山西 晉城 048000）

引言

鍋爐運(yùn)行中，由于鍋水不斷地蒸發(fā)、濃縮，鍋水中的含鹽量不斷增加。同時(shí)，鍋筒底部的爐水所含的泥渣、水垢等到沉積物的濃度也會(huì)越來越高。通過定期排污和連續(xù)排污，可使鍋筒內(nèi)的泥渣等沉積物隨爐水排出爐外，防止鍋筒中集結(jié)水垢，影響鍋爐的水循環(huán)和傳熱效率，從而保證鍋爐安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。但是，排污水中除含有少量的水垢、泥沙等沉積物以外，絕大部分是含有大量熱能的軟化水。這部分水的排放，會(huì)造成熱能和水資源的浪費(fèi)。

經(jīng)查閱資料，鍋爐的排污率一般為10%，即1臺(tái)10t鍋爐，排污量約為1t／h。

1 項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)

1.1 項(xiàng)目實(shí)施背景

晉城煤業(yè)集團(tuán)古書院礦（以下簡(jiǎn)稱古書院礦）共有3個(gè)鍋爐房，16臺(tái)鍋爐，140t。采暖期為每年11月1日到下一年的4月1日，每年共計(jì)5個(gè)月，一般運(yùn)行120t，一個(gè)采暖期排污量約為，4萬余t（120t×10%×24h×150d＝439 200t）。

實(shí)施前，這些排污水全部排入下水道。其工藝流程如圖1所示：連續(xù)排污水經(jīng)連續(xù)排污膨脹器排入沉淀池，定期排污水直接排入沉淀池，經(jīng)自然沉淀后排入下水道。造成了熱污染，存在著熱能和水資源的浪費(fèi)。

圖1 排污工藝流程圖

另外，古書院礦的3個(gè)鍋爐房共有5臺(tái)連續(xù)排污膨脹器，這5臺(tái)連續(xù)排污膨脹器已無法正常使用。連續(xù)排污膨脹器作用是將排污水中的蒸汽和水分離，將蒸汽二次回收利用，將水排出。現(xiàn)在這些膨脹器已不能分離蒸汽和水，蒸汽無法回收利用，連汽帶水直接排至下水道，造成了熱污染，嚴(yán)重浪費(fèi)熱能。

1.2 項(xiàng)目實(shí)施思路

為了從排污中減少損失，節(jié)約能源，古書院礦工程科提出了“鍋爐排污水回收與利用”項(xiàng)目，其實(shí)也就是如何回收和處理；回收后要用到什么地方兩個(gè)問題。制定實(shí)施方案前，古書院礦工程科先進(jìn)行了調(diào)查和研究。

首先，了解同行業(yè)在鍋爐排污水回用方面的做法。現(xiàn)在國內(nèi)部分熱電廠對(duì)鍋爐排污水的回收利用方法為：每臺(tái)鍋爐安裝1套排污回收裝置，排污回收裝置由二次換熱器，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，排污控制傳感器組成。連續(xù)排污水進(jìn)入二次換熱器高溫側(cè)進(jìn)口，換熱后的低溫水用于除塵用水；軟化水進(jìn)入換熱器的低溫側(cè)進(jìn)口被加熱后進(jìn)入鍋爐補(bǔ)水箱，供鍋爐補(bǔ)充水使用。這樣，鍋爐運(yùn)行中的排污水及含有的熱量分別進(jìn)行回收再利用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)排污自動(dòng)控制。但這樣的回收方法對(duì)于采暖鍋爐而言投資較大，而我們的目標(biāo)是想用簡(jiǎn)單、實(shí)用的設(shè)備同時(shí)回收排污水及水中的熱量，做到投資小，收益大。

其次，考慮將回收處理后的水作為水暖系統(tǒng)的補(bǔ)充用水，并對(duì)古書院礦供暖系統(tǒng)2009—2010年采暖期的補(bǔ)水量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

表1 采暖期的補(bǔ)水量的統(tǒng)計(jì)

由表1看出，一個(gè)采暖期古書院礦供暖管網(wǎng)的補(bǔ)水量在10萬t以上，這些水全部是常溫的軟化水。

第三，對(duì)鍋爐排污水的水質(zhì)進(jìn)行了分析。硬度小 于 0.1mmol／L；pH 值：11；全 堿 度 大 于26mmol／L；水溫：100℃；固體懸浮物：200mg／L。從水質(zhì)數(shù)據(jù)來看，硬度、pH值、全堿度都可滿足補(bǔ)水水質(zhì)要求，只有固體懸浮物指標(biāo)過高，需將渾濁的排污水進(jìn)行過濾。

經(jīng)過調(diào)查研究，結(jié)合古書院礦自身的供暖現(xiàn)狀，確定了項(xiàng)目的總體思路：將鍋爐排污水回收處理，處理后的水全部補(bǔ)入供暖管網(wǎng)，處理后的水質(zhì)必須達(dá)到供暖管網(wǎng)的補(bǔ)水水質(zhì)要求。這樣做的優(yōu)點(diǎn)：第一，排污水的熱量和水資源同時(shí)回收；第二，可間接降低煤耗、電耗及設(shè)備損耗；第三，可降低制做軟水的鹽耗；第四，抑制管網(wǎng)系統(tǒng)金屬腐蝕，延長管網(wǎng)使用壽命，降低管網(wǎng)維護(hù)成本。

1.3 項(xiàng)目實(shí)施步驟

1）改造東10t爐的3臺(tái)連續(xù)排污膨脹器，安裝水位控制裝置，保持膨脹器內(nèi)水位，形成水封，將水和蒸汽分開，以恢復(fù)膨脹器的應(yīng)有作用。

2）制定水處理及回用工藝流程如圖2所示。鍋爐排污水先進(jìn)入低位收集箱，然后通過提升泵提到隔板沉淀池，提升泵可根據(jù)收集箱液位自動(dòng)運(yùn)行；排污水在隔板沉淀池中進(jìn)行20～30min的沉淀，沉淀后的污泥掉入沉淀池底部的收集斗中，清水進(jìn)入過濾器，經(jīng)微孔陶瓷膜過濾后，進(jìn)入凈水箱，再通過系統(tǒng)補(bǔ)水泵將水補(bǔ)入供暖管網(wǎng)。陶瓷過濾器需要定期反洗；沉淀在收集斗中的污泥和收集水箱底部的排污管需定期排放，直接排入濕式除渣機(jī)的機(jī)槽內(nèi)，隨爐渣一起處理；隔板沉淀池、過濾器、凈水箱做成鋼制設(shè)備并進(jìn)行保溫。整個(gè)水處理過程約40min，水溫在整個(gè)處理過程中損失約10℃。

圖2 水處理及回用工藝流程圖

3）工藝過程控制。第一，低位收集箱安裝液位控制器，提升泵根據(jù)液位高水位啟動(dòng)、低水位停止，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。第二，安裝陶瓷膜過濾器自動(dòng)反沖洗控制裝置，每天定時(shí)自動(dòng)反沖洗。第三，保證凈水箱液位，當(dāng)凈水箱液位低于定值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)補(bǔ)水泵，向凈水箱內(nèi)補(bǔ)充軟水，以滿足采暖管網(wǎng)系統(tǒng)補(bǔ)水需求。

4）工藝要求。第一，陶瓷膜過濾去除濁度。陶瓷過濾膜也稱CT膜，是固態(tài)膜的一種，具有化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶劑，機(jī)械強(qiáng)度大，可反向沖洗，耐高溫，孔徑分布窄，分離效率高，不易堵塞等特點(diǎn)。目前在食品行業(yè)、生物行業(yè)、環(huán)境工程、化學(xué)工業(yè)、石油化工、冶金工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。陶瓷膜與同類的制品相比，造價(jià)昂貴。根據(jù)鍋爐排污水水溫較高的特點(diǎn)，過濾器選用陶瓷過濾膜，過濾精度可達(dá)到0.5μm，完全滿足采暖管網(wǎng)用水標(biāo)準(zhǔn)。為便于清洗過濾器內(nèi)的污垢，設(shè)計(jì)采用水流由下向上流，過濾膜置于設(shè)備的上部，懸掛布置，這樣由于重力的作用，污垢不易吸附于過濾膜外表面，在反洗過濾膜時(shí)，也更易清洗。第二，全程保溫。為了達(dá)到既定的回收效果，在管道敷設(shè)的過程中將管道、水箱全部進(jìn)行保溫處理，最大程度的降低排污水在流動(dòng)的過程中的熱損失以及在水箱中的散熱損失，達(dá)到鍋爐排污水熱量回收利用的最佳效果。

2 應(yīng)用實(shí)例

1）2010年在古書院礦東10t鍋爐房實(shí)施了該項(xiàng)目。該鍋爐房共有8臺(tái)10t爐、1臺(tái)6t爐。2010年7月至同年10月所有設(shè)備包括排污水收集池、經(jīng)過處理后的集水箱、2臺(tái)提升泵、陶瓷膜過濾器、2個(gè)隔板沉淀池及所有管道全部進(jìn)行了安裝、調(diào)試，3臺(tái)連續(xù)排污膨脹器進(jìn)行了檢修，恢復(fù)其正常作用。水處理設(shè)備于2010年11月采暖期開始后運(yùn)行，到目前共運(yùn)行了4個(gè)采暖期。

從運(yùn)行情況來看，每天可回收利用排污水140t左右，處理后水質(zhì)情況：硬度不大于0.04mmol／L；濁度不大于5FTU；pH值為9～11；溫度不小于80℃，處理后的水質(zhì)穩(wěn)定，完全符合供暖系統(tǒng)補(bǔ)水水質(zhì)要求，達(dá)到了既定目標(biāo)。

2）項(xiàng)目實(shí)施前后排污水水質(zhì)及回用情況對(duì)比表見表2。

表2 項(xiàng)目實(shí)施前后排污水水質(zhì)及回用情況對(duì)比表

3 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

1）古書院礦東區(qū)10t鍋爐房每天回收利用排污水140t左右，這些水經(jīng)過處理后水質(zhì)良好，完全符合供暖系統(tǒng)補(bǔ)水水質(zhì)要求，以每噸熱水25元計(jì)，一個(gè)采暖期可節(jié)約資金：

140t／d×150d×25（元／t熱水）＝52.5萬元

項(xiàng)目投入70萬元，不到兩個(gè)采暖期就可收回成本。

2）2012年古書院礦西區(qū)鍋爐房實(shí)施該項(xiàng)目后，預(yù)計(jì)每天回收利用排污水70t左右，一個(gè)采暖期可節(jié)約資金26.3萬元。

3.2 環(huán)保效益

1）鍋爐排污水回收利用后，減少了排污量和熱污染。

2）節(jié)約了軟水，減少軟化器再生次數(shù)，減少軟化器再生廢水對(duì)地下水的污染。

3.3 間接效益

處理后的偏堿度水進(jìn)入采暖管網(wǎng)系統(tǒng)，可抑制管網(wǎng)系統(tǒng)金屬腐蝕，延長管網(wǎng)使用壽命，降低管網(wǎng)維護(hù)成本。

4 結(jié)語

該節(jié)能項(xiàng)目的實(shí)施，有效提高鍋爐排污水回用率，降低了鍋爐煤耗，減少資源的浪費(fèi)。與國內(nèi)其他熱電廠的排污回收利用方案相比，具有實(shí)施簡(jiǎn)單，投資少的特點(diǎn)，比較適合于燃煤采暖鍋爐。古書院礦東區(qū)10t鍋爐房鍋爐排污水回收利用的成功實(shí)施必將為推廣鍋爐節(jié)能減排技術(shù)在晉城煤業(yè)集團(tuán)的應(yīng)用，為提高鍋爐排污回收率，為鍋爐節(jié)能減排工作作出貢獻(xiàn)。