鍋爐廢水廢氣（汽）廢蒸汽余熱余質綜合利用方案的應用

汪積璜 上海中隆紙業(yè)有限公司

鍋爐廢水廢氣（汽）廢蒸汽余熱余質綜合利用方案的應用

汪積璜 上海中隆紙業(yè)有限公司

鍋爐產生的廢水、廢氣（汽）、廢蒸汽，因能源品級低，多年來一直無法有效利用。而在城市的很多街道，隨處可見商業(yè)浴場、賓館、醫(yī)院、寄宿制學校及企業(yè)澡堂，他們均需要能源品級不高的熱水，因而均配備了各類小鍋爐。設計了一個引入市場化機制方案，通過新成立的熱水中心，將鍋爐運行單位和熱水使用單位有機結合起來，很好的解決了困擾雙方多年的難題。同時使三方均得利，達到既節(jié)能又減排，既有可觀的經濟效益，又有良好的社會效益和環(huán)保效益。

鍋爐連排水，除氧器排氣（汽），汽輪機軸封蒸汽，熱水中心

傳統(tǒng)產業(yè)中的造紙企業(yè)，為了獲得生存空間，降低能源成本，均配備了中小型鍋爐，有的還配置了汽輪發(fā)電機組。鍋爐與汽輪發(fā)電機組除正常發(fā)電、供汽給造紙生產線外，因受工藝限制及鍋爐安全的需要，在設計時就有廢水、廢氣、廢蒸汽的排放，這是每臺鍋爐機組所必須的。但其產生的廢水、廢氣、廢蒸汽所蘊藏的熱量，因能源品級低，雜質超標，在鍋爐汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)和造紙生產線內均無法使用，變成了大家均認為無利用價值、名副其實的廢熱廢水，排向大氣或地溝，不但熱能及水資源未得到充分利用，還產生了二次污染，如排放時產生的噪聲，pH值在9.0～10的弱堿性物質排放，污染下水道或空氣。

在城市的很多街道，隨處可貝商業(yè)浴場、賓館、醫(yī)院、寄宿制學校及企業(yè)澡堂，他們均需要熱水，因而均配備了各類小鍋爐。不論是采用燃煤、燃氣、燃油，還是電加熱，最終產生的是能源品級不高的熱水，不但消耗了高品級的一次或二次能源，而目直接或間接造成了環(huán)境污染。

為此，作者設計了一個方案，成立一個熱水中心，引入市場化機制，委托第三方機構管理，將熱源提供方、熱源用戶和熱源管理方三者聯系起來，使三方均得利，達到既節(jié)能又減排，既有可觀的經濟效益，又有良好的社會和環(huán)保效益。

1 綜合利用方案的可行性

首先要解決的問題，是將鍋爐原設計為排放的廢水、廢氣、廢蒸汽之余熱余質，加以綜合利用起來的可行性。

（1）任何一臺鍋爐均設計有連排水，占鍋爐額定負荷2%～3%，它是通過連排擴容器和定排擴容器排向地溝的（簡稱熱源1）［1］，必須排放的原因是為了保證進汽輪機的蒸汽品質。因其能源品級太低，量太少，企業(yè)內部是無法使用的；同時因連排水的電導度高，pH大于9.2，偏堿性［2］，不能作為生活飲用水使用，但通過試驗，將其進行5倍以上的稀釋后，完全可以達到非飲用生活水的水質標準，目長期在100℃以上的環(huán)境下運行，無細菌存在的可能。

（2）任何一臺鍋爐除氧器的排氣，設計都是從除氧器頂部排向大氣的，目的是為了除去給水中對鍋爐會產生腐蝕的氧氣，使給水中的溶解氧在7 PPb以下，保證進鍋爐的給水品質，排放物主要為氧氣和飽和水蒸氣（簡稱熱源2）［1］，而排放背壓不能高于0.035 MPa，否則影響給水品質。

（3）汽輪機運行時，軸封蒸汽溫度必須滿足一定的壓力和溫度條件，其中溫度尤為重要，不能低于某一設定值，否則就聯鎖汽輪發(fā)電機停機；做軸封用的汽源本身壓。

力、溫度（0.9 MPa/240℃）是足夠的，但軸封所需蒸汽量很小，軸封進口處所需壓力又很低，只需汽源壓力的1/130左右即可（7 kPa），這需過減壓調節(jié)閥才能達到［1］；這就限制了此軸封蒸汽的流動速度，造成了進軸封的蒸汽溫度會慢慢降低，低于設定值220℃時，會聯鎖汽輪發(fā)電機停機，因此原廠設計在減壓調節(jié)閥前設計了一根2”排放管和排大氣裝置，將其排向大氣（簡稱熱源3），排放量為鍋爐額定負荷約0.6%，排放背壓也不能高于0.08 MPa。方案實施前的現狀，如圖1。

2 節(jié)能減排方案

（1）針對鍋爐連排水，從連排擴容器至定排擴容器之間配一根通管，進鍋爐一層熱水中心的加熱水箱中，如圖2。

針對除氧器排放的廢氣（汽），在位于5樓的除氧器附近空地上，就近建一個Φ 1 400× 2 600 mm的不銹鋼加熱消音水槽，內配高效節(jié)能的加熱消音裝置，再配管、閥將除氧器的排氣（汽）引至該水槽內，將自來水加熱并消音，這樣保證背壓不超過0.025 MPa，加熱好的熱水再引流至鍋爐一樓的不銹鋼儲存水槽內；

針對排向大氣的汽輪機軸封廢汽，從3樓汽機軸封殘余蒸汽排汽管上配一根通管，至鍋爐一層熱水中心內的另一個加熱水箱中。水箱有效高度不超過4.5 m，加上管道阻力等，排放背壓不會高于0.07 MPa。

以上這3個小熱源每日可產生600～800 t 85℃～90℃的熱水［3］，每年就有20多萬t的熱水，這些熱水如何利用，對熱電企業(yè)的管理者是難題，在未解決前多年來只能浪費任其排放。

（2）成立熱水中心（圖3）。由熱源提供方提供場地，采用市場機制，引入第三方專業(yè)管理單位，負責水槽、加熱設備、熱水輸送管道或熱水槽車的投資，管理熱水中心的日常運營，同時找尋熱水使用單位，如商業(yè)浴場、賓館、醫(yī)院、寄宿制學校及企業(yè)澡堂等。這些熱水使用單位，原本均配備了各類小鍋爐。有燃煤、燃氣、燃油的，還有電加熱的，不但燃料成本高，而目管理困難，安全隱患多，同時造成政府諸多部門——如環(huán)保、供水、安監(jiān)、社區(qū)居委會等的管理困擾。熱水中心的管理單位，遵循市場原則，以合理、優(yōu)惠的價格源源不斷的提供熱水給城市里的熱水使用單位。

3 實施案例

（1）通過市場調研、評估計算后，于2009～2010年首先在上?？禈蚬I(yè)區(qū)內一熱電廠實施。采用市場化機制，分兩期實施，先后分別投資47萬元和36萬元，將其轉化加熱為熱水，供生產和生活使用，使這部分余熱、余質（飽和水或蒸汽本身的質量）充分利用起來——達到既節(jié)能、又減排的效果。

（2）先后有7個同類型熱電廠通過同行交流、取經，現已復制、采納實施此方案。

①2010年，上海星火開發(fā)區(qū)一熱電廠；

②2012年，上海御橋一垃圾焚燒電廠；

③2013年，上海吳涇一熱電廠；

④2013年，江西撫州市一紙業(yè)熱電廠；

⑤2014年，遼寧省錦州市一熱電廠；

⑥2015年，上海曹路鎮(zhèn)一資源再生電廠；

⑦2016年，江蘇昆山市一熱電廠正在實施。

（3）未來將有數10個、甚至100個熱電企業(yè)通過復制本方案，達到節(jié)能、減排、提高經濟效益的目的。

圖1 方案實施前的現狀圖

圖2 現場改造示意圖

4 效益

以在上海康橋工業(yè)區(qū)內一熱電廠應用后的案例做為例子，來計算其單個案例的效益，其他案例也是因為看到了本方案的科學性，合理性，市場定位的準確性，及可觀的經濟效益，社會效益和環(huán)保效益，才能得以迅速推廣的。本方案是政府近年來大力推廣、鼓勵的節(jié)能減排類的方案，實施后獲得的政府專項扶持資金足可以抵扣其投資額。

4.1 節(jié)能減排之經濟效益

（1）熱電企業(yè)的直接純利潤每年在75～94萬元；

（2）獲得上海市節(jié)能技術改造項目專項扶持資金82.73萬元（該項目投資額83萬元）。

4.2 社會效益

（1）經過第三方專業(yè)機構評審和上海市經信委、上海市能效中心的審核，每年的節(jié)能量為2203.3噸標準煤。

（2）成立的熱水中心，解決了8～10人的就業(yè)崗位。

（3）對熱水使用單位，原有的小熱水鍋爐拆了，場地空出來了，環(huán)境干凈了，安全性提高了，最主要的是燒熱水的開支費用至少降低了10%～20%，有利可圖才愿意改，同時政府也要求逐步拆掉這些小鍋爐。

4.3 環(huán)保效益

（1）鍋爐房和汽機房的噪聲明顯下降，環(huán)保部門隨時對廠屆噪聲夜間檢測均可達標了。

（2）冬天廠區(qū)窨井蓋到處冒熱氣的狀況沒有了；給人浪費的感覺減輕了，職工節(jié)能減排的意識加強了。

（3）職工和附近居民洗澡方便又實惠；很多浴場的小鍋爐停開了，浴場老板燒熱水的成本降低了，為國家節(jié)約了能源，減少了污染物排放，如每年的CO2年減排量可達5 700多t。

圖3 熱水中心示意圖

5 結語

（1） 以上3種熱源自2004年底工廠投運開始，一直排放了多年，由于其品質完全符合非飲用生活水的標準，3年前成立了采用市場化機制的熱水中心，將此殘余蒸汽、廢水、廢氣（汽）引至熱水中心的加熱水箱內，水槽內部采用噴射均流消音減震結構之加熱消音器和混合式加熱原理，余熱余質得以充分利用，將自來水加熱至85～90℃的熱水，再用水泵或槽車送至生產和生活區(qū)，供生產和生活（非飲用）之用。很好的解決了困擾鍋爐運行單位和熱水使用單位多年的難題。不論其經濟效益，還是社會效益、環(huán)境效益，都非常顯著。

（2）該應用方案的復制潛力巨大，已在多家熱電企業(yè)做了推廣應用，取得了非?？捎^的經濟效益和社會、環(huán)保效益。該方案在每座城市的每個熱電廠均可推廣應用，并有望成為一項節(jié)能環(huán)保產業(yè)。

［1］電力工業(yè)技術管理法規(guī)，中國電力工業(yè)出版社，1982年12月

［2］國家能源局，火力發(fā)電廠水汽化學監(jiān)督導則，DL/T 561-2013，中國電力工業(yè)出版社，2013年11月

［3］楊世銘，陶文銓著，傳熱學，第四版，高等教育出版社，2006年8月

Comprehensive Utilization Solution Application of Waste Water Waste Gas （Steam） Residual Heat Residual Mass in Boilers

Wang Jihuang Shanghai Zhonglong Paper Co.，Ltd

Boilers producing waste water， waste gas and waste stream due to low energy grade are unable to be used effectively over the years. Meanwhile there are commercial bathhouses，hotels， hospitals， boarding schools and enterprise bathhouses， which need to be equipped with small boilers to provide low energy grade hot water. The author designs market mechanism introducing solution to combine boilers operation supplies with hot water using demands through new-built hot water center， which solves the problems plaguing two sides for many years. It achieves energy saving and emission reducing with great economic benefits and excellent social effects and environment protection effects.

Boilers with Drainage， Deaerator Gas （Steam） Exhuast， Turbine Shaft Sealing Steam，Hot Water Center

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.10.010

汪積璜：（1968-），男，熱能工程師，曾在多家熱電廠任職，目前在上海中隆紙業(yè)有限公司熱電廠擔任生產、技術與節(jié)能管理工作。