鍋爐高排水和區(qū)域雨排水在煤氣生產(chǎn)的重復利用

韋茂森

（中國鋁業(yè)股份有限公司廣西分公司熱電廠，廣西百色 531400）

1 煤氣洗滌循環(huán)水系統(tǒng)

煤氣發(fā)生爐洗滌循環(huán)水包含雙豎管煤氣洗滌循環(huán)水、洗滌塔洗滌循環(huán)水、濕式電除塵器洗滌循環(huán)水（圖1、表1）。

圖1 煤氣洗滌循環(huán)水系統(tǒng)示意

需要說明的是，2#循環(huán)水系統(tǒng)雖然也有明顯的蒸發(fā)現(xiàn)象，但實際測算系統(tǒng)水量保持平衡。分析認為，是雙豎管洗滌后，煤氣溫度在80 ℃左右，將大量水汽帶入煤氣系統(tǒng)后部的洗滌塔、電除塵系統(tǒng)，煤氣洗滌降溫，冷凝水再進入2#循環(huán)水系統(tǒng)所致。

2#循環(huán)水系統(tǒng)的沉淀池，原設(shè)計采用天車抓斗清泥，因為全是稀泥漿，實際上是無法徹底清除的。2006 年9 月改為刮泥吸泥機排泥，刮泥吸泥機流量為240 m3/h，在沉淀池運行一個來回耗時90 min，排泥漿約360 m3/h，增加了補水量。吸出的泥漿再通過潛水泥漿泵輸送至鍋爐灰渣堆場。一般情況刮泥吸泥機每天運行一個來回。

2 煤氣發(fā)生爐水夾套用水

中鋁廣西分公司熱電廠的煤氣發(fā)生爐，型號及數(shù)量分別為：TG－3MⅠ型10 臺；TG－3MA 型6 臺；BG3.0－92（改）2 臺；3M 型14臺。它們的直徑都是3 m，設(shè)計蒸發(fā)量為700～800 kg/（h·臺）。從運行經(jīng)驗來看，實際蒸發(fā)量大于800 kg/（h·臺），三期煤氣發(fā)生爐在12 臺運行情況，平均軟化水上水總流量為11 m3/h。以此推算，全廠煤氣發(fā)生爐共27 臺運行，軟化水總消耗量約25 m3/h。

煤氣發(fā)生爐夾套設(shè)計用水水質(zhì)：SS（Suspended Solid，懸浮物）<20 mg/L，pH=6.5～9.5；總硬度<2.1 mEq/L。

實際軟化水生產(chǎn)，一、二、三期工程設(shè)計均采用鈉離子交換器生產(chǎn)軟化水。工藝規(guī)程要求軟化水硬度≤0.75 mmol/L。

2008 年，一、二期工程軟水站改用海天環(huán)保全自動鈉離子交換器生產(chǎn)軟化水。同年也增加了氧化鋁蒸發(fā)二次回水利用管線，可以使用硬度指標合乎鍋爐用水要求的氧化鋁蒸發(fā)二次回水，但蒸發(fā)二次回水供水不是很穩(wěn)定。

表1 煤氣洗滌循環(huán)水系統(tǒng)的運行參數(shù)

三期軟水站以全自動鈉離子交換器制軟化水，再由給水泵將軟化水送到煤氣發(fā)生爐。

3 區(qū)域雨排水和其他廢水的回收

煤氣生產(chǎn)區(qū)域雨排水系統(tǒng)，是區(qū)域部份沖地水、衛(wèi)生清潔廢水、雨水的集中排水系統(tǒng)。水中含有煤粉、煤灰、泥，外排會產(chǎn)生一定程度水污染，增加雨排水系統(tǒng)集水池并安裝回水泵。

利用好鍋爐灰渣場回水補充2#循環(huán)水排泥損失水。灰渣場主要是濕式排鍋爐灰渣水、熱電循環(huán)水排放水、煤氣2#循環(huán)水排泥水。利用好灰渣滲水井水、雨排水和其他廢水再利用示意如圖2 所示。

圖2 煤氣生產(chǎn)雨排水和其他廢水再利用示意

回用雨排水補充到1#、2#循環(huán)水系統(tǒng)，再通過給水系統(tǒng)調(diào)劑3 個循環(huán)水水量。

工程先后在2007 年、2008 年分別完成。此后，3 個循環(huán)水系統(tǒng)基本不用補充工業(yè)水。

按3 個循環(huán)水系統(tǒng)蒸發(fā)損失補水850 m3/d 計算，兩個循環(huán)水排向灰渣場的泥漿同時得到灰渣場回水補充，不再另計。年重復利用節(jié)約新水量為850×365=310 250 m3，節(jié)約新水31 萬噸。但是這種廢水由于水質(zhì)較差，無法與工業(yè)水相比，會給循環(huán)水系統(tǒng)帶來不少麻煩。

4 鍋爐高排水的再利用

鍋爐連排水水量約為鍋爐給水量的3%，正常生產(chǎn)負荷下，全廠鍋爐總蒸發(fā)量約800 t/h，連排水量達到約25 t/h（表2）。

表2 鍋爐爐水水質(zhì)

鍋爐給水的指標：pH 值為8.8～9.3；硬度≤1 μmol/L。所以，鍋爐排水的水質(zhì)比煤氣發(fā)生爐水夾套設(shè)計要求的水質(zhì)要好得多。

2011 年6 月，建好高排水集水池、輸水管線，配備兩臺水泵（一用一備），將高排水輸送到造氣三期軟水箱。由于水池偏小、輸送泵流量較大，集水池很快抽干。造氣三期軟水箱有效容量只有20 m3（水箱最大容積23.5 m3，其高、寬、長分別為2.0 m、2.8 m 和4.2 m），容納量少，供多了溢流浪費、停水馬上造成軟水箱水位下降，所以供水不穩(wěn)定。

改造方案：①造氣三期軟水箱取消溢流，只留排氣口；②高排水集水池水泵增加變頻調(diào)速和浮閥液位計自動控制泵啟停。2011 年8 月后，實現(xiàn)了穩(wěn)定供水。

目前，高排水單供造氣三期軟水站，水量有富裕，但是要供造氣全部軟水應(yīng)該有點不足。使用高排水，煤氣發(fā)生爐水夾套排污量應(yīng)該增加，但是可以采取全保造氣三期區(qū)域用高排水，部份補給造氣一、二期高排水，保留現(xiàn)在的造氣一、二期區(qū)域氧化鋁蒸發(fā)二次回水補水管，調(diào)節(jié)補水量。

煤氣發(fā)生爐夾套使用鍋爐高排水后，仍應(yīng)保留造氣一、二期區(qū)域氧化鋁蒸發(fā)二次回水補水管，作為補充調(diào)節(jié)水源。同時現(xiàn)有全自動鈉離子交換器仍保持備用狀態(tài)，作為緊急情況下的軟化水生產(chǎn)設(shè)施。

按每年330 d 計算，高排水利用水量為25 t/h×24 h/d×330 d/a＝198 000 t/a。因此利用量很可觀。

5 鍋爐高排水和區(qū)域雨排水重復利用存在的技術(shù)、經(jīng)濟問題

重復利用水利用的是上一級工序不能再利用的廢水，其水質(zhì)已經(jīng)劣化，再利用肯定會存在問題。

5.1 鍋爐高排水重復利用存在問題及解決思路

鍋爐高排水本身含有較高的磷酸根、硅酸根離子，具備形成水垢的條件。而且在高pH 值條件，磷酸鈣沉淀細密牢固，不能讓水垢在煤氣發(fā)生爐夾套、蒸氣集散器形成、附著。

煤氣發(fā)生爐夾套用軟化水，產(chǎn)生蒸汽用于煤氣生產(chǎn)，全部消耗掉。與鍋爐供汽有冷凝回水不同，這種消耗的結(jié)果是夾套軟化水中的溶解鹽不斷濃縮，終會結(jié)垢影響換熱。

防止結(jié)垢的辦法有兩個：一是在軟水中加入低壓鍋爐緩蝕阻垢劑，阻止水垢形成、破壞脫落舊垢塊、大大提高結(jié)垢的最低濃度；二是通過定時排污排出夾套水垢、溶解鹽，預(yù)防夾套結(jié)垢。

5.2 區(qū)域雨排水重復利用存在的技術(shù)問題

雨排水、沖地水、清潔衛(wèi)生廢水，主要含懸浮物（煤粉、灰渣、泥土）高、不含鹽，回收后經(jīng)過沉淀處理，對煤氣洗滌循環(huán)水系統(tǒng)沒有什么影響。

灰渣場滲水井回水、灰渣場回水存在含鹽高、鈣鎂離子濃度高的問題。2007～2008 年，分析結(jié)果是總硬度為3.8～9.3 mmol/L，遠遠超過工業(yè)水2～2.5 mmol/L 的標準。

煤氣洗滌1#循環(huán)水用工業(yè)水補充的時候，冷卻塔填料結(jié)垢堵塞被迫更換，一般是2.0～2.5 年。自2008 年采用雨排水補充循環(huán)水后，這個周期縮短到1.0～1.5 年。1#循環(huán)水冷卻塔更換一次填料、連帶清理約需費用65～70 萬元，造成了不小損失。

5.3 經(jīng)濟效益和環(huán)境效益、社會效益分析

（1）雨排水回水利用。年利用廢水31 萬噸，結(jié)垢堵塞造成冷卻塔調(diào)料壽命縮短一半，換一次填料費用是65～70 萬元。單獨計算經(jīng)濟效益是得不償失。只是減少了自然水體取水量，有一定的環(huán)境效益。如果使用緩蝕阻垢劑控制結(jié)垢，粗算用了藥劑后，經(jīng)濟效益持平，只有環(huán)境和社會效益。

（2）高排水在煤氣發(fā)生爐再利用。年利用水量19.8 萬噸，軟化水如果按3 元/噸計算，也很可觀。另外，每年還可以減少約150 t 的鈉離子交換器再生用工業(yè)鹽、造氣的約22 萬噸新水消耗。即便再增加阻垢劑使用，也是合算的。所以，高排水在煤氣發(fā)生爐夾套使用，有一定的經(jīng)濟效益和社會效益、環(huán)境效益。