旁路煙道蒸發(fā)廢水處理技術(shù)系統(tǒng)調(diào)試探析

王先董 戴尚訪 張威 潘超群 朱軍超

摘 要：以國內(nèi)成功應(yīng)用旁路煙道蒸發(fā)技術(shù)的廢水零排放項目為例，對該技術(shù)的系統(tǒng)調(diào)試進(jìn)行了探析。從單體調(diào)試、分系統(tǒng)調(diào)試、整套啟動多個角度進(jìn)行討論，得出系列結(jié)論，即在系統(tǒng)調(diào)試時要根據(jù)機組實際情況做變負(fù)荷試驗，利用試驗數(shù)據(jù)完善自動調(diào)節(jié)，且在整個調(diào)試過程中，要遵循“多氣少水”的原則，規(guī)避濕灰風(fēng)險，減少因調(diào)試帶來的額外工作量。

關(guān)鍵詞：廢水處理;零排放;系統(tǒng)調(diào)試

0 引言

旁路煙道蒸發(fā)是電廠脫硫廢水處理領(lǐng)域的一種新興技術(shù)，相較于傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)，該技術(shù)具有安全、節(jié)能、高效等優(yōu)點，有較大的推廣應(yīng)用價值。旁路煙道蒸發(fā)作為新興技術(shù)，目前國內(nèi)應(yīng)用案例較少，本文以成功應(yīng)用該技術(shù)的某1 000 MW電廠廢水零排放示范項目為例，就該技術(shù)工程系統(tǒng)調(diào)試及在調(diào)試過程中遇到的問題展開相關(guān)討論和分析。

1 系統(tǒng)概述

1.1 ? ?技術(shù)指標(biāo)

本項目技術(shù)指標(biāo)：改造后，在干燥塔進(jìn)口煙溫不低于310 ℃、出口煙溫不高于160 ℃、引入煙氣量不高于120 000 Nm3/h的工況下，滿負(fù)荷單臺旁路煙氣干燥塔系統(tǒng)廢水處理量不小于10 t/h，處理后的干渣含水率小于2%。

工藝系統(tǒng)流程：脫硫廢水輸送至干燥塔后，經(jīng)霧化器霧化，形成粒徑80 μm以下的液滴水霧，干燥塔從現(xiàn)有空氣預(yù)熱器前的主煙道引出一部分熱煙氣作為熱源，將液滴中的水分迅速揮發(fā)，鹽類析出，部分隨煙氣夾帶流出，部分落入塔底通過輸灰系統(tǒng)輸送。

1.2 ? ?系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)包括煙氣系統(tǒng)、噴霧干燥系統(tǒng)和輸灰系統(tǒng)，主要設(shè)備包括噴霧干燥塔進(jìn)口煙道進(jìn)/出口擋板門、噴霧干燥塔、離心霧化器、廢水箱及其攪拌器、廢水輸送泵、倉泵輸灰裝置等，配置兩臺廢水輸送泵（一用一備），如圖1所示[1]。

2 系統(tǒng)調(diào)試

本系統(tǒng)的調(diào)試分為單體調(diào)試、分系統(tǒng)調(diào)試和整套啟動，參與的人員有單體調(diào)試人員、系統(tǒng)調(diào)試人員、生產(chǎn)運行人員、設(shè)備廠家、控制系統(tǒng)廠家，涉及專業(yè)有熱控、工藝、電氣、化學(xué)，儀器有萬用表、信號發(fā)生器、對講機等[2]。

2.1 ? ?單體調(diào)試

主要包括廢水輸送泵、廢水箱攪拌器、霧化器及相關(guān)附屬設(shè)備、各氣動門電動門、溫度壓力表計的單體調(diào)試，其中攪拌器及閥門表計的單體調(diào)試按常規(guī)調(diào)試即可。在廢水輸送泵調(diào)試時，由于系統(tǒng)采用揚程較高的螺桿泵，電機與泵體無法脫開，所以只有在滿足進(jìn)水條件時，才可進(jìn)行單體試轉(zhuǎn)，不可空轉(zhuǎn)。廢水輸送泵試轉(zhuǎn)時，可關(guān)閉至霧化器的供水管路，打開回流閥，進(jìn)行自循環(huán)帶水試轉(zhuǎn)，試轉(zhuǎn)結(jié)束時，可脫開霧化器供水管路，關(guān)閉回流閥，保持廢水輸送泵運行3～5 min，完成對至霧化器的供水管路的沖洗。霧化器的調(diào)試，一般需霧化器廠家配合完成，霧化器單體試轉(zhuǎn)時，因排水難以回收，一般不做帶水試轉(zhuǎn)。

2.2 ? ?分系統(tǒng)調(diào)試

2.2.1 ? ?輸灰系統(tǒng)

本分系統(tǒng)調(diào)試是所有分系統(tǒng)調(diào)試的前提，只要煙氣形成通路，就有粉灰產(chǎn)生，需要及時輸送，在其他分系統(tǒng)調(diào)試時，輸灰系統(tǒng)要一直投用。系統(tǒng)產(chǎn)生的粉灰有3個輸送途徑：第一是輸送至電除塵出灰母管，再送至灰?guī)?第二是暫時積壓在干燥塔底部，到一定程度后，通過底部振打機卸灰至運粉車外運;第三是可輸送至為本系統(tǒng)專門設(shè)立的小型灰?guī)臁嶋H應(yīng)用過程中，第二、三種方式主要在系統(tǒng)檢修時作為臨時輸灰方案，正常情況下一般用第一種輸灰方式。

在完成邏輯檢查后，需再試驗出3個參數(shù)：下灰時間、輸灰氣壓、出灰結(jié)束出灰管壓力。下灰管、出灰管一般不做保溫，所以調(diào)試時，可在下灰管用點溫槍點測溫度是否升高，判斷下灰是否順暢;出灰管點測溫度是否升高，判斷是否出灰順暢。倉泵是否進(jìn)滿，可在現(xiàn)場進(jìn)行試驗，在干燥塔供灰充足的情況下，打開倉泵進(jìn)料閥，對進(jìn)灰量達(dá)到設(shè)計值所需時間進(jìn)行試驗，確定后錄入順序控制組態(tài)。每個輸灰循環(huán)，出灰管壓力的變化趨勢如圖2所示。

在輸灰完成后，出灰管壓力低于某定值，表征管內(nèi)灰凈，此定值需要現(xiàn)場試驗確定。輸灰氣壓，本著節(jié)能的原則，在滿足輸灰要求的前提下，確定最低氣壓。另外，輸灰氣通過三路進(jìn)入倉泵，分別是流化、背壓、輸灰三個氣路，各路氣量需倉泵廠家配合，現(xiàn)場確定。

2.2.2 ? ?煙氣系統(tǒng)

煙氣系統(tǒng)包括進(jìn)、出口煙道和煙道擋板門。進(jìn)口煙道擋板門為調(diào)門，也可在進(jìn)口煙道擋板門前增設(shè)煙道快關(guān)門，保證煙道隔離后的氣密性;出口煙道擋板門一般有兩個，分設(shè)在連通A、B側(cè)電除塵煙道上。進(jìn)、出口煙道上設(shè)溫壓、流量傳感器，在擋板門及表計單體調(diào)試結(jié)束后，可進(jìn)行本分系統(tǒng)調(diào)試。

對于引入煙氣量的控制，一般有兩種方式：第一種即全工作負(fù)荷段（430～1 050 MW）出力不低于10 t/h，由于煙氣量隨機組負(fù)荷波動，因此分系統(tǒng)調(diào)試時，需進(jìn)行變負(fù)荷試驗，測試出不同負(fù)荷下保持額定10 t/h廢水處理量所需的擋板門開度，如表1所示。

第二種，只在滿負(fù)荷時處理量達(dá)到10 t/h，負(fù)荷降低時，系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水量減少，需要處理的廢水量和所需煙氣量也減少，分系統(tǒng)調(diào)試時，可以根據(jù)機組實際情況確定各負(fù)荷段需要的廢水處理量，再測試出此時需要的煙氣量及對應(yīng)的擋板門開度，如表2所示。

將記錄點進(jìn)行擬合，得出的擬合函數(shù)錄入DCS組態(tài)中，作為進(jìn)口煙道擋板門開度與負(fù)荷間的自動調(diào)節(jié)控制關(guān)系。1 050 MW機組廢水零排放系統(tǒng)一般在450 MW以上時投用，低負(fù)荷下系統(tǒng)關(guān)閉，故可只做450～1 050 MW段擬合，本項目采用如圖3所示的擬合曲線。

2.2.3 ? ?噴霧干燥系統(tǒng)

噴霧干燥系統(tǒng)包括廢水箱、廢水泵、霧化器、干燥塔及相關(guān)管道、閥門。廢水的供給采用回流調(diào)節(jié)的方式，廢水供給泵出力恒定，回流水量增加，霧化水量減小;回流水量減小，霧化水量增加。霧化器采用高速霧化器，在10 t/h處理量時，仍能維持霧化液滴直徑在80 μm以下，本體配置潤滑油系統(tǒng)、冷卻風(fēng)系統(tǒng)。干燥塔上設(shè)多個溫度傳感器，監(jiān)測塔內(nèi)溫度。輸灰系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束并能正常投用后，可開始本系統(tǒng)調(diào)試。

分系統(tǒng)調(diào)試時，干燥塔出口煙氣溫度作為本系統(tǒng)一個重要參數(shù)，表征廢水是否蒸干，廢水的供給采用PID自動調(diào)節(jié)的方式，出口煙氣溫度為PID調(diào)節(jié)的被調(diào)節(jié)量，廢水回流管路上設(shè)電動調(diào)閥開度作為出口煙氣PID調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)量，設(shè)定量為155 ℃。同時，由于塔內(nèi)換熱過程為氣液熱交換，被調(diào)量慣性大，滯后嚴(yán)重，廢水若未充分蒸干，會造成塔壁掛灰、倉泵積灰、出灰管堵塞等后果，因此應(yīng)嚴(yán)格控制入塔水量。以2.2.2中第二種控制方式為例，為規(guī)避因PID調(diào)節(jié)震蕩造成的入塔水量超限的風(fēng)險，在分系統(tǒng)調(diào)試時，需試驗確定各負(fù)荷下保持一定供水量時回流閥的開度值，如表3所示。

將記錄點進(jìn)行擬合，得出的回流閥開度擬合函數(shù)f（x）如圖4所示。

將f（x）錄入組態(tài)中，作為該PID調(diào)節(jié)的邊界條件，廢水供給PID調(diào)節(jié)組態(tài)如圖5所示。

當(dāng)干燥塔出口煙溫低于設(shè)定量時，回流閥開大，回流水量增大，噴霧水量減小，出口煙溫升高;反之，水量增大，出口煙溫降低。PID控制減小回流閥開度至f（x）邊界條件值時，如果PID模塊繼續(xù)輸出減小回流閥開度的指令，則該指令不再作用于回流閥，此時，回流閥調(diào)節(jié)受f（x）邊界條件指令控制，這就有效規(guī)避了在出口煙溫高于設(shè)定值且偏差較大時，入塔水量激增導(dǎo)致廢水無法被完全蒸干出現(xiàn)濕灰的風(fēng)險。

2.3 ? ?整套啟動

分部試運合格，有關(guān)的聯(lián)鎖、保護(hù)、信號及調(diào)節(jié)裝置調(diào)試完畢，可正常投運，并已辦理驗收簽證，可進(jìn)入整套啟動階段[3]，一般包括滿負(fù)荷連續(xù)運行和變負(fù)荷試運兩個部分，滿負(fù)荷連續(xù)運行考核系統(tǒng)的出力是否達(dá)標(biāo)，變負(fù)荷試運考核系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能是否滿足日常機組運行需要[4]。

輸灰系統(tǒng)首先投運，再按照順控將主系統(tǒng)啟動，CRT重點監(jiān)視參數(shù)——各故障、超限報警，另外機組負(fù)荷、供水與廠內(nèi)做好協(xié)調(diào)，滿足整套啟動要求，如果條件允許，系統(tǒng)啟動初期，可先輸送除鹽水，產(chǎn)生的灰量較少，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，逐步切換為脫硫廢水，產(chǎn)灰及時檢驗含水率，確保達(dá)標(biāo)。

3 結(jié)語

旁路煙道蒸發(fā)技術(shù)是一種較先進(jìn)的廢水處理技術(shù)，能做到真正意義上的廢水零排放，此項技術(shù)作為最新科技項目成果轉(zhuǎn)化，具有較大的推廣價值，但目前在市場上應(yīng)用案例較少，可以參考的調(diào)試經(jīng)驗、設(shè)計經(jīng)驗亦十分有限，其氣—液—固三相參與熱交換過程的特殊性，極易產(chǎn)生濕灰附著塔壁，或落入倉泵堵塞出灰管，清灰工作量較大。因此，在系統(tǒng)調(diào)試過程中，系統(tǒng)穩(wěn)定前，要本著“多氣少水”的原則，規(guī)避濕灰風(fēng)險，減少因調(diào)試帶來的額外工作量。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 李飛.燃煤電廠脫硫廢水零排放技術(shù)應(yīng)用與研究進(jìn)展[J].水處理技術(shù)，2020，46（12）：17-24.

[2] 火力發(fā)電建設(shè)工程機組調(diào)試技術(shù)規(guī)范：DL/T 5294—2013[S].

[3] 火力發(fā)電建設(shè)工程啟動試運及驗收規(guī)程：DL/T 5437—2009[S].

[4] 火力發(fā)電建設(shè)工程機組調(diào)試質(zhì)量驗收及評價規(guī)程：DL/T 5295—2013[S].

收稿日期：2021-09-06

作者簡介：王先董（1990—），男，浙江杭州人，碩士研究生，從事燃煤電廠環(huán)保設(shè)計調(diào)試工作。