水泥線配套余熱發(fā)電水資源再利用

任彥昭

（南京西普水泥工程集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210031）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長， 人類對(duì)水資源的需求不斷增加， 再加上存在對(duì)水資源的不合理開采和利用， 很多國家和地區(qū)出現(xiàn)不同程度的缺水問題，這種現(xiàn)象稱為水資源短缺。

水泥工業(yè)屬于高能耗行業(yè)， 同時(shí)伴隨著大量水資源的消耗。 國內(nèi)很多水泥廠已經(jīng)出現(xiàn)由于水源供水不足而影響生產(chǎn)的狀況， 而同時(shí)在水泥生產(chǎn)過程中又有大量的廢水外排，污染周圍的環(huán)境。因此厲行節(jié)約用水，綜合利用水資源、減少廢水外排已成為水泥廠提高效益、 實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇[1]。

針對(duì)這種水資源短缺現(xiàn)象的越來越嚴(yán)重，通過在實(shí)施的水泥線配套余熱發(fā)電國內(nèi)外項(xiàng)目中進(jìn)行了不斷的嘗試，并取得了良好的效果，不僅解決了水資源短缺的問題，同時(shí)降低了業(yè)主用水費(fèi)用，達(dá)到了雙贏的效果。 針對(duì)成功項(xiàng)目的案例，簡要分析通過水泥線配套余熱發(fā)電系統(tǒng)廢水的回收和再利用的主要工藝設(shè)計(jì)思路。

1 水泥線配套余熱發(fā)電系統(tǒng)廢水的主要來源

水泥線配套余熱發(fā)電系統(tǒng)的廢水主要分為工業(yè)廢水和生活廢水，其中工業(yè)廢水占比較大，約占總廢水量的85%~90%， 主要來自于循環(huán)水冷卻塔排污、余熱鍋爐排污、化學(xué)水處理排污、疏水箱和射水箱排污等。

循環(huán)水冷卻塔的廢水主要來自于日常排污和大修或冷卻塔水質(zhì)通過加藥調(diào)節(jié)也不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)時(shí)的更換；余熱鍋爐的廢水來自于日常定排和連排的排污及鍋爐檢修時(shí)的排污；化學(xué)水處理排污主要來自于RO 膜濃水和反洗的排放，石英砂和活性炭過濾器反洗排放，混合離子交換器再生排放；疏水箱排污主要來自于日常的排污及余熱發(fā)電系統(tǒng)起機(jī)暖爐等時(shí)的排污；射水箱的排污主要來自于日常的排污及發(fā)生異常時(shí)需提升真空度，增加排水量的情況，這部分的排水量還是非常大的。

2 水泥線配套余熱發(fā)電系統(tǒng)廢水的再利用情況

常規(guī)收集方法是： 將所有廢水收集到調(diào)和池，調(diào)和池中的水質(zhì)根據(jù)運(yùn)行的變化情況加入適當(dāng)?shù)淖韫竸瑲⒕鷦?，以使得出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到：總硬度： 117 mg/L 以CaCO3計(jì)，pH=7.3~8.0，濁度：28~30 mg/L， 溫度:30~32 ℃，COD:50~65 mg/L，BOD5:8~10 mg/L，冷卻水水質(zhì)要求：電導(dǎo)率＜1 000 μs/cm，懸浮物＜20 mg/L，pH：6.5~9.5，總硬度＜250 mg/L 以CaCO3計(jì)，即可用水泵加壓輸送至水泥生產(chǎn)設(shè)備或電站循環(huán)冷卻用水，也可用于出入口車輛的沖洗、廠區(qū)路面的噴灑、廠區(qū)綠化等。 監(jiān)測結(jié)果見表1。

表1 監(jiān)測結(jié)果單位：mg/L

更有效的收集方法是：分類收集法。其一，應(yīng)用于射水箱溢流的工業(yè)水作用是降低射水箱溫度以提高汽輪機(jī)的真空度， 其并沒有與其他水質(zhì)等結(jié)合，水質(zhì)基本與輸入的工業(yè)水水質(zhì)無異，故可直接收集作為電站循環(huán)水用，目前常采用新增中水箱，中水泵的形式收集射水箱溢流，并將其輸送回循環(huán)水池作為冷卻塔的補(bǔ)充水使用；其二，鍋爐的排污在收集過程中，因其排放的污水溫度較高，如果直接排放會(huì)影響其他廢水的水質(zhì)，因此需增加排污降溫井使其溫度降至常溫后在收集，同時(shí)能沉淀一少部分沉積物；其三，疏水箱的排污，鍋爐的排污，中和池的排污，冷卻塔的排污可根據(jù)實(shí)際情況將其匯集到一起，經(jīng)過調(diào)節(jié)加藥后作統(tǒng)一處理；最后，生活污水的排污需要增設(shè)無動(dòng)力免維護(hù)型生活污水處理器處理后再排放。 這樣分類處理不僅可以減少損耗，還能達(dá)到節(jié)能等目的。

以在柬埔寨某廠水泥線配套6 MW 余熱發(fā)電項(xiàng)目為例，日常廢水量水量為：循環(huán)冷卻塔45 t/h，兩臺(tái)余熱鍋爐約0.7 t/h，化學(xué)水處理廢水約1.5 t/h，疏水約1 /h，射水箱冷卻的工業(yè)廢水約30 t/h，累積日常廢水總量為78.5 t/h，如圖1 所示。

圖1 在柬埔寨某工廠水泥線配套6 MW余熱發(fā)電項(xiàng)目日常廢水量

緊急或特殊情況下每天廢水量為：冷卻塔大修一次性更換時(shí)廢水量約950 t， 兩臺(tái)余熱鍋爐大修一次性更換時(shí)廢水量約70 t，疏水為48 t，射水箱冷卻廢水約1 200 t，如果遇到不利情況，廢水的量還是很龐大的數(shù)字。

柬埔寨屬于熱帶季風(fēng)氣候， 年平均氣溫在29~30 ℃，5~10 月為雨季，11~次年4 月為旱季， 因此為做好旱季缺水的重要措施， 南京西普水泥工程集團(tuán)有限公司在廠區(qū)中建立1 000 m 調(diào)和池， 并在廠區(qū)周圍開挖約17 口井，這些措施可緩解水資源短缺問題。 從排污水的水質(zhì)情況入手， 對(duì)廢水進(jìn)行分類處理。 首先， 射水箱溢流排污主要的水源來源于工業(yè)水， 此部分廢水的產(chǎn)生主要是因射水箱相關(guān)系統(tǒng)由于射水抽汽器采用抽取射水池的水進(jìn)行循環(huán)， 在凝汽器中抽出的通常是空氣和水蒸氣的混合氣體，有很多水蒸氣凝結(jié)成水進(jìn)入射水池中， 使射水池中的水溫升高， 而射水池中水溫高低對(duì)射水噴射器抽氣效果起決定性作用， 因此只有定期向射水池中加入冷水，排出熱水，才能保持較低的射水池水溫，故射水池在水溫升高后不斷的補(bǔ)充工業(yè)水降低水池中的溫度，因此，射水箱的溢流水量非常大，因此部分水來源基本都是工業(yè)水， 可將其直接回收輸送至循環(huán)水池，作為循環(huán)冷卻塔的補(bǔ)充用水，南京西普水泥工程集團(tuán)有限公司在此系統(tǒng)中增設(shè)中水箱和中水泵，將收集的廢水直接輸送回至循環(huán)水池中， 這樣不僅一方面用最節(jié)約的再利用過程收集并利用射水箱的廢水， 另一方面作為循環(huán)水池的補(bǔ)充又可以減少循環(huán)水池的補(bǔ)水用量， 達(dá)到節(jié)約水源和能源的雙重目的，此過程在柬埔寨處于旱季缺水時(shí)尤為明顯。

其次，剩余冷卻塔排污，兩臺(tái)余熱鍋爐的排污，化學(xué)水處理車間排污及疏水總和約48.5 t/h， 此部分的水質(zhì)均是經(jīng)過加藥等過程后的，因此，由于原處理時(shí)加藥量以及排放量的波動(dòng)影響，水質(zhì)情況會(huì)有所波動(dòng)，不易處理，因此，對(duì)于此部分廢水水泥線收集的廢水一起采用集中收集到一個(gè)容量約1 000 m 的調(diào)和池。

再次，考慮最不利的緊急情況，同樣分兩個(gè)方面。一方面，由于操作波動(dòng)的影響，導(dǎo)致射水箱內(nèi)溫度升高，需增加射水箱補(bǔ)水量來降低射水池溫度以提高真空度時(shí)， 射水箱的溢流排污量最大可達(dá)50 t/h，此部分仍可由中水箱收集，井中水泵直接輸入到冷卻水池做補(bǔ)水用。 另一方面，冷卻塔大修一次性更換時(shí)廢水量，兩臺(tái)余熱鍋爐大修一次性更換時(shí)廢水及緊急疏水時(shí)將其同樣收集到1 000 m 的調(diào)和池中。 根據(jù)每天檢測的實(shí)際水質(zhì)情況加藥后，處理得到可循環(huán)利用的水。該部分可用于電站冷卻塔的補(bǔ)充用水，水泥線冷卻水池的補(bǔ)充用水，水泥線預(yù)熱器增濕塔的噴淋用水，廠區(qū)綠化，門口洗車裝置的用水等多個(gè)方面。

3 結(jié)語

“建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)” 是世界各國想要建立的社會(huì)，也是我國一直要奮斗的目標(biāo)。如何讓“余熱余汽”發(fā)揮“余熱”，降低運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成本，做更有益于環(huán)境發(fā)展的事情，成為余熱回收工程的需要前行的目標(biāo)，其中常用的作為以水介質(zhì)的余熱發(fā)電系統(tǒng)中廢水的利用成為發(fā)揮“余熱”的重中之重。 因此，因地制宜的以最低成本的回收措施，使得水資源的最大利用，南京西普水泥工程集團(tuán)有限公司在柬埔寨項(xiàng)目的實(shí)際案例得以證明，水資源的再利用不僅解決在旱季因地下水位急劇下降造成的水資源嚴(yán)重不足的危機(jī)，同時(shí)減少了污水的排放，帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。