鍋爐定排井冒水的原因分析與處理

王利元 馬宏 徐向東 田元平 賈裕

陜西延長中煤榆林能源化工有限公司 陜西 榆林 719000

1 項(xiàng)目背景及現(xiàn)狀

陜西延長中煤榆林能源化工有限公司一期啟動(dòng)項(xiàng)目主要建設(shè)180萬噸/年甲醇、150萬噸/年渣油催化熱裂解（DCC）、60萬噸/年甲醇制烯烴（DMTO）、60萬噸/年聚乙烯（PE）、60萬噸/年聚丙烯（PP）等5套主裝置及配套公用工程。

鍋爐型號(hào)為HX320/10.6—π1型，是由華西能源有限公司設(shè)計(jì)的高溫高壓煤粉鍋爐，鍋爐設(shè)計(jì)為半露天布置，鍋爐9m操作平臺(tái)以上部分采用緊身封閉。爐前豎井為爐膛，爐膛四周布滿膜式水冷壁。在爐膛頂部懸吊全輻射式屏式過熱器，折焰角上方布置高溫過熱器，水平煙道處布置低溫過熱器。煙道尾部豎井從上到下依次布置兩級(jí)省煤器、選擇性催化還原法（SCR）脫硝反應(yīng)器和兩級(jí)管式空氣預(yù)熱器。單臺(tái)鍋爐配有熱一次、送、引、密封、火檢、微油火檢、脫硝稀釋風(fēng)機(jī)各2臺(tái)，密封風(fēng)來自送風(fēng)機(jī)出口。4臺(tái)鍋爐合用1座煙囪，煙囪高150m、出口直徑6m。

鍋爐連續(xù)排污從汽包左右兩側(cè)引出，合并后接入連續(xù)排污擴(kuò)容器，閃蒸后的蒸汽接入除氧器汽平衡管，排污水進(jìn)入定排擴(kuò)容器。鍋爐的事故放水由汽包接入定排污擴(kuò)容器，水冷壁下集箱的定期排污管匯成一根母管進(jìn)入定排污擴(kuò)容器，定排污擴(kuò)容器的污水排入排污井，通過重力流進(jìn)入污水池，再經(jīng)排污水泵打至回用水。

原始設(shè)計(jì)1#、2#鍋爐共用1臺(tái)連、定期排污擴(kuò)容器，3#、4#鍋爐共用1臺(tái)連、定排擴(kuò)容器。連續(xù)排污水經(jīng)連排擴(kuò)容器擴(kuò)容減壓后，排污水進(jìn)入定排擴(kuò)容器，排汽接入除氧器汽平衡管回收。定期排污通過定排擴(kuò)容器擴(kuò)容減壓后，排污水進(jìn)入污水池回到回運(yùn)水處理，排汽對空排入大氣。設(shè)計(jì)4臺(tái)鍋爐共用1臺(tái)疏水?dāng)U容器，鍋爐蒸汽吹灰疏水、蒸汽管道的有壓疏水進(jìn)入疏水?dāng)U容器，疏水?dāng)U容器冷凝水排至疏水箱，排汽直排大氣。

熱動(dòng)力站鍋爐污水池主要收集鍋爐撈渣機(jī)溢流水、鍋爐排污水及第一循環(huán)水廠排污水，污水池大小為10mm×8mm×5m，排污水通過重力流匯流到污水池后，通過3臺(tái)液上立式離心泵經(jīng)過DN200的地下管道輸送至公用工程中心回用水站進(jìn)行處理。現(xiàn)有三臺(tái)立式離心泵參數(shù)：額定流量46m3/h，揚(yáng)程45m，污水泵電機(jī)額定電壓380V，額定電流34.7A。

在正常運(yùn)行過程中，撈渣機(jī)溢流水含有一定量的鍋爐灰渣（主要成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂等），在鍋爐停爐高壓清洗空氣預(yù)熱器時(shí)，大量灰水混合物進(jìn)入污水池，過去2年內(nèi)積泥達(dá)到100m3，造成污水泵和管道堵塞、污水池積泥嚴(yán)重、回用水裝置進(jìn)水品質(zhì)變差，嚴(yán)重影響鍋爐、一循和回用水裝置的正常運(yùn)行。

在鍋爐排污、鍋爐開車過程中，定排井排污水溢流至定排井外，流入雨水系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)進(jìn)入電纜溝，存在極大安全隱患。

2 鍋爐定排井冒水原因分析

當(dāng)前新型煤化工過程具有工藝復(fù)雜、流程長且排放點(diǎn)多等特點(diǎn)，產(chǎn)生的污水種類多、成分復(fù)雜，治理難度大?！秶噎h(huán)境保護(hù)“十一五”規(guī)劃》 明確要求 “在鋼鐵、電力、煤化工、煤炭等重點(diǎn)行業(yè)推廣廢水循環(huán)利用，努力實(shí)現(xiàn)廢水少排放或‘零排放’”。2011 年，《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》提出了“研究鼓勵(lì)企業(yè)廢水‘零排放’的政策措施”。2012 年，國家發(fā)布了《關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》，明確劃出了至 2030 年前全國用水總量紅線、用水效率紅線和區(qū)域納污紅線 3 條不可逾越的紅線。

陜西延長中煤榆林能源化工有限公司以“低碳引領(lǐng)企業(yè)發(fā)展，綠色點(diǎn)染美好生活”的環(huán)保理念持續(xù)為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展提質(zhì)增效，通過對鍋爐排污系統(tǒng)全面分析探究，針對鍋爐定排井冒水問題分析，得出以下幾點(diǎn)原因：

（1）熱動(dòng)力站一期鍋爐定排井敞口設(shè)計(jì)，定排井周邊有電纜溝、排污水靠重力流排至污水池。因?yàn)槎ㄅ啪荚O(shè)計(jì)容積較小，且圍堰存在破損現(xiàn)象。在鍋爐排污、鍋爐開車過程中，排污水量較大，且溫度較高，定排井排污水會(huì)不可避免飛濺至井外，導(dǎo)致鍋爐定排期間有少量流入雨水系統(tǒng)。

（2）鍋爐排污水溫度高、壓力高，經(jīng)擴(kuò)容減壓后在排污口仍有較高的壓力，導(dǎo)致定排井內(nèi)水沖擊外濺。

（3）鍋爐排污水靠重力流排至污水池，排污水管道堵塞或污水池液位高時(shí)導(dǎo)致鍋爐排污水排出不暢，定排井內(nèi)水聚集，高液位運(yùn)行，導(dǎo)致定排井冒水。

（4）熱動(dòng)力站一期鍋爐污水池三臺(tái)立式離心泵結(jié)垢、堵塞嚴(yán)重，污水泵頻繁故障（每周一臺(tái)次），導(dǎo)致污水池內(nèi)污水不能及時(shí)輸送至公用工程中心回用水站進(jìn)行處理，污水池液位高

（5）熱動(dòng)力站一期鍋爐污水池污水溫度高（約60℃），運(yùn)行中容易造成污水泵汽蝕，污水泵不上量，泵體振動(dòng)大，導(dǎo)致污水池內(nèi)污水不能及時(shí)輸送至公用工程中心回用水站進(jìn)行處理，污水池液位高。

3 制定對策，消除隱患

陜西延長中煤榆林能源化工有限公司公用工程中心針對定排井冒水原因分析，制定以下詳細(xì)整改措施：

（1）在定排擴(kuò)容器、連排擴(kuò)容器排汽口增加乏汽回收系統(tǒng)，將乏汽回收再利用，減少排污水，降低排污水溫度。該系統(tǒng)采用HJ型噴射式乏汽回收裝置2臺(tái)，用來抽吸各臺(tái)定排擴(kuò)容器和疏水?dāng)U容器的閃蒸汽，回水送入疏水箱流程：從除鹽水母管引一支管接入HJ型噴射式乏汽回收裝置，將各臺(tái)定排擴(kuò)容器及疏水?dāng)U容器的排汽抽吸到噴射式乏汽回收裝置中，與除鹽水再混合換熱，乏汽全部凝結(jié)變?yōu)槟Y(jié)水與被加熱了的噴射水一起再送入疏水箱。再用疏水泵將其送入除氧器，不凝性氣體則由疏水箱頂排空氣口排入大氣。

（2）在鍋爐排污水管道出口增加減壓裝置，排污管道出口設(shè)置不銹鋼圓桶，圓桶四周開孔，固定在定排井內(nèi)，圓桶內(nèi)填充絲網(wǎng)減壓，絲網(wǎng)用拉筋固定在圓桶內(nèi)，排污水經(jīng)絲網(wǎng)減壓后排出，有效緩減因排污水壓力過大造成定排井內(nèi)水沖擊，排污水外濺。

（3）利用鍋爐大檢修停車機(jī)會(huì)，修復(fù)定排井圍堰，對生產(chǎn)污水管道、污水池積泥徹底清理。生產(chǎn)污水管道為地埋管道，人工疏通時(shí)需借助吸污車和地下管道清洗車，在管道兩端檢查井中沖洗，并將攜帶的雜物用吸污車吸走。徹底消除排污水管道堵塞，排水不暢，導(dǎo)致定排井冒水的問題，保證鍋爐正常排污，杜絕排污水外濺至雨水井事件發(fā)生。

（4）新建鍋爐污水池，主要收集鍋爐撈渣機(jī)溢流水、鍋爐排污水，排污水通過重力流匯流到污水池后，污水池分兩側(cè)，一用一備，在污水池前設(shè)置2級(jí)沉淀池，通過2臺(tái)污水泵經(jīng)過DN100的管道經(jīng)冷卻塔降溫后，通過管廊輸送至公用工程中心回用水站進(jìn)行處理，管廊上方設(shè)置清洗口，徹底解決了因排污泵故障導(dǎo)致污水池液位高、定排井冒水的問題。

4 運(yùn)行操作注意事項(xiàng)

（1）乏汽回收運(yùn)行操作注意事項(xiàng)

①保持污水池低水位（50%以下）。

②乏汽回收投運(yùn)前檢查確認(rèn)疏水箱A/B放水手動(dòng)閥關(guān)閉。

③密切關(guān)注疏水箱液位，保持疏水箱液位低于1.5米。

④巡檢時(shí)注意檢查疏水泵運(yùn)行情況。

⑤若定排擴(kuò)容器地坑大量排汽、不正常的排水現(xiàn)象時(shí)，確認(rèn)定排擴(kuò)容器及疏水?dāng)U容器排汽閥是否正常打開，若排汽閥大量冒汽，開大脫鹽水手動(dòng)閥，觀察排汽閥排汽情況，仍得不到改善則停運(yùn)乏汽回收系統(tǒng)，待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后重新投運(yùn)。

⑥定排時(shí)，確認(rèn)定排擴(kuò)容器及疏水?dāng)U容器排汽閥是否正常打開，同時(shí)注意觀察乏汽回收系統(tǒng)運(yùn)行情況。若發(fā)生管線振動(dòng)，立即停運(yùn)乏汽回收系統(tǒng)，待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后重新投運(yùn)。

⑦乏汽回收裝置投運(yùn)前務(wù)必關(guān)閉進(jìn)汽閥，建立水系統(tǒng)，防止冷熱溫差過大造成管線振動(dòng)，若發(fā)生管線振動(dòng)，立即停運(yùn)乏汽回收系統(tǒng)，待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后重新投運(yùn)。

⑧蒸汽吹灰時(shí)，注意檢查乏汽回收排汽情況，若9米排汽口排汽時(shí)，及時(shí)調(diào)整閥15開度，控制排汽口停止排汽的臨界點(diǎn)。

⑨啟、停爐過程中需退出乏汽回收系統(tǒng)。

⑩目前1#、2#、3#、4#鍋爐定排乏汽回收采用旁路調(diào)節(jié)脫鹽水量，日常巡檢時(shí)，注意檢查定排擴(kuò)容器排汽情況，及時(shí)調(diào)整。

（2）污水泵首次啟動(dòng)注意事項(xiàng)

①注油：應(yīng)按要求向軸承箱內(nèi)加注潤滑油（一般為46#，極高溫及極寒地區(qū)除外），油位至視油窗的1/2處即可。

②注水：打開管道進(jìn)口閥門，排盡泵腔空氣，（確保泵腔內(nèi)充滿介質(zhì)，無空氣）。

③先手動(dòng)盤車，檢測轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，無磨擦和異常響動(dòng)再開啟電源。

④檢查污水泵出口閥關(guān)閉。

⑤選擇起泵方式（就地、遠(yuǎn)程），啟動(dòng)污水泵，觀察是否正常。

⑥緩慢打開出口閥，就地檢測污水泵振動(dòng)、溫度是否正常，有無異音。

⑦冬季停泵后需將入口管道內(nèi)積水排掉。

⑧檢查污水泵出口閥關(guān)閉。

（3）冷卻塔投運(yùn)操作注意事項(xiàng)

①安裝結(jié)束后，根據(jù)電氣接線圖再檢查一次電機(jī)接線，檢查有無遺漏，檢查風(fēng)葉及水泵葉輪有無卡住，轉(zhuǎn)向是否正確，冷卻盤管及承接水盤應(yīng)清洗干凈，浮球閥應(yīng)完好，補(bǔ)水正常，水位應(yīng)在正常位置。集水槽加水由浮球閥自動(dòng)控制，打開補(bǔ)水閥門即可，加注到位置后浮球閥自動(dòng)關(guān)閉。

②檢查冷卻塔風(fēng)機(jī)及噴淋泵運(yùn)行是否正常，其中冷卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)向應(yīng)向上吹風(fēng)；噴淋泵轉(zhuǎn)向應(yīng)為順時(shí)針方向，檢查噴淋水分布是否均勻，觀察水壓和漏水情況等。

③如循環(huán)管路全封閉，則循環(huán)管道上必須裝有排氣閥（自動(dòng)或手動(dòng)），應(yīng)設(shè)在進(jìn)水管道的最高處和出水管道的頂部；排污則在管道的最低處安裝排污閥。

④冷卻塔的停車時(shí)，循環(huán)水泵應(yīng)工作一段時(shí)間，將余熱帶走后再停止冷卻塔。

⑤如果循環(huán)水泵為一備一用，應(yīng)將停運(yùn)的一臺(tái)循環(huán)水泵出水口處蝶閥關(guān)閉，防止循環(huán)水回流使其逆轉(zhuǎn)，燒壞循環(huán)水泵電機(jī)。

⑥室外溫度低于0℃以下時(shí)，應(yīng)往循環(huán)水中加入一定比例的防凍液體。

⑦在極度嚴(yán)寒地區(qū)，集水盤應(yīng)該設(shè)置電加熱器，在系統(tǒng)運(yùn)行前對水加熱，以免發(fā)生凍結(jié)事件，造成噴淋泵損壞。

⑧風(fēng)量：降低風(fēng)量，會(huì)使冷媒溫度上升。建議使用此方法控制冷媒溫度。即水溫過低時(shí)可以關(guān)閉風(fēng)機(jī)運(yùn)行；水溫過高時(shí)可以重新啟動(dòng)風(fēng)機(jī)。

⑨噴淋水量：降低噴淋水量，會(huì)使冷媒溫度上升。本閉式冷卻塔通過自動(dòng)控制噴淋水啟停來控制冷媒溫度，即冷媒溫度低于設(shè)定的溫度時(shí)自動(dòng)關(guān)閉噴淋水泵；當(dāng)冷媒溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)噴淋水泵。

⑩集水槽補(bǔ)水操作：集水槽水位由匹配的浮球閥自動(dòng)控制，噴淋通過蒸發(fā)后水量不斷損耗，補(bǔ)水管路閥門應(yīng)一直保持開啟狀態(tài)。噴淋水箱內(nèi)的水有一定的晃動(dòng)，有可能對浮球閥造成損壞，建議定期檢查浮球閥的工作狀態(tài)。以確保噴淋水得到及時(shí)的補(bǔ)充。

5 項(xiàng)目實(shí)施成果

項(xiàng)目實(shí)施后，一年內(nèi)未發(fā)生因定排井冒水引發(fā)環(huán)境污染事件。

乏汽回收系統(tǒng)投運(yùn)后，每小時(shí)共可回收近6噸左右二次乏汽及凝結(jié)水。每噸蒸汽熱量約為60萬大卡，系統(tǒng)按年運(yùn)行7000小時(shí)計(jì)算，回收的熱量折合成標(biāo)煤為：（6噸/小時(shí)×3500小時(shí)×60萬大卡）÷（7000大卡/噸標(biāo)煤）=1800噸/半年。每噸標(biāo)煤按500元算，半年產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益為90萬元。

其中回收的凝結(jié)水成本價(jià)按照5 元/噸計(jì)算，半年可回收的凝結(jié)水折合人民幣約為6×5×3500=10.5萬元。

兩項(xiàng)合計(jì)，產(chǎn)生效益約90+10.5=100.5萬元。

疏水泵耗電費(fèi)：37.5KW×3500小時(shí)×0.6元=7.85萬元。

半年日常維護(hù)費(fèi)：3萬元。

半年可節(jié)約資金約：100.5-7.85-1=92.65萬元。

項(xiàng)目改造投運(yùn)后，不但能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減少了能源的消耗，減少了向大氣排放不凝結(jié)氣體攜帶的熱量，大大降低排汽噪音，消除了鍋爐排污水進(jìn)入雨水系統(tǒng)帶來的隱患，起到了環(huán)保的作用。社會(huì)綜合經(jīng)濟(jì)效益也極為可觀。

6 結(jié)束語

陜西延長中煤榆林能源化工有限公司“零排放”項(xiàng)目的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行是公司各化工裝置運(yùn)行的必要前提，系統(tǒng)投運(yùn)后徹底解決了定排井冒水問題，保證生產(chǎn)污水全部回收處理再利用。主要有以下實(shí)施意義及價(jià)值。

（1）鍋爐在運(yùn)行過程中，定排擴(kuò)容器和疏水?dāng)U容器的排汽口產(chǎn)生大量的對空排放的蒸汽，這部分蒸汽具有一定的低位熱能，這部分熱能長期得不到有效的利用，造成能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

（2）本次改造回收的蒸汽，是對燃料煤和電能的綜合節(jié)省，對企業(yè)的水平衡、熱平衡有著重要的集約優(yōu)化作用。大大的減少了能源的消耗，降低排汽噪音，起到了一定的節(jié)能環(huán)保作用。

（3）通過本次改造，可有效避免生產(chǎn)污水外溢，進(jìn)入雨水系統(tǒng)，造成環(huán)境污染事件。

（4）保證鍋爐和一循汽水質(zhì)量指標(biāo)達(dá)標(biāo)，為企業(yè)提質(zhì)增效。

（5）減少污水泵故障頻次，降低了現(xiàn)場設(shè)備檢維修強(qiáng)度。

（6）徹底消除了因定排井冒水，導(dǎo)致電纜溝進(jìn)水，影響全廠安全穩(wěn)定運(yùn)行的隱患。