陳 剛

（上海電力股份有限公司吳涇熱電廠，上海 200241）

0 引言

上海吳涇熱電廠8、9號機(jī)組為300 MW火力發(fā)電機(jī)組，分別于2010年2月和12月投產(chǎn)發(fā)電。機(jī)組采用閉式循環(huán)水力除渣方式，通過刮板撈渣機(jī)將鍋爐底渣輸送到中轉(zhuǎn)渣倉，除渣廢水則通過溢流水池進(jìn)入渣水處理系統(tǒng)回收后循環(huán)利用。

機(jī)組運行過程中，因設(shè)計考慮欠缺，每日產(chǎn)生的大量廢水進(jìn)入雨水系統(tǒng)，給環(huán)保工作造成很大壓力。通過對渣水處理系統(tǒng)的優(yōu)化、改造設(shè)備和管路，解決了多余廢水排放的問題。

1 優(yōu)化前運行狀況

8、9號機(jī)組除渣系統(tǒng)包括底渣系統(tǒng)和渣水處理系統(tǒng)兩部分。底渣系統(tǒng)包括水封槽、撈渣機(jī)和渣倉等設(shè)備，主要功能是通過刮板撈渣機(jī)將鍋爐底渣輸送至渣倉外運處理，并通過爐底水封達(dá)到換熱和密封的功效。渣水處理系統(tǒng)包括溢流水池、沉淀池、蓄水池和各類水泵，負(fù)責(zé)對底渣系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的含渣廢水進(jìn)行排放、回收和再利用。

為了達(dá)到節(jié)能減排，水資源重復(fù)利用的效果，渣水處理系統(tǒng)采用閉式循環(huán)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 渣水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

由圖1可知，8、9號機(jī)組渣水處理系統(tǒng)的工作流程為：刮板撈渣機(jī)輸送底渣過程中產(chǎn)生的含渣廢水通過溢流管進(jìn)入溢流水池，由溢流水泵運送至沉淀池，渣水在沉淀池內(nèi)澄清后自動流入蓄水池，再由冷渣水泵將蓄水池中的水輸送到底渣系統(tǒng)供重復(fù)利用?？紤]到一部分水量隨濕渣被運送至渣倉處理，故在底渣系統(tǒng)設(shè)立了水封槽補水門，當(dāng)水量不足時補充工業(yè)水以吸收爐膛熱量，保護(hù)渣井水封。

每臺機(jī)組單獨設(shè)立溢流水池，每個溢流水池配備2臺溢流水泵，一運一備。沉淀池、蓄水池等其余設(shè)備則為兩臺機(jī)組公用，其中冷渣水泵3臺，二運一備；還有4臺泥漿泵專門負(fù)責(zé)將沉淀池、蓄水池底部沉淀物排放至回水池，再由2臺回水泵將回水池中沉淀后的水運回沉淀池進(jìn)行再澄清。除此之外，為了保證系統(tǒng)運行的有效性，在沉淀池和蓄水池區(qū)域，還設(shè)有2臺反沖洗水泵和2臺軸封水泵，用以對管道反沖洗，防止管道淤堵和結(jié)垢。軸封水泵的水源為工業(yè)水，一運一備，提供渣水處理系統(tǒng)內(nèi)所有水泵的軸封水。

2 優(yōu)化前存在問題

2.1 系統(tǒng)進(jìn)出水量失衡

根據(jù)8、9號機(jī)組初始設(shè)計，除渣系統(tǒng)中渣水為閉式循環(huán)，系統(tǒng)進(jìn)出水量應(yīng)該處于基本持平狀態(tài)，當(dāng)消耗水量超過新增水量時，通過水封槽補水門補充工業(yè)水；當(dāng)新增水量超過消耗水量時，通過蓄水池溢流管道排入雨水系統(tǒng)處理。但是，在實際投運時，發(fā)現(xiàn)除渣系統(tǒng)的進(jìn)出水量嚴(yán)重失衡，經(jīng)常會發(fā)生蓄水池溢流現(xiàn)象，每日均有大量多余的除渣廢水排入雨水系統(tǒng)，給廢水處理和環(huán)保造成困擾。

為此，對除渣系統(tǒng)進(jìn)行每天進(jìn)出水量的檢測（按2臺機(jī)組統(tǒng)計）。進(jìn)入系統(tǒng)的新增水源包括：

1）由于爐底采用補水換熱的運行方式，為了保證水封槽密封性能的良好，水封槽每天補充工業(yè)水約48 t。

2）溢流水泵運行中，采用工業(yè)水作為冷卻水源，根據(jù)2臺機(jī)組實際使用情況平均計算，每天引入的工業(yè)水量約為24 t。

3）冷渣水泵、回水泵、反沖洗水泵等設(shè)備的軸封水由軸封水泵提供，采用工業(yè)水作為軸封水源，每天消耗水量約200 t。

除渣系統(tǒng)水的消耗，主要是因為濕渣運送時帶走部分水量。濕渣含水量約為25%［1］。根據(jù)8、9號機(jī)組實際除渣量計算，每天濕渣攜帶水量約為40 t，如表1所示。

由表1可知，在每天實際運行中，除渣系統(tǒng)渣水閉式循環(huán)新增水量約233.6 t，遠(yuǎn)超消耗水量40 t。在新增水量233.6 t中，軸封水量占了進(jìn)水總量的86%，是造成進(jìn)出水量失衡的主要原因。

表12 臺機(jī)組每天除渣處理統(tǒng)計

在初始設(shè)計方案中，考慮到新增水源可能超出消耗水量的問題，采取通過沉淀池和蓄水池的自然揮發(fā)進(jìn)行消耗的方案。當(dāng)新增水量遠(yuǎn)超消耗水量時，通過從蓄水池外接一路通向雨水排放系統(tǒng)的溢流管道進(jìn)行排放。

在實際運行中發(fā)現(xiàn)該方案無法滿足機(jī)組運行工況的需要。首先，沉淀池和蓄水池的自然揮發(fā)達(dá)不到每天230 t的水量，因此必須通過雨水系統(tǒng)進(jìn)行排放。其次，蓄水池內(nèi)的水雖然經(jīng)過沉淀池和蓄水池2次沉淀和澄清，但水中依然含有細(xì)小的灰渣顆粒，水的p H值也很高，水質(zhì)較差［2］，這樣的水直接通過雨水排放系統(tǒng)進(jìn)行排放，會對環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染，既不符合國家環(huán)保的要求，也有違電廠除渣系統(tǒng)節(jié)能減排的設(shè)計初衷。

2.2 沉淀池和蓄水池缺少檢修及備用手段

除了廢水排放問題外，8、9號機(jī)組渣水處理系統(tǒng)在實際運行中，還暴露出沉淀池和蓄水池會有大量的泥漿和渣塊沉積在池底的問題，雖然每個池都有泥漿泵負(fù)責(zé)沉積物的輸送，但由于沉淀池和蓄水池體積龐大、角落多等原因，使得水流難以沖刷的地方需要定期由人工清理，才能保證不堆積沉積物，確保沉淀池和蓄水池的水量與水質(zhì)，防止對管道和設(shè)備造成嚴(yán)重磨損。

問題是在初始設(shè)計方案中，作為機(jī)組公用設(shè)備，沉淀池和蓄水池需要24 h連續(xù)運行，沒有提供停機(jī)清理的備用手段，只有8、9號機(jī)組在同時停機(jī)時，才能對各池進(jìn)行清理。因此，萬一發(fā)生沉淀池或蓄水池堆渣、露水等問題，將直接影響到除渣系統(tǒng)的正常運行，對安全穩(wěn)定運行構(gòu)成了隱患，需要及時解決。

3 改造渣水處理系統(tǒng)

針對8、9號機(jī)組渣水處理系統(tǒng)在運行中存在的問題，從節(jié)能、環(huán)保、安全等方面考慮，對渣水處理系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造。

3.1 由閉式“大循環(huán)”改成“小循環(huán)”方式

8、9號機(jī)組渣水處理系統(tǒng)原設(shè)計為閉式循環(huán)，工作流程為“底渣區(qū)域→溢流水池→沉淀池→蓄水池→底渣區(qū)域”，整個過程中涉及的設(shè)備數(shù)量多、耗電量大，運行和維護(hù)成本高，系統(tǒng)新增水量多，實際上并沒有達(dá)到原設(shè)計中“閉式”循環(huán)的目的。

在仔細(xì)分析了現(xiàn)場設(shè)備的使用情況和運行檢測后，以保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運行為前提，對“閉式循環(huán)”進(jìn)行優(yōu)化。在每個溢流水池邊安裝2臺自吸泵（流量按溢流水泵流量，揚程按冷渣水泵揚程選型，不需要冷卻水和軸封水），采用運一備一的方式取代原有的溢流水泵，并在保留原來管路的基礎(chǔ)上，增加一路自吸泵至撈渣機(jī)水封的管道作為回水管。優(yōu)化后的渣水處理系統(tǒng)稱作“小循環(huán)”，如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后的“小循環(huán)”流程圖

經(jīng)過優(yōu)化后的渣水處理系統(tǒng)，在日常運行時沉淀池、蓄水池及相關(guān)水泵全部停運，只有撈渣機(jī)、自吸泵和溢流水池投入運行。撈渣機(jī)水封槽內(nèi)的渣水，通過溢流管道流入溢流水池，再由自吸泵輸送回?fù)圃鼨C(jī)水封槽內(nèi)，形成一個“小循環(huán)”。

經(jīng)過優(yōu)化后的渣水處理系統(tǒng)，由于進(jìn)行“小循環(huán)”方式運行，不再需要溢流水泵的冷卻水和沉淀池、蓄水池區(qū)域水泵的軸封水進(jìn)入系統(tǒng)，因此每天除渣系統(tǒng)的進(jìn)水量約為48 t，出水量約為40 t，基本保持均衡，較“大循環(huán)”運行方式時的新增水量（233.6 t）大幅下降。

為了解決渣水處理系統(tǒng)內(nèi)剩下的新增水量，保留了原“大循環(huán)”系統(tǒng)的設(shè)備和管道，每兩周運行4 h，并將系統(tǒng)運行中的新增水量（主要是水封槽補水）輸送到沉淀池做后續(xù)處理。

3.2 優(yōu)化渣水處理系統(tǒng)的效果

渣水處理系統(tǒng)運行方式由“大循環(huán)”優(yōu)化為“小循環(huán)”，不僅系統(tǒng)循環(huán)水量失衡的問題得到了解決，而且節(jié)能效果明顯。

3.2.1 兩種運行方式比較

1）“大循環(huán)”運行方式 冷渣水泵（55 kW）、軸封水泵（30 k W）、泥漿泵（22 k W），24 h運行；沖洗水泵（55 k W）、溢流水泵（37 kW）、回水泵（22 k W），平均每天運行7.2 h；按額定值計算，“大循環(huán)”運行方式下，每天設(shè)備能耗為5503.2 k Wh。

2）“小循環(huán)”運行方式 自吸泵（37 k W）連續(xù)運行，冷渣水泵等設(shè)備每2周運行4 h，按額定值計算，“小循環(huán)”運行方式下，每天設(shè)備能耗為1850.6 k Wh。

3.2.2 “小循環(huán)”方式的優(yōu)點

1）減少廢水排放 按機(jī)組全年運行5500 h計算，“大循環(huán)”每年需要將大約5.35萬t的高p H值廢水排入雨水系統(tǒng)進(jìn)行處理，而“小循環(huán)”優(yōu)化后每年的排放量不到0.2萬t，大大緩解了環(huán)保壓力。

2）降低系統(tǒng)能耗 按機(jī)組全年運行5500 h及設(shè)備額定值計算，可減少用電量837.2 MWh，比優(yōu)化前下降66.37%。

3）方便人工清理 可以隨時對沉淀池和蓄水池進(jìn)行人工清理，消除堆渣等缺陷的發(fā)生，同時也減輕了清挖和維護(hù)工作量。

4）降低設(shè)備投運率 沉淀池、蓄水池區(qū)域內(nèi)水泵、閥門、管道等設(shè)備投運率明顯下降，檢修材料費用和運行人力投入都大為減少。

4 繼續(xù)改進(jìn)措施

4.1 改變廢水排放途徑

8、9號機(jī)組渣水處理系統(tǒng)實施“小循環(huán)”運行后，系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水量大幅下降，廢水排放產(chǎn)生的環(huán)保壓力大為緩解，但每年還是會產(chǎn)生近2000 t的廢水進(jìn)入雨水系統(tǒng)。為了解決這個問題，從沉淀池和蓄水池的泥漿泵開始，重新鋪設(shè)了一路管道，至11、12號機(jī)組溢流水池，作為新的廢水排放途徑。這是因為11、12號機(jī)組溢流水池內(nèi)的水會輸送到專門的廢水池內(nèi)處理后統(tǒng)一排放，相對改造之前不經(jīng)過處理就進(jìn)入雨水系統(tǒng)排放而言，對環(huán)境造成污染大大減少。

4.2 提高設(shè)備利用率

8、9號機(jī)組渣水處理系統(tǒng)實施“小循環(huán)”運行后，沉淀池和蓄水池的運行時間大為減少，設(shè)備閑置時間要比使用時間長。在深度排查設(shè)備隱患后發(fā)現(xiàn)，8、9號機(jī)組的脫硫系統(tǒng)也存在類似的問題。根據(jù)原設(shè)計方案，8、9號機(jī)組的脫硫系統(tǒng)采用反滲透（RO）濃水作為系統(tǒng)補水。RO濃水的氯離子濃度高，直接影響脫硫石膏漿液品質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計，在煤質(zhì)較好時要保證石膏漿液品質(zhì)達(dá)標(biāo)，脫硫廢水排放量必須超過8 t／h；在煤質(zhì)較差時更要加大脫硫廢水排放量，給脫硫系統(tǒng)造成了極大的排放壓力。由于脫硫系統(tǒng)廢水p H值低，呈酸性，而除渣系統(tǒng)廢水p H值高，呈堿性。在參考了文獻(xiàn)［3，4］的經(jīng)驗后，從脫硫系統(tǒng)的脫水機(jī)濾液分離器處開始，鋪設(shè)一路管道至沉淀池，讓兩種廢水中和后再排放至11、12號機(jī)組溢流水池進(jìn)行后續(xù)處理。改造后效果明顯。

1）脫硫系統(tǒng)部分廢水排至沉淀池，緩解了脫硫廢水系統(tǒng)的廢水排放壓力，增加了脫硫系統(tǒng)的漿液置換量，保證了脫硫石膏漿液品質(zhì)。

2）脫硫系統(tǒng)廢水和除渣系統(tǒng)廢水酸堿中和后，降低了廢水進(jìn)行后續(xù)處理時的工作強(qiáng)度，減少了對環(huán)境的污染。

3）增加了沉淀池和蓄水池的有效利用時間和發(fā)揮了更大作用。

5 結(jié)語

8、9號機(jī)組的除渣系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化改造，挖掘了設(shè)備潛力，利用了設(shè)備效能，使得運行方式更加合理，脫硫系統(tǒng)應(yīng)對煤質(zhì)變化的能力也得到了進(jìn)一步加強(qiáng)，很好地解決了除渣系統(tǒng)原設(shè)計水量不均衡和廢水排放等問題，取得了明顯的節(jié)能減排效果。

［1］ 韓建新.鍋爐除渣水系統(tǒng)的治理［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（6）：145.

［2］ 沈保中.600 MW超臨界機(jī)組鍋爐沖渣水回用的深度處理［J］.中國電力，2006，39（7）：31-34.

［3］ 楊佳珊，黃濤.火電廠廢水處理后回用于煙氣脫硫系統(tǒng)的可行性［J］.東北電力技術(shù)，2007，28（11）：35-37.

［4］ 朱瑞佳，張志剛，張大全.渣水儲水池出水作為脫硫吸收塔補水的可行性研究［J］.上海電力學(xué)院學(xué)報，2010，26（3）：254-256.