殷世忠，王 威，尹 導(dǎo)

（中國電力工程顧問集團東北電力設(shè)計院有限公司，長春 130021）

自20世紀(jì)70年代，傳統(tǒng)式水力除渣系統(tǒng)就開始在國內(nèi)外火力發(fā)電廠廣泛應(yīng)用，而國內(nèi)近年來對其進行了優(yōu)化升級，產(chǎn)生了自平衡大傾角式撈渣機技術(shù)。該技術(shù)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用有了較快的發(fā)展，截至2015年底，國內(nèi)已投運和在建的300～600 MW燃煤機組已超過40臺，發(fā)展迅猛。在實際運行中，由于存在煤品質(zhì)差，煤質(zhì)變化頻繁的問題，致使渣量波動較大，使得撈渣機溢流水溫度升高，直接對底渣系統(tǒng)運行造成較大的影響，主要體現(xiàn)在底渣冷卻效果差，底渣溢流水的水質(zhì)差，蒸發(fā)水量大，溢流循環(huán)水量增多及廠用電升高等，影響機組的安全穩(wěn)定運行。

在火電廠已成熟應(yīng)用水處理及冷卻技術(shù)的基礎(chǔ)上對底渣溢流水處理、冷卻及循環(huán)措施開展研究，使其滿足火電機組水力除渣系統(tǒng)的安全運行要求，這將有助于增強火電廠水力除渣系統(tǒng)對于煤質(zhì)變化的適應(yīng)性，直接效益和間接效益非常巨大。

1 底渣溢流水水質(zhì)特點

火力發(fā)電廠實際運行中，燃煤煤質(zhì)變化較大，當(dāng)鍋爐燃用灰和雜質(zhì)多的煤炭會排出更多底渣，所需冷卻水量也不斷增加。

底渣溢流水的水質(zhì)較差，懸浮物含量高，伴有大量的漂珠和浮灰，懸浮物質(zhì)量濃度約為2 000～4 000mg／L，個 別 電 廠 實 測 值 甚 至 高 達9 000mg／L，pH約為8.5～9.5，水溫一般在60℃以上，結(jié)垢傾向嚴(yán)重。在高溫情況下煤中含有的CaCO3會分解產(chǎn)生CaO，在鍋爐底渣降溫過程中不斷溶解于水中，Ca2+、Mg2+濃度和pH不斷上升；的增加促使轉(zhuǎn)化為并同時生成Mg（OH）2沉淀。當(dāng)Ca2+和濃度增加并超過CaCO3的溶度積時會出現(xiàn)CaCO3沉淀微粒，在管道、設(shè)備上結(jié)垢［1］。使管道截面積迅速減少，甚至堵塞管道，能耗大為增加，影響電廠的正常運行。由于上述底渣溢流水水質(zhì)復(fù)雜的特點，對水處理工藝提出很高要求。

2 底渣溢流水處理工藝概況

目前，已投運的電廠采用的底渣溢流水處理工藝有多種，主要歸納如下：多級沉淀工藝、石英微孔陶瓷過濾工藝、混凝沉淀+濾池工藝、利用爐煙處理工藝和藥劑處理工藝等。從底渣溢流水處理系統(tǒng)運行效果上來看，上述處理工藝均存在各自的問題。如采用多級沉淀工藝占地面積大，初投資高，懸浮物去除率不理想，出水不滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和回用要求；石英微孔陶瓷過濾工藝過濾介質(zhì)容易堵塞，過濾阻力升高快，沖洗頻繁，操作人員工作強度高；混凝沉淀+濾池工藝對預(yù)處理要求較高，濾池過濾負(fù)荷大，濾料易板結(jié)；利用爐煙處理工藝系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，煙氣阻力大；藥劑處理工藝藥品消耗較大，運行費用高。

3 新工藝的研究及應(yīng)用

3.1 項目概況

某國外項目為1×350MW燃煤超臨界參數(shù)機組，燃料采用礦區(qū)褐煤，通過皮帶輸送至廠內(nèi)?；以捎没以殖?、分儲方案。底渣采用大傾角撈渣機輸送系統(tǒng)，底渣溢流水采用閉式循環(huán)水系統(tǒng)進行冷卻并回用。該項目底渣溢流水處理系統(tǒng)設(shè)計出力為120m3／h。

工藝流程及配置：褐煤經(jīng)爐內(nèi)燃燒后，通過小爐排二次燃燒，最終通過鍋爐排渣口排至大傾角刮板撈渣機系統(tǒng)進行冷卻，經(jīng)大傾角撈渣機瀝水并將底渣輸送至渣倉內(nèi)儲存。撈渣機的溢流水（溫度60～70℃）及渣倉的析水，分別通過溝道自流至布置在爐側(cè)封閉間內(nèi)的溢流水池中儲存。每臺爐設(shè)1座溢流水池，深3m，有效容積約為40m3。溢流水池中設(shè)2臺溢流水泵（1運1備），流量為120m3／h，壓力為0.3MPa；1臺攪拌器，葉輪直徑為750mm；溢流水溫度60～70℃。

3.2 底渣溢流水處理新工藝

底渣溢流水的處理系統(tǒng)是指將底渣系統(tǒng)產(chǎn)生的溢流水全部處理，處理后的水經(jīng)過冷卻塔將水溫降低，然后回流至底渣系統(tǒng)作為工藝補充水，從而形成一個封閉的循環(huán)，在這個循環(huán)中沒有對外排水。

底渣溢流水處理設(shè)計有水處理、冷卻及循環(huán)利用系統(tǒng)，其具體為：底渣溢流水首先進入接收池，接收池按流程方向分為兩格，隔板高度低于池深兼作溢流板，隔板需布水均勻，防止短流現(xiàn)象出現(xiàn)影響沉淀效果。該接收池能夠消化電廠沖擊性大量排水，同時能夠?qū)Φ自缌魉械脑|(zhì)、灰分進行沉淀，以降低后續(xù)處理系統(tǒng)的處理負(fù)荷。后續(xù)的高效一體化過濾器進一步去除水中顆粒物、漂珠、浮灰、固體懸浮物等污染物質(zhì)，滿足底渣用水要求。在處理流程中，高效一體化過濾器前投加混凝劑、助凝劑，均能強化過濾器的處理效果，提高漂珠、浮灰去除率。

底渣系統(tǒng)正常運行中流失的水由水工專業(yè)提供的補充水補充。受工程條件限制，無法在夏天循環(huán)水溫度較高時增加更多的補充水來保證撈渣機進水溫度，所以該系統(tǒng)中還設(shè)置了渣水冷卻系統(tǒng)，以降低循環(huán)水溫度，避免夏天或緊急情況下?lián)圃鼨C溢流水超溫情況發(fā)生?？紤]到底渣用水對水溫有較高要求，過濾器出水還需經(jīng)過冷卻降溫處理。實際設(shè)計中，在借鑒工業(yè)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上，設(shè)置了一座機械通風(fēng)冷卻塔，冷卻塔布置在處理站的屋頂，這不僅實現(xiàn)了對溢流水進行快速降溫，還盡可能地降低冷卻塔出水溫度以最大限度減少底渣處理用水水量，從而降低整個底渣溢流水處理系統(tǒng)的出力。如果底渣溢流水需要調(diào)節(jié)pH，調(diào)節(jié)裝置可設(shè)置在接收池，避免水處理過程中pH波動對設(shè)備、管道腐蝕。上述新工藝流程見圖1。

圖1 底渣溢流水處理及循環(huán)利用系統(tǒng)

底渣溢流水濃度波動大、顆粒小，先進入接收池后，較大顆粒的灰渣在自然重力沉降作用下慢慢沉降下來，沉淀效率約70%，再進入高效一體化過濾器，過濾去除剩余細(xì)小懸浮物。沉淀下來的灰渣濃漿在運行期采用抓斗式起重機將其抓撈并移至接收池旁空地瀝水，然后外運；在非運行期接收池采用人工徹底清除。

高效一體化過濾器采用多級沉淀及高效凈化器相結(jié)合的原理。底渣溢流水進入接收池，經(jīng)過平流沉淀后，在管道中加入混凝劑和助凝劑，通過提升泵打入一體化高效凈化器，處理合格后的凈水從裝置上部排出，污泥在裝置底部沉淀和濃縮后定期外排。當(dāng)凈化器壓差達到一定程度時，通過清水反洗，將裝置內(nèi)濾料層上黏附的渣泥清除。該系統(tǒng)的核心設(shè)備是高效凈化器，加藥后的溢流水由底部進入凈化裝置，通過旋流分離、重力沉淀和懸浮濾料過濾后，凈水從頂部排出［2］。

4 存在問題、處理措施及建議

4.1 防結(jié)垢措施

濕式出渣由于水流速度快，渣水中的漂珠等懸浮物密度小，雖然經(jīng)過脫水倉、濃縮池分離，但懸浮物達到500mg／L（瞬時最大達3 000mg／L），pH 為9.5～11［3］。底渣溢流水上述特點易在管道內(nèi)結(jié)垢，為有效防止結(jié)垢產(chǎn)生，建議從其他系統(tǒng)加酸裝置中引出1路加酸管到底渣溢流水處理系統(tǒng)，用以調(diào)節(jié)循環(huán)水的酸堿度，在一定程度上解決渣水系統(tǒng)設(shè)備及管道的結(jié)垢問題。

4.2 完善布水系統(tǒng)

底渣溢流水接收水池中隔墻出水可能會存在嚴(yán)重不均及短流現(xiàn)象，因此，建議在接收水池進水口增設(shè)導(dǎo)流槽及導(dǎo)流管，實現(xiàn)均勻多點進水，避免間斷進水造成池體內(nèi)水力攪拌，也要避免溢流水上進上出，出現(xiàn)短流現(xiàn)象。

4.3 增強沉淀效果

由于接收池面積不大沉淀效果有限，為了強化沉淀效果，可增加多個斜管形成斜管沉淀池，加大水池過水?dāng)嗝娴臐裰?，同時減小水力半徑，為此在同樣的水平流速時，可以大大降低雷諾數(shù)，增大弗勞德數(shù)，從而減少水的紊動，促進沉淀。

5 結(jié)論

通過底渣溢流水處理、冷卻及循環(huán)利用系統(tǒng)中處理設(shè)備有機整合和強化輔助系統(tǒng)的配合，去除渣水中漂珠、浮灰，有效降低溢流水的水溫，使出水中各項指標(biāo)都能滿足底渣系統(tǒng)用水要求，減少底渣系統(tǒng)工業(yè)水補水量。該系統(tǒng)能夠經(jīng)受來水沖擊性影響，高效去除水中的污染物質(zhì)，有效降低水溫，調(diào)節(jié)酸堿度，能夠根據(jù)每個工程實際情況靈活調(diào)整系統(tǒng)中設(shè)備配置和出力，有利于電廠的平穩(wěn)運行維護和管理。該新型底渣溢流水處理、冷卻及循環(huán)利用系統(tǒng)投資低，占地極為緊湊，對水資源重復(fù)利用有較高要求的工程更為適用。