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摘要：燃煤鍋爐的定期排污水由于排污率的要求具有排量大，熱量高的特點。合理回收利用定排污水對熱電廠節約能源和環境保護起著重要作用。新疆某熱電生產部鍋爐車間在高負荷運行時會投入三臺鍋爐同時運行，目前計劃將備用的另一臺鍋爐也投入運行中，這將會產生更多的排污水。大量的排污水的余熱沒有得到有效的利用，造成能源的浪費，因此研究鍋爐排污水余熱的回收再利用具有重要的意義。本文研究討論了如何充分利用鍋爐定排污水的途徑，面對機遇和挑戰，能否把握好每一個能源再利用的環節是我們面臨的新的一個技術攻關課題。
關鍵詞：鍋爐定排；熱量回收；汽水回收；節能減排
0引言
在自然循環鍋爐中，鍋筒中的爐水不斷受熱蒸發濃縮，水中的雜質不斷析出。為了降低爐水中鹽，堿的含量，以及其他不溶性雜質，保證爐水品質，必須進行爐水的排污[1]。新疆某熱電生產部鍋爐的爐水現有的排污方法有連續排污和定期排污兩種方式。第一種方式連續排污，是將鍋筒中爐水表面處的水連續排出，這部分爐水含鹽濃度較大，從而達到鍋筒中的爐水含鹽濃度在允許的范圍內[2]。連續排污水通過一級連排擴容器和二級連排擴容器完成汽水分離，將乏汽進行回收利用，污水則排到定排聯箱，再由定排聯箱排入定排擴容器。第二種方式是定期排污，根據爐水品質，定期的從鍋爐水冷壁底部排出不溶性沉淀物，其特點是定期啟動定排系統，排污持續時間短，排放量較小。目前該熱電生產部存在的問題是對于連續排污水和定期排污水所具有的熱能回收考慮不全面，雖然對連續排污水進行了乏汽回收，連排污水經過兩個連排擴容器，閃蒸后形成的二次蒸汽被引入除氧器中進行了蒸汽的余熱利用。但是二級連排擴容器的出口水溫為104℃，大量的高溫排污水經過定排擴容器后，直接全部排入沖渣溝，熱量沒有回收利用。該熱電生產部現役鍋爐3臺，總裝機容量1040t/h，今年計劃將容量為220t/h的2號爐投入運行。#3~5號三臺鍋爐，在額定工況下每小時連排污水量26噸，但是隨著鍋爐負荷的不同，連排污水量也隨之增加或者減少。三臺鍋爐連排排污水經過兩次閃蒸后排放量大約共為18t/h，一年（365天）約16萬噸。本文從節約能源，降低成本和環保的角度出發，提出了三種有效利用鍋爐定排污水的途徑，一是排污水用于水暖采暖系統的補水，二是將污水排入鍋爐的撈渣機水封作為冷卻水，三是因為鍋爐排污水呈堿性，故可將其引入煙道中用于煙氣冷卻及脫硫。
1研究思路和技術方案設想
三期二級連排擴容器出口水溫是104℃（0.02MPa工作壓力下的飽和水溫度），直接排出，不僅造成了大量熱能的損失，而且高溫污水直排也會對環境造成污染，長時間直排高溫污水甚至會損壞金屬管道，增加維修成本。因此回收再利用排污水具有很大的研究價值。定排污水是經過兩次閃蒸進入定排擴容器的，這部分污水含溶解固形物濃度比爐水中的高，不適于蒸汽鍋爐再直接回收利用。但其溫度較高，想要利用排污水的熱能。一種方式將排污水降溫后再利用，可以與化水車間供給的常溫除鹽水進行熱交換，然后將換熱后的排污水送至化水車間進行軟化處理，可達到循環利用的目的?；蛘呖蓪⑹Ｓ嗯盼鬯凉に囇b置的伴熱系統中，然后根據熱交換后排污水的溫度情況，將其排入鍋爐撈渣機水封中，或者排入硫銨車間水洗罐中進行煙氣冷卻及脫硫。另一種方式是直接將排污水用于水暖采暖系統。
2將定排污水熱能用于采暖系統
排污水的溫度高，可用于熱水采暖系統的補水[3]。目前該熱電生產部門采用水暖的水源為除鹽水。冬季水暖系統供暖時循環利用除鹽水，但因為有漏量需不斷供給，除鹽水供給量為15t/h，冬季過后，除鹽水將會被直接排入地溝。除鹽水雖然可以減緩管道的腐蝕，也可避免加入過多的防腐防垢藥，但水暖采暖系統使用過多的除鹽水未免是“大材小用”。考慮到鍋爐排污水的PH一般在10左右，屬于堿性水。所以將其用于供暖系統的補水，既可以防垢防腐，也不會對采暖系統構成危害。并且將高溫堿性排污水作為供熱采暖系統的水源的方法，可以實現排污水熱量的完全回收。排污水量要小于采暖循環水量，由于排污水的品質遠比生水品質要好得多，且冬季采暖周期過后，采暖利用過的除鹽水會排入地溝，故可采用混合加熱的方式，將排污水直接引入水暖采暖熱網系統中。本部門水暖使用的換熱方式是13號雙減提供的蒸汽加熱常溫除鹽水，加熱后的除鹽水被送到熱用戶，蒸汽耗量為0.5t/h。而三期兩臺鍋爐定排排污水排放量約為12.16t/h，排污水的水溫約為104℃（不考慮各項損失）。水暖采暖系統用排污水代替除鹽水后，蒸汽用量的計算公式如下：除鹽水供給量/耗蒸汽量=定排排污水量/（耗蒸汽量－節能后用汽量Djq）即15t/h÷0.5t/h=12.16t/h÷（0.5－Djq）t/hDjq=0.1t/h因此可減少0.5t/h－0.1t/h=0.4t/h的蒸汽耗量。
2.1節約成本計算
采暖全周期為10月至下一年的4月共六個月時間，若將排污水用在采暖系統中，可節約蒸汽量：0.4×24×30×6=1728噸/半年，折合標煤量為：1728×0.1286=222.22tce/半年。節約除鹽水量：12.16×24×30×6=5.25萬噸/半年，折合標煤量為：5.25×10000×0.0857=4499.25kgce=4.5tce/半年。
2.2鍋爐排污水的回收
熱力計算：數值取值原則如下：鍋爐排污水取值，溫度和壓力分別為平均值。排污水用于采暖系統時熱量可以全部回收。按照二級連排出口水壓力0.02MPa，對應的飽和水溫度104℃計算。利用焓熵圖可直接查出被吸收利用的排污水焓值。鍋爐連續排污率1.9%（約8t/h），定期排污率和閥門泄漏率0.5%（約2t/h）則鍋爐各項排污率總會為1.9%+0.5%=2.4%鍋爐排污水量為Dp=410t/h×2.4%=9.84t/h二次蒸汽量計算公式如下[4]：鍋爐連排污水閃蒸后出口壓力0.02MPa，由上圖可得，該壓力下的飽和水焓251.43kJ/kg，閃蒸壓力下蒸發汽焓2357.5kJ/kg。
3定排污水用于撈渣機水封冷卻水
撈渣機水封的作用一是構成爐膛底部的密封，防止空氣進入，影響爐膛燃燒穩定性以及爐膛內的氧含量，二是起到冷卻爐渣的作用。目前給撈渣機水封供冷卻水的水源有工業水和消防用水。冷卻水的水溫在20℃左右，需要連續不斷的往撈渣機水封中供水，來達到冷卻爐渣的目的，冷卻過后的渣水將排入渣溝。定排污水的品質遠比工業生水品質好，因此如果可以將這部分的工業冷卻水用定排污水來替換，既可以達到廢水回收利用的目的，還可以節約成本。加拿大多倫多大學土木與礦業工程系的學者，2021年發表了一篇文章[5]，該研究表明，燃煤鍋爐排污爐水經過硅酸鈉預處理后可作為水泥砂漿混合物中的粘合劑，此研究證明了在水泥回填中應用排污鹽水的可行性。由此啟發，將本單位高溫的定排污水經過與化水車間供給的常溫除鹽水進行熱交換，將排污水溫度降到25℃以下后，直接排入撈渣機水封中，作為冷卻水應用。一方面減少了工業冷卻水用量，另一方面還有可能可以提高爐渣的品質，達到“變廢為寶”的功效，這一點需要進一步的實驗驗證。
4定排污水用于煙氣脫硫
本節再次從鍋爐排污水的堿性特質出發，想通過排污水的性質達到煙氣脫硫的目的。排污鹽水中的堿度常以鉀（K+），鈉（Na+），鎂（Mg2+），鈣（Ca2+）的化合物，重碳酸化合物和磷酸化合物等形式存在。直接排出會對環境造成污染，不符合環保要求[6]。將排污水用霧化噴嘴噴淋的方式噴入鍋爐尾部煙道中，即可節約脫硫劑的用量，又可起到以廢治廢的作用。排污水中的氫部水動力，改善換熱效果。②增加后棚管，后集箱。通過后集箱和連通管與后管板水側相連，水側的水通過后連通管到達后集箱，后集箱向后棚管供水，形成局部水循環，吸收高溫區的一部分熱量，降低后管板和管頭的溫度，，改善后管板及管頭傳熱。③煙管與后管板的連接工藝，建議采用先焊后脹工藝。伸出管板的管頭最好做180°扳邊，降低由于管頭太長引起的高溫過熱。④對后管板高溫區進行熱噴涂技術處理，增加表面耐熱功能。
5改造效果和建議
通過技術分析和技術改造，使該爐水循環得到了合理的組織設計，后管板和煙管管頭在改造后運行中再沒有發生裂紋問題。經能效檢測，排煙溫度降低了30℃，熱效率提高了2%，提高了鍋爐運行的效率，增加了運行安全可靠性，滿足了使用單位供熱參數的要求。同時建議：（1）使用單位加強運行管理，在水質指標符合水質標準的情況下，要根據環境溫度的變化，在保障供、出水溫度達到運行參數時，要調節燃燒器的燃燒，持續增加或減弱燃燒。（2）在高負荷時，合理排污、規范排污。嚴格控制補給水量在系統容總水量中的百分比，避免增加鍋爐的不必要熱負荷。
參考文獻
[1]《傳熱學》中國建筑工業出版社.
[2]《供熱工程》中國建筑工業出版社.
[3]《鍋爐計算手冊》遼寧科學技術出版社.[4]《工業鍋爐技術管理手冊》東北工學院出版社.
作者:阿依努爾 ? 阿力木
