锅炉除渣水系统节水改造及经济性分析

苑维双

（北京中唐电设备监理有限公司 北京）

锅炉除渣水系统水耗偏高的主要原因包括溢流水调整过大、水蒸发量高、含灰废水外排等。因此，除渣水系统节水改造的重点是循环使用除渣系统用水，同时充分利用处理后的厂内工业废水或生活污水，提高水的回用率，运行中加强对捞渣机溢流水量的精确调整来减少水耗。除渣水系统运行中由于含灰量的不断增加，因此也应在系统改造中防止除渣水冷却器、水泵堵塞情况的发生。

一、锅炉除渣水系统

某电厂300 MW机组选用2台DG1025/18.2-Ⅱ4型锅炉，为亚临界自然循环汽包炉，采用湿法捞渣机固态连续排渣。系统流程及主要设备参数如下：捞渣机为GBL-12AX45型，正常出力（以干渣计）6 t/h，最大出力（以干渣计）30 t/h，正常冷却水量54 t/h，冷却水温度＜60℃；除渣水冷却器为SHSW600-0.6-75-2B型，换热面积100 m2，需用冷却水流量为200 m3/h；渣仓最大容积140 m3，有效贮存容积96 m3。

捞渣机除渣水为封闭循环系统，包括预沉淀池、蓄水池、2台除渣水泵、过滤器、冷却器及相应管道。预沉淀池和蓄水池中含灰水外排，运行中通过手动阀门1控制补入捞渣机的补充水量，补充水使用机组循环水。机组运行中除渣水通过管式换热器经闭式冷却水进行冷却后循环使用，见图1。

二、除渣水系统存在的问题

图1 捞渣机系统流程图

（1）捞渣机除渣水在封闭循环中随运行时间延长，水中的灰渣浓度增加很快。为防止管式换热器堵塞和除渣水泵堵塞，蓄水池中的含灰水要大量外排且没有综合利用，无法有效实现废水回用及零排放，同时排水中的灰对环境造成污染。

（2）除了除渣水系统含灰水外排外，捞渣机运行过程中水不断蒸发，使得循环水大量补充入除渣水系统，导致运行中除渣系统水耗增加。

三、除渣水系统改造方案

（1）在2台锅炉中间新增容量为160 m3的缓冲蓄水池，蓄水池采用低位混凝土结构。分别在蓄水池底部向上2 m、3.5 m处分别设置高、低水位信号，信号引入除灰控制室做报警，蓄水池侧壁3.8 m处设溢流口，溢流水可就近排入附近污水池，随污水流入污水处理站。蓄水池顶部铺6 mm厚花纹钢板做封闭以防止杂物进入，顶部盖板设置开合口以便检查处理故障。

（2）在炉前污水处理站废水母管上引Φ159 mm×4.5 mm水管至蓄水池，作为蓄水池的补充水。补充水分两路进入蓄水池，一路采用DN150浮球阀做蓄水池水位控制，浮球阀前设手动门和过滤器以保证浮球阀检修要求和浮球阀水质，另一路设DN150手动阀在浮球阀检修时使用。

（3）蓄水池上部新增3台并列布置的除渣水补充水泵，选型为流量150 t/h、扬程40 m的自吸泵，每台泵出口处设置逆止阀、手动阀和压力表。补充水泵采用单独启动或联锁运行方式，当运行泵跳闸或补水母管压力低于允许值时备用补充水泵自启动。

（4）补充水泵出口并联母管为Φ159 mm×4.5 mm的无缝钢管，分别连接至2台锅炉原捞渣机，补充水手动阀门后的管道采用Φ108 mm×4 mm无缝钢管。在连接2台锅炉原捞渣机补充水管道处设置手动总阀门。

（5）捞渣机的开式补充水管路保留，在新增废水系统出现故障时作为备用水源。在捞渣机封闭水循环系统的沉淀池上增加1台80HZW-E1型自吸排污泵，与原安装的自吸泵并列运行，实现1运1备，以增加回水系统运行的可靠性。

（6）将原捞渣机封闭水循环系统排水至雨水井管路封闭，改为连接至厂内污水处理站废水管道。

系统改造的方案是在原有除渣水闭式循环的基础上，增加含灰水处理后作为系统补充水，用以替代原有的循环水补充水；将原有的蓄水池排污改为回收至废水处理站；增加相应的远控设备，实现新增系统的自动化运行监控要求；在进行系统改造的同时保留循环水作为备用补充水源，提高系统运行安全性，见图2。

图2 改造后的捞渣机系统流程图

四、系统改造后的调试运行

（1）热工、电气测点及信号的传动。新增系统的测点及信号主要有废水母管压力、缓冲水池水位（高水位、低Ⅰ水位、低Ⅱ水位）、3台废水补充水泵电流、CRT上的水位报警及母管压力低报警及首出正确、泵运行及跳闸等状态的报警及首出正确。

（2）新增蓄水池的补水调试。对蓄水池进行补水，验证厂内污水处理站来水可靠性，试验水池补水浮球阀的动作可靠性，试验水位各报警信号的正确性。

（3）补充水泵的调试。3台补充水泵采用远方控制形式（其中1、2号为运行泵，3号为备用泵）。水泵联启要求为1、2号泵单泵运行或1、2号泵并列运行，当其中一台泵跳闸后，自动联启3号泵，同时跳闸泵发故障信号；补充水泵出口母管压力低于0.25 MPa时，发母管压力低信号，延时10 s备用泵联启。通过试验验证泵的自动联启正常。

（4）DCS上的启停、保护、报警传动。试验在DCS上远控启停水泵，验证各报警、首出正确，各联锁动作正常。

（5）系统联调。系统各设备试验正常后在机组运行中进行除渣水系统联调，厂内污水处理站运行正常后使用浮球阀自动控制蓄水池水位，启动补充水泵使出口母管压力不低于0.25 MPa，开启锅炉捞渣机的补充水阀门，观察捞渣机溢流水情况并进行水量调整，观察蓄水池浮球阀的自动补水工作正常，逐步关闭开式循环冷却水至捞渣机的补充水阀门。系统能够实现稳定运行，相关信号正常，控制正常，实现运行中可靠使用污水进行捞渣机的补水。

（6）水质分析。对循环水和经废水处理后污水水质分别化验，对比化验结果可知使用处理后的废水不会对除渣水系统设备造成腐蚀，能够满足除渣水系统封闭循环的需要，见表1。

通过改造后除渣水系统的调试运行，验证了改造后的除渣水闭式循环系统能够替代原有的系统稳定运行，减少了循环水的补充量，全部使用经处理后的厂内废水，同时捞渣机含灰水排至废水处理厂处理，实现了运行中废水零排放，达到了运行中降低水耗的效果。

表1 水质分析对比结果

五、改造效果

改造前机组正常运行中，捞渣机水系统耗水量为150 t/h，使用循环冷却水作为除渣水系统补充水，则需通过向循环冷却水系统补充中水。按机组使用中水价格为2.6元/t，年运行7000 h计算，每年消耗中水量为1 050 000 t，每年所需中水费用为273万元。

通过对除渣水系统的改造，机组运行期间充分利用厂内污水处理站的废水作为除渣水系统补水，减少了中水消耗。除渣水系统补充水主要是蒸发损失，使水耗降低至10 t/h以下。每年水消耗所需中水费用降低至18.2万元，不但实现了厂内废水的综合利用，同时提高了除渣水系统运行可靠性。通过除渣水系统一体化改造降低了发电能耗，减少废水排放对环境的污染，也为企业创造了节水效益。