锅炉废水废气（汽）废蒸汽余热余质综合利用方案的应用

汪积璜 上海中隆纸业有限公司

锅炉废水废气（汽）废蒸汽余热余质综合利用方案的应用

汪积璜 上海中隆纸业有限公司

锅炉产生的废水、废气（汽）、废蒸汽，因能源品级低，多年来一直无法有效利用。而在城市的很多街道，随处可见商业浴场、宾馆、医院、寄宿制学校及企业澡堂，他们均需要能源品级不高的热水，因而均配备了各类小锅炉。设计了一个引入市场化机制方案，通过新成立的热水中心，将锅炉运行单位和热水使用单位有机结合起来，很好的解决了困扰双方多年的难题。同时使三方均得利，达到既节能又减排，既有可观的经济效益，又有良好的社会效益和环保效益。

锅炉连排水，除氧器排气（汽），汽轮机轴封蒸汽，热水中心

传统产业中的造纸企业，为了获得生存空间，降低能源成本，均配备了中小型锅炉，有的还配置了汽轮发电机组。锅炉与汽轮发电机组除正常发电、供汽给造纸生产线外，因受工艺限制及锅炉安全的需要，在设计时就有废水、废气、废蒸汽的排放，这是每台锅炉机组所必须的。但其产生的废水、废气、废蒸汽所蕴藏的热量，因能源品级低，杂质超标，在锅炉汽轮发电机组系统和造纸生产线内均无法使用，变成了大家均认为无利用价值、名副其实的废热废水，排向大气或地沟，不但热能及水资源未得到充分利用，还产生了二次污染，如排放时产生的噪声，pH值在9.0～10的弱碱性物质排放，污染下水道或空气。

在城市的很多街道，随处可贝商业浴场、宾馆、医院、寄宿制学校及企业澡堂，他们均需要热水，因而均配备了各类小锅炉。不论是采用燃煤、燃气、燃油，还是电加热，最终产生的是能源品级不高的热水，不但消耗了高品级的一次或二次能源，而目直接或间接造成了环境污染。

为此，作者设计了一个方案，成立一个热水中心，引入市场化机制，委托第三方机构管理，将热源提供方、热源用户和热源管理方三者联系起来，使三方均得利，达到既节能又减排，既有可观的经济效益，又有良好的社会和环保效益。

1 综合利用方案的可行性

首先要解决的问题，是将锅炉原设计为排放的废水、废气、废蒸汽之余热余质，加以综合利用起来的可行性。

（1）任何一台锅炉均设计有连排水，占锅炉额定负荷2%～3%，它是通过连排扩容器和定排扩容器排向地沟的（简称热源1）［1］，必须排放的原因是为了保证进汽轮机的蒸汽品质。因其能源品级太低，量太少，企业内部是无法使用的；同时因连排水的电导度高，pH大于9.2，偏碱性［2］，不能作为生活饮用水使用，但通过试验，将其进行5倍以上的稀释后，完全可以达到非饮用生活水的水质标准，目长期在100℃以上的环境下运行，无细菌存在的可能。

（2）任何一台锅炉除氧器的排气，设计都是从除氧器顶部排向大气的，目的是为了除去给水中对锅炉会产生腐蚀的氧气，使给水中的溶解氧在7 PPb以下，保证进锅炉的给水品质，排放物主要为氧气和饱和水蒸气（简称热源2）［1］，而排放背压不能高于0.035 MPa，否则影响给水品质。

（3）汽轮机运行时，轴封蒸汽温度必须满足一定的压力和温度条件，其中温度尤为重要，不能低于某一设定值，否则就联锁汽轮发电机停机；做轴封用的汽源本身压。

力、温度（0.9 MPa/240℃）是足够的，但轴封所需蒸汽量很小，轴封进口处所需压力又很低，只需汽源压力的1/130左右即可（7 kPa），这需过减压调节阀才能达到［1］；这就限制了此轴封蒸汽的流动速度，造成了进轴封的蒸汽温度会慢慢降低，低于设定值220℃时，会联锁汽轮发电机停机，因此原厂设计在减压调节阀前设计了一根2”排放管和排大气装置，将其排向大气（简称热源3），排放量为锅炉额定负荷约0.6%，排放背压也不能高于0.08 MPa。方案实施前的现状，如图1。

2 节能减排方案

（1）针对锅炉连排水，从连排扩容器至定排扩容器之间配一根通管，进锅炉一层热水中心的加热水箱中，如图2。

针对除氧器排放的废气（汽），在位于5楼的除氧器附近空地上，就近建一个Φ 1 400× 2 600 mm的不锈钢加热消音水槽，内配高效节能的加热消音装置，再配管、阀将除氧器的排气（汽）引至该水槽内，将自来水加热并消音，这样保证背压不超过0.025 MPa，加热好的热水再引流至锅炉一楼的不锈钢储存水槽内；

针对排向大气的汽轮机轴封废汽，从3楼汽机轴封残余蒸汽排汽管上配一根通管，至锅炉一层热水中心内的另一个加热水箱中。水箱有效高度不超过4.5 m，加上管道阻力等，排放背压不会高于0.07 MPa。

以上这3个小热源每日可产生600～800 t 85℃～90℃的热水［3］，每年就有20多万t的热水，这些热水如何利用，对热电企业的管理者是难题，在未解决前多年来只能浪费任其排放。

（2）成立热水中心（图3）。由热源提供方提供场地，采用市场机制，引入第三方专业管理单位，负责水槽、加热设备、热水输送管道或热水槽车的投资，管理热水中心的日常运营，同时找寻热水使用单位，如商业浴场、宾馆、医院、寄宿制学校及企业澡堂等。这些热水使用单位，原本均配备了各类小锅炉。有燃煤、燃气、燃油的，还有电加热的，不但燃料成本高，而目管理困难，安全隐患多，同时造成政府诸多部门——如环保、供水、安监、社区居委会等的管理困扰。热水中心的管理单位，遵循市场原则，以合理、优惠的价格源源不断的提供热水给城市里的热水使用单位。

3 实施案例

（1）通过市场调研、评估计算后，于2009～2010年首先在上海康桥工业区内一热电厂实施。采用市场化机制，分两期实施，先后分别投资47万元和36万元，将其转化加热为热水，供生产和生活使用，使这部分余热、余质（饱和水或蒸汽本身的质量）充分利用起来——达到既节能、又减排的效果。

（2）先后有7个同类型热电厂通过同行交流、取经，现已复制、采纳实施此方案。

①2010年，上海星火开发区一热电厂；

②2012年，上海御桥一垃圾焚烧电厂；

③2013年，上海吴泾一热电厂；

④2013年，江西抚州市一纸业热电厂；

⑤2014年，辽宁省锦州市一热电厂；

⑥2015年，上海曹路镇一资源再生电厂；

⑦2016年，江苏昆山市一热电厂正在实施。

（3）未来将有数10个、甚至100个热电企业通过复制本方案，达到节能、减排、提高经济效益的目的。

图1 方案实施前的现状图

图2 现场改造示意图

4 效益

以在上海康桥工业区内一热电厂应用后的案例做为例子，来计算其单个案例的效益，其他案例也是因为看到了本方案的科学性，合理性，市场定位的准确性，及可观的经济效益，社会效益和环保效益，才能得以迅速推广的。本方案是政府近年来大力推广、鼓励的节能减排类的方案，实施后获得的政府专项扶持资金足可以抵扣其投资额。

4.1 节能减排之经济效益

（1）热电企业的直接纯利润每年在75～94万元；

（2）获得上海市节能技术改造项目专项扶持资金82.73万元（该项目投资额83万元）。

4.2 社会效益

（1）经过第三方专业机构评审和上海市经信委、上海市能效中心的审核，每年的节能量为2203.3吨标准煤。

（2）成立的热水中心，解决了8～10人的就业岗位。

（3）对热水使用单位，原有的小热水锅炉拆了，场地空出来了，环境干净了，安全性提高了，最主要的是烧热水的开支费用至少降低了10%～20%，有利可图才愿意改，同时政府也要求逐步拆掉这些小锅炉。

4.3 环保效益

（1）锅炉房和汽机房的噪声明显下降，环保部门随时对厂届噪声夜间检测均可达标了。

（2）冬天厂区窨井盖到处冒热气的状况没有了；给人浪费的感觉减轻了，职工节能减排的意识加强了。

（3）职工和附近居民洗澡方便又实惠；很多浴场的小锅炉停开了，浴场老板烧热水的成本降低了，为国家节约了能源，减少了污染物排放，如每年的CO2年减排量可达5 700多t。

图3 热水中心示意图

5 结语

（1） 以上3种热源自2004年底工厂投运开始，一直排放了多年，由于其品质完全符合非饮用生活水的标准，3年前成立了采用市场化机制的热水中心，将此残余蒸汽、废水、废气（汽）引至热水中心的加热水箱内，水槽内部采用喷射均流消音减震结构之加热消音器和混合式加热原理，余热余质得以充分利用，将自来水加热至85～90℃的热水，再用水泵或槽车送至生产和生活区，供生产和生活（非饮用）之用。很好的解决了困扰锅炉运行单位和热水使用单位多年的难题。不论其经济效益，还是社会效益、环境效益，都非常显著。

（2）该应用方案的复制潜力巨大，已在多家热电企业做了推广应用，取得了非常可观的经济效益和社会、环保效益。该方案在每座城市的每个热电厂均可推广应用，并有望成为一项节能环保产业。

［1］电力工业技术管理法规，中国电力工业出版社，1982年12月

［2］国家能源局，火力发电厂水汽化学监督导则，DL/T 561-2013，中国电力工业出版社，2013年11月

［3］杨世铭，陶文铨著，传热学，第四版，高等教育出版社，2006年8月

Comprehensive Utilization Solution Application of Waste Water Waste Gas （Steam） Residual Heat Residual Mass in Boilers

Wang Jihuang Shanghai Zhonglong Paper Co.，Ltd

Boilers producing waste water， waste gas and waste stream due to low energy grade are unable to be used effectively over the years. Meanwhile there are commercial bathhouses，hotels， hospitals， boarding schools and enterprise bathhouses， which need to be equipped with small boilers to provide low energy grade hot water. The author designs market mechanism introducing solution to combine boilers operation supplies with hot water using demands through new-built hot water center， which solves the problems plaguing two sides for many years. It achieves energy saving and emission reducing with great economic benefits and excellent social effects and environment protection effects.

Boilers with Drainage， Deaerator Gas （Steam） Exhuast， Turbine Shaft Sealing Steam，Hot Water Center

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.10.010

汪积璜：（1968-），男，热能工程师，曾在多家热电厂任职，目前在上海中隆纸业有限公司热电厂担任生产、技术与节能管理工作。