垃圾焚烧发电厂给排水设计及分析

杨 雪

（上海康恒环境股份有限公司，上海 201703）

近年来，在“垃圾围城”日益严峻的形势下，垃圾焚烧发电作为“减量化、无害化、资源化”处置生活垃圾的最佳方式，引起国家高度重视与关注，是我国乃至世界近10年解决无地可填埋局面的最主要方式[1-2]。

1 垃圾焚烧发电厂的用水简介

在垃圾焚烧发电厂中，水管就像人的血管，汩汩流动，遍布“全身”，是维持垃圾焚烧发电厂运行不可或缺的重要部分。我国水资源分布不均匀及短缺，保持设计垃圾焚烧发电厂的水量平衡尤为重要。

垃圾焚烧发电厂与常规火力发电厂有很多相似的地方，比如：均需要大量的用水；均是将固体燃料在焚烧炉炉膛内燃烧，释放出热量作为发电机的原始能量，剩余的残渣和烟气经处理达标后排放等。垃圾焚烧发电厂与常规火力发电厂也有很多不同的地方，比如：常规火力发电厂燃料主要为燃煤，垃圾焚烧发电厂使用垃圾作为燃料，不仅能够减少垃圾90%的体量，解决填埋场的危机，还能将“无用的”垃圾转化为“有用的”电能，创造可观的经济价值。

垃圾焚烧发电厂主要的用水分为工业用水和生活用水两部分。生活用水水源主要为市政自来水，水量不到生产用水的1%，故文章不予讨论。垃圾焚烧发电厂的生产水源，主要为地表水。

2 垃圾焚烧发电厂给排水设计项目实例

2.1 垃圾焚烧发电厂常规用水量设计

在进行垃圾焚烧发电厂废水综合治理之前，需通过水平衡测试对全厂的用水情况进行摸底，为后期节水用水、废水综合治理、废水分级、分类循环利用过程提供技术指导。测试内容如下：（1）全厂原水总消耗量及用水调查。包括总取水量、用水量、循环水量、回用水量、消耗水量、排放水量等，计算全厂发电耗水量、回用水率等。（2）各分系统耗水量的测定。包括低压工业水系统、杂用冲洗水系统、脱硫工艺用水、生活用水、消防用水等。（3）排放废水量、回用水量的测定、测试废水处理系统的水量及处理后清水的回用、排放水量[3]。

以浙江某规模为1500t/d的垃圾焚烧发电厂为例，对其生产用水进行分析，此项目生产水源采用地表水，经过一体化净水器净化后，进入工业消防水池，供应厂区内的冷却塔补水。因为此垃圾焚烧发电厂采用湿法技术及减湿脱白技术，所以冬季的用水量可作为最不利用水的季节来讨论，主要用水：（1）循环冷却水。供水对象为1台35MW汽轮发电机组、空冷器、冷油器及烟气湿法系统、烟气脱白减湿系统、污泥干化系统。总循环冷却水量为227040t/d（即9460t/h）。

（2）厂房内辅机的工业冷却水。经冷却塔后循环再利用。该部分循环用水主要包括汽机间的高压给水泵冷却水，闭式冷却水装置、炉排液压装置、一次风机冷却、冷冻式干燥机冷却水、污泥凝结器冷却水等。总用水量为3880t/d（161t/h）。（3）工业新水用水量。主要包括循环水补水、厂区绿化用水及道路冲洗水等。绿化定额按照1.5L/（m2·d），约35m3/d。道路冲洗约20m3/d，主厂房冲洗地面用水约12m3/d，栈桥及卸料大厅冲洗用水约12m3/d，循环水补水3838t/d，工业新水总用水量为3952t/d。（4）回用水用水量。厂区对于用水水质要求较低的烟气净化系统工艺用水、石灰浆制备用水、飞灰稳定化用水、出渣机冷却用水及定排降温池冷却用水等使用冷却塔洁净的排污水，该部分用水量为1202t/d。剩余未回用的冷却塔排污水、化水制备反冲洗水送至场外污水管网。石灰浆制备用水采用渗沥液处理站、洗烟废水处理站、脱白减湿废水处理站产生的浓缩液，该部分水量共计154t/d，不能被消耗的浓缩液回喷焚烧炉。

2.2 垃圾焚烧发电厂常规进水净化流程设计

一体化净水装置和城市供水厂的净化流程相同，包括混凝池、沉淀池、过滤池、反冲洗装置等。其主要工艺段介绍如下：（1）混凝池。投加混凝剂的原水由进水管进入混凝池内，使水中的悬浮物和混凝剂充分接触反应形成矾花。（2）沉淀室。水经加混凝剂混凝后形成矾花，流到设备的沉淀池内沉淀，沉淀池采用斜管沉淀法，经过梯形斜板沉淀室沉淀完成后固液分离，沉淀下来的污泥排入泥斗送至污泥处理站处理。（3）过滤池。经沉淀后的水流到过滤池过滤，滤池结构：底部为布水管，中部为石英砂，上部为无烟煤。过滤速度为10m3/h，最后清水流到工业水池内供厂区使用。过滤池反冲周期为12h左右，反冲时间为5～10min。反洗及排泥水进入沉淀池，上清液回流至净水器再处理，污泥主要为泥沙沉积，定期清挖后送至垃圾仓焚烧。

2.3 垃圾焚烧发电厂冷却塔形式选用比较

水的冷却系统有直流式和循环式，循环式系统有开式系统和闭式系统，综合考虑水的冷却效率和对环境的影响，电厂冷却水系统一般采用“机械通风冷却塔+循环水泵”和“自然通风冷却塔+循环水泵”两种方式，以上两种供水方案比较如表1所示。

表1 循环冷却用水供水方案比较

从技术性角度分析，以上两个方案均可满足要求；从经济性角度分析，方案二一次性投资费用较高，而综合年费用值比方案一略低。另外，方案一占地面积小，配置灵活，可满足近远期不同规模的规划，而方案二土建费用高，占地面积大，施工要求高。综上所述，该工程推荐采用方案一，即“机械通风冷却塔+循环水泵”的循环水供水系统。

2.4 该项目实例给排水设计优缺点分析

（1）该项目给排水设计的优点。①浙江区域地表水资源丰富，该项目充分利用附近地表水资源作为生产水源，与使用市政自来水相比价格较低，与使用地下水相比，对水资源环境污染更小，并易于处理。②循环水补水在工业消防水池中储存了8h的水量，一旦取水泵房检修或地表水处于旱季无法满足厂内用水量需求，就能够使用水池内的储备水来保证该垃圾焚烧发电厂的正常运行。③该项目采用冷却塔排污水供应洗涤塔补水、反应塔冷却水、石灰制浆、飞灰稳定化、出渣机冷却水、定排降温冷却用水，这样合理复用排污水，可显著减少排入市政污水管网的水量。④采用“机械通风冷却塔+循环水泵”的循环水供水系统，可以满足综合费用低、占地面积小、冷却性能好的要求。⑤该项目设计了3台循环水泵，3用0备，既满足了规范要求，又可减少前期设备的投资。⑥该项目进厂物流通道总面积约为4000m2，前15min收集初期雨水，计算雨水流量为120m3/次。故在厂区内设置初期雨水收集池，有效容积200m3。初期雨水进入厂内渗沥液处理站，经处理达标后在厂内回用。由于雨水管道的最终出处为地表水，因此处理水质较差的初期雨水后可有效减少对该区域及河流下游区域的水资源的污染。⑦为了控制循环冷却水系统内引起的结垢和腐蚀，避免微生物及藻类生长繁殖，保证设备的热交换效率，延长设备使用年限，以达到安全运行、节约能耗、节约用水的目的，该项目采用了循环水水质稳定措施，在系统中投加阻垢缓蚀剂。

（2）该项目给排水设计的缺点。①真空泵冷却水、液压站冷却用水、一二次风机冷却水、冷干机冷却水等与后期实际厂家的用水相差较大，造成水泵的选用和水池的容积有一定的偏差。②道路冲洗用水、主厂房冲洗地面用水和栈桥及卸料大厅冲洗用水等使用了工业新水，此部分用水可采用清洁的废水排水，以达到最大化利用水资源的目的。③根据实际项目调查，空压机冷却水采用闭式循环水冷却较好，采用开式循环水进行换热，可减少空压机管道的水垢生成、延长空压机清洗的周期，保证厂区内发电机的正常负荷运行。④化水制备设备排出的浓水实际出水达到了冷却塔补水的水质要求，可回用至冷却塔补水，充分利用水资源。⑤可将真空泵、其他泵用、液压站、一二次风机、烟气再循环风机、空压机、冷干机、引风机用水改为由工业新水泵供水，其他冷却用水及消耗用水仍由工业冷却水泵供水，以出水作为冷却塔补水。这样可在循环水水质要求较高的设备中使用工业新水，既有效利用了冷却塔补水，又减小了工业冷却水泵的流量参数，降低了造价。

3 结束语

由于垃圾焚烧发电厂在国内实际发展的年限短，可查询的国家规范及图集有限，主要参考小型火力发电厂的规范及标准，因此相关研究人员不仅要研究规范中对于给排水的要求，还应该结合实际工程中的经验和各个地区环保法规的要求变化，来调整并完善垃圾焚烧发电厂的给排水设计。