水泥线配套余热发电水资源再利用

任彦昭

（南京西普水泥工程集团有限公司，江苏 南京 210031）

0 引言

随着经济的发展和人口的增长， 人类对水资源的需求不断增加， 再加上存在对水资源的不合理开采和利用， 很多国家和地区出现不同程度的缺水问题，这种现象称为水资源短缺。

水泥工业属于高能耗行业， 同时伴随着大量水资源的消耗。 国内很多水泥厂已经出现由于水源供水不足而影响生产的状况， 而同时在水泥生产过程中又有大量的废水外排，污染周围的环境。因此厉行节约用水，综合利用水资源、减少废水外排已成为水泥厂提高效益、 实现可持续发展的必然选择[1]。

针对这种水资源短缺现象的越来越严重，通过在实施的水泥线配套余热发电国内外项目中进行了不断的尝试，并取得了良好的效果，不仅解决了水资源短缺的问题，同时降低了业主用水费用，达到了双赢的效果。 针对成功项目的案例，简要分析通过水泥线配套余热发电系统废水的回收和再利用的主要工艺设计思路。

1 水泥线配套余热发电系统废水的主要来源

水泥线配套余热发电系统的废水主要分为工业废水和生活废水，其中工业废水占比较大，约占总废水量的85%~90%， 主要来自于循环水冷却塔排污、余热锅炉排污、化学水处理排污、疏水箱和射水箱排污等。

循环水冷却塔的废水主要来自于日常排污和大修或冷却塔水质通过加药调节也不能达到标准水质时的更换；余热锅炉的废水来自于日常定排和连排的排污及锅炉检修时的排污；化学水处理排污主要来自于RO 膜浓水和反洗的排放，石英砂和活性炭过滤器反洗排放，混合离子交换器再生排放；疏水箱排污主要来自于日常的排污及余热发电系统起机暖炉等时的排污；射水箱的排污主要来自于日常的排污及发生异常时需提升真空度，增加排水量的情况，这部分的排水量还是非常大的。

2 水泥线配套余热发电系统废水的再利用情况

常规收集方法是： 将所有废水收集到调和池，调和池中的水质根据运行的变化情况加入适当的阻垢剂，杀菌剂，以使得出水水质指标达到：总硬度： 117 mg/L 以CaCO3计，pH=7.3~8.0，浊度：28~30 mg/L， 温度:30~32 ℃，COD:50~65 mg/L，BOD5:8~10 mg/L，冷却水水质要求：电导率＜1 000 μs/cm，悬浮物＜20 mg/L，pH：6.5~9.5，总硬度＜250 mg/L 以CaCO3计，即可用水泵加压输送至水泥生产设备或电站循环冷却用水，也可用于出入口车辆的冲洗、厂区路面的喷洒、厂区绿化等。 监测结果见表1。

表1 监测结果单位：mg/L

更有效的收集方法是：分类收集法。其一，应用于射水箱溢流的工业水作用是降低射水箱温度以提高汽轮机的真空度， 其并没有与其他水质等结合，水质基本与输入的工业水水质无异，故可直接收集作为电站循环水用，目前常采用新增中水箱，中水泵的形式收集射水箱溢流，并将其输送回循环水池作为冷却塔的补充水使用；其二，锅炉的排污在收集过程中，因其排放的污水温度较高，如果直接排放会影响其他废水的水质，因此需增加排污降温井使其温度降至常温后在收集，同时能沉淀一少部分沉积物；其三，疏水箱的排污，锅炉的排污，中和池的排污，冷却塔的排污可根据实际情况将其汇集到一起，经过调节加药后作统一处理；最后，生活污水的排污需要增设无动力免维护型生活污水处理器处理后再排放。 这样分类处理不仅可以减少损耗，还能达到节能等目的。

以在柬埔寨某厂水泥线配套6 MW 余热发电项目为例，日常废水量水量为：循环冷却塔45 t/h，两台余热锅炉约0.7 t/h，化学水处理废水约1.5 t/h，疏水约1 /h，射水箱冷却的工业废水约30 t/h，累积日常废水总量为78.5 t/h，如图1 所示。

图1 在柬埔寨某工厂水泥线配套6 MW余热发电项目日常废水量

紧急或特殊情况下每天废水量为：冷却塔大修一次性更换时废水量约950 t， 两台余热锅炉大修一次性更换时废水量约70 t，疏水为48 t，射水箱冷却废水约1 200 t，如果遇到不利情况，废水的量还是很庞大的数字。

柬埔寨属于热带季风气候， 年平均气温在29~30 ℃，5~10 月为雨季，11~次年4 月为旱季， 因此为做好旱季缺水的重要措施， 南京西普水泥工程集团有限公司在厂区中建立1 000 m 调和池， 并在厂区周围开挖约17 口井，这些措施可缓解水资源短缺问题。 从排污水的水质情况入手， 对废水进行分类处理。 首先， 射水箱溢流排污主要的水源来源于工业水， 此部分废水的产生主要是因射水箱相关系统由于射水抽汽器采用抽取射水池的水进行循环， 在凝汽器中抽出的通常是空气和水蒸气的混合气体，有很多水蒸气凝结成水进入射水池中， 使射水池中的水温升高， 而射水池中水温高低对射水喷射器抽气效果起決定性作用， 因此只有定期向射水池中加入冷水，排出热水，才能保持较低的射水池水温，故射水池在水温升高后不断的补充工业水降低水池中的温度，因此，射水箱的溢流水量非常大，因此部分水来源基本都是工业水， 可将其直接回收输送至循环水池，作为循环冷却塔的补充用水，南京西普水泥工程集团有限公司在此系统中增设中水箱和中水泵，将收集的废水直接输送回至循环水池中， 这样不仅一方面用最节约的再利用过程收集并利用射水箱的废水， 另一方面作为循环水池的补充又可以减少循环水池的补水用量， 达到节约水源和能源的双重目的，此过程在柬埔寨处于旱季缺水时尤为明显。

其次，剩余冷却塔排污，两台余热锅炉的排污，化学水处理车间排污及疏水总和约48.5 t/h， 此部分的水质均是经过加药等过程后的，因此，由于原处理时加药量以及排放量的波动影响，水质情况会有所波动，不易处理，因此，对于此部分废水水泥线收集的废水一起采用集中收集到一个容量约1 000 m 的调和池。

再次，考虑最不利的紧急情况，同样分两个方面。一方面，由于操作波动的影响，导致射水箱内温度升高，需增加射水箱补水量来降低射水池温度以提高真空度时， 射水箱的溢流排污量最大可达50 t/h，此部分仍可由中水箱收集，井中水泵直接输入到冷却水池做补水用。 另一方面，冷却塔大修一次性更换时废水量，两台余热锅炉大修一次性更换时废水及紧急疏水时将其同样收集到1 000 m 的调和池中。 根据每天检测的实际水质情况加药后，处理得到可循环利用的水。该部分可用于电站冷却塔的补充用水，水泥线冷却水池的补充用水，水泥线预热器增湿塔的喷淋用水，厂区绿化，门口洗车装置的用水等多个方面。

3 结语

“建设资源节约型社会” 是世界各国想要建立的社会，也是我国一直要奋斗的目标。如何让“余热余汽”发挥“余热”，降低运行的经济成本，做更有益于环境发展的事情，成为余热回收工程的需要前行的目标，其中常用的作为以水介质的余热发电系统中废水的利用成为发挥“余热”的重中之重。 因此，因地制宜的以最低成本的回收措施，使得水资源的最大利用，南京西普水泥工程集团有限公司在柬埔寨项目的实际案例得以证明，水资源的再利用不仅解决在旱季因地下水位急剧下降造成的水资源严重不足的危机，同时减少了污水的排放，带来了良好的经济效益和环境效益。