摘要：燃煤锅炉的定期排污水由于排污率的要求具有排量大，热量高的特点。合理回收利用定排污水对热电厂节约能源和环境保护起着重要作用。新疆某热电生产部锅炉车间在高负荷运行时会投入三台锅炉同时运行，目前计划将备用的另一台锅炉也投入运行中，这将会产生更多的排污水。大量的排污水的余热没有得到有效的利用，造成能源的浪费，因此研究锅炉排污水余热的回收再利用具有重要的意义。本文研究讨论了如何充分利用锅炉定排污水的途径，面对机遇和挑战，能否把握好每一个能源再利用的环节是我们面临的新的一个技术攻关课题。
关键词：锅炉定排；热量回收；汽水回收；节能减排
0引言
在自然循环锅炉中，锅筒中的炉水不断受热蒸发浓缩，水中的杂质不断析出。为了降低炉水中盐，碱的含量，以及其他不溶性杂质，保证炉水品质，必须进行炉水的排污[1]。新疆某热电生产部锅炉的炉水现有的排污方法有连续排污和定期排污两种方式。第一种方式连续排污，是将锅筒中炉水表面处的水连续排出，这部分炉水含盐浓度较大，从而达到锅筒中的炉水含盐浓度在允许的范围内[2]。连续排污水通过一级连排扩容器和二级连排扩容器完成汽水分离，将乏汽进行回收利用，污水则排到定排联箱，再由定排联箱排入定排扩容器。第二种方式是定期排污，根据炉水品质，定期的从锅炉水冷壁底部排出不溶性沉淀物，其特点是定期启动定排系统，排污持续时间短，排放量较小。目前该热电生产部存在的问题是对于连续排污水和定期排污水所具有的热能回收考虑不全面，虽然对连续排污水进行了乏汽回收，连排污水经过两个连排扩容器，闪蒸后形成的二次蒸汽被引入除氧器中进行了蒸汽的余热利用。但是二级连排扩容器的出口水温为104℃，大量的高温排污水经过定排扩容器后，直接全部排入冲渣沟，热量没有回收利用。该热电生产部现役锅炉3台，总装机容量1040t/h，今年计划将容量为220t/h的2号炉投入运行。#3~5号三台锅炉，在额定工况下每小时连排污水量26吨，但是随着锅炉负荷的不同，连排污水量也随之增加或者减少。三台锅炉连排排污水经过两次闪蒸后排放量大约共为18t/h，一年（365天）约16万吨。本文从节约能源，降低成本和环保的角度出发，提出了三种有效利用锅炉定排污水的途径，一是排污水用于水暖采暖系统的补水，二是将污水排入锅炉的捞渣机水封作为冷却水，三是因为锅炉排污水呈碱性，故可将其引入烟道中用于烟气冷却及脱硫。
1研究思路和技术方案设想
三期二级连排扩容器出口水温是104℃（0.02MPa工作压力下的饱和水温度），直接排出，不仅造成了大量热能的损失，而且高温污水直排也会对环境造成污染，长时间直排高温污水甚至会损坏金属管道，增加维修成本。因此回收再利用排污水具有很大的研究价值。定排污水是经过两次闪蒸进入定排扩容器的，这部分污水含溶解固形物浓度比炉水中的高，不适于蒸汽锅炉再直接回收利用。但其温度较高，想要利用排污水的热能。一种方式将排污水降温后再利用，可以与化水车间供给的常温除盐水进行热交换，然后将换热后的排污水送至化水车间进行软化处理，可达到循环利用的目的。或者可将剩余排污水引至工艺装置的伴热系统中，然后根据热交换后排污水的温度情况，将其排入锅炉捞渣机水封中，或者排入硫铵车间水洗罐中进行烟气冷却及脱硫。另一种方式是直接将排污水用于水暖采暖系统。
2将定排污水热能用于采暖系统
排污水的温度高，可用于热水采暖系统的补水[3]。目前该热电生产部门采用水暖的水源为除盐水。冬季水暖系统供暖时循环利用除盐水，但因为有漏量需不断供给，除盐水供给量为15t/h，冬季过后，除盐水将会被直接排入地沟。除盐水虽然可以减缓管道的腐蚀，也可避免加入过多的防腐防垢药，但水暖采暖系统使用过多的除盐水未免是“大材小用”。考虑到锅炉排污水的PH一般在10左右，属于碱性水。所以将其用于供暖系统的补水，既可以防垢防腐，也不会对采暖系统构成危害。并且将高温碱性排污水作为供热采暖系统的水源的方法，可以实现排污水热量的完全回收。排污水量要小于采暖循环水量，由于排污水的品质远比生水品质要好得多，且冬季采暖周期过后，采暖利用过的除盐水会排入地沟，故可采用混合加热的方式，将排污水直接引入水暖采暖热网系统中。本部门水暖使用的换热方式是13号双减提供的蒸汽加热常温除盐水，加热后的除盐水被送到热用户，蒸汽耗量为0.5t/h。而三期两台锅炉定排排污水排放量约为12.16t/h，排污水的水温约为104℃（不考虑各项损失）。水暖采暖系统用排污水代替除盐水后，蒸汽用量的计算公式如下：除盐水供给量/耗蒸汽量=定排排污水量/（耗蒸汽量－节能后用汽量Djq）即15t/h÷0.5t/h=12.16t/h÷（0.5－Djq）t/hDjq=0.1t/h因此可减少0.5t/h－0.1t/h=0.4t/h的蒸汽耗量。
2.1节约成本计算
采暖全周期为10月至下一年的4月共六个月时间，若将排污水用在采暖系统中，可节约蒸汽量：0.4×24×30×6=1728吨/半年，折合标煤量为：1728×0.1286=222.22tce/半年。节约除盐水量：12.16×24×30×6=5.25万吨/半年，折合标煤量为：5.25×10000×0.0857=4499.25kgce=4.5tce/半年。
2.2锅炉排污水的回收
热力计算：数值取值原则如下：锅炉排污水取值，温度和压力分别为平均值。排污水用于采暖系统时热量可以全部回收。按照二级连排出口水压力0.02MPa，对应的饱和水温度104℃计算。利用焓熵图可直接查出被吸收利用的排污水焓值。锅炉连续排污率1.9%（约8t/h），定期排污率和阀门泄漏率0.5%（约2t/h）则锅炉各项排污率总会为1.9%+0.5%=2.4%锅炉排污水量为Dp=410t/h×2.4%=9.84t/h二次蒸汽量计算公式如下[4]：锅炉连排污水闪蒸后出口压力0.02MPa，由上图可得，该压力下的饱和水焓251.43kJ/kg，闪蒸压力下蒸发汽焓2357.5kJ/kg。
3定排污水用于捞渣机水封冷却水
捞渣机水封的作用一是构成炉膛底部的密封，防止空气进入，影响炉膛燃烧稳定性以及炉膛内的氧含量，二是起到冷却炉渣的作用。目前给捞渣机水封供冷却水的水源有工业水和消防用水。冷却水的水温在20℃左右，需要连续不断的往捞渣机水封中供水，来达到冷却炉渣的目的，冷却过后的渣水将排入渣沟。定排污水的品质远比工业生水品质好，因此如果可以将这部分的工业冷却水用定排污水来替换，既可以达到废水回收利用的目的，还可以节约成本。加拿大多伦多大学土木与矿业工程系的学者，2021年发表了一篇文章[5]，该研究表明，燃煤锅炉排污炉水经过硅酸钠预处理后可作为水泥砂浆混合物中的粘合剂，此研究证明了在水泥回填中应用排污盐水的可行性。由此启发，将本单位高温的定排污水经过与化水车间供给的常温除盐水进行热交换，将排污水温度降到25℃以下后，直接排入捞渣机水封中，作为冷却水应用。一方面减少了工业冷却水用量，另一方面还有可能可以提高炉渣的品质，达到“变废为宝”的功效，这一点需要进一步的实验验证。
4定排污水用于烟气脱硫
本节再次从锅炉排污水的碱性特质出发，想通过排污水的性质达到烟气脱硫的目的。排污盐水中的碱度常以钾（K+），钠（Na+），镁（Mg2+），钙（Ca2+）的化合物，重碳酸化合物和磷酸化合物等形式存在。直接排出会对环境造成污染，不符合环保要求[6]。将排污水用雾化喷嘴喷淋的方式喷入锅炉尾部烟道中，即可节约脱硫剂的用量，又可起到以废治废的作用。排污水中的氢部水动力，改善换热效果。②增加后棚管，后集箱。通过后集箱和连通管与后管板水侧相连，水侧的水通过后连通管到达后集箱，后集箱向后棚管供水，形成局部水循环，吸收高温区的一部分热量，降低后管板和管头的温度，，改善后管板及管头传热。③烟管与后管板的连接工艺，建议采用先焊后胀工艺。伸出管板的管头最好做180°扳边，降低由于管头太长引起的高温过热。④对后管板高温区进行热喷涂技术处理，增加表面耐热功能。
5改造效果和建议
通过技术分析和技术改造，使该炉水循环得到了合理的组织设计，后管板和烟管管头在改造后运行中再没有发生裂纹问题。经能效检测，排烟温度降低了30℃，热效率提高了2%，提高了锅炉运行的效率，增加了运行安全可靠性，满足了使用单位供热参数的要求。同时建议：（1）使用单位加强运行管理，在水质指标符合水质标准的情况下，要根据环境温度的变化，在保障供、出水温度达到运行参数时，要调节燃烧器的燃烧，持续增加或减弱燃烧。（2）在高负荷时，合理排污、规范排污。严格控制补给水量在系统容总水量中的百分比，避免增加锅炉的不必要热负荷。
参考文献
[1]《传热学》中国建筑工业出版社.
[2]《供热工程》中国建筑工业出版社.
[3]《锅炉计算手册》辽宁科学技术出版社.[4]《工业锅炉技术管理手册》东北工学院出版社.
作者:阿依努尔 • 阿力木
