垃圾焚燒電廠水資源綜合利用及廢水零排放的研究

任 浩

(廣州環(huán)投福山環(huán)保能源有限公司，廣州 511363)

0 引 言

廣州市第三資源熱力電廠位于廣東省廣州市黃埔區(qū)新龍鎮(zhèn)福山村蘿崗福山循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園園區(qū)的北部，項(xiàng)目用地紅線面積76 728 m2，折合約115.2畝；項(xiàng)目配置了6臺(tái)750 t/d焚燒爐，及4臺(tái)25 MW空冷凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，日最大處理4 500 t垃圾，年處理生活垃圾133萬(wàn)t。本項(xiàng)目分為生活用水和生產(chǎn)用水兩部分，由三級(jí)加壓泵站及管線組成，供水管線全長(zhǎng)約5.6 km。生活用水取至廣汕路自來(lái)水管，生活用水規(guī)模為0.28萬(wàn)m3/d(含輸水管漏損量)。生產(chǎn)用水取水規(guī)模0.19萬(wàn)m3/d金坑水庫(kù)水+0.3萬(wàn)m3/d園區(qū)污水廠再生水。

1 研究主要內(nèi)容

自來(lái)水經(jīng)過(guò)三級(jí)加壓泵站輸送，成本很高，加之金坑水庫(kù)常年缺水，水資源綜合利用及廢水零排放的研究具體非常重大的意義。經(jīng)對(duì)廠區(qū)進(jìn)行全面排查，通過(guò)專業(yè)分析論證，認(rèn)為水資源未能實(shí)現(xiàn)綜合利用主要有以下因素：中水系統(tǒng)、生活水系統(tǒng)、滲濾液輸送系統(tǒng)、濃縮液回用、屋面排水等系統(tǒng)不完善，不能滿足生產(chǎn)需求，耗費(fèi)人力物力，造成資源浪費(fèi)，且運(yùn)行可靠性低。

針對(duì)廣州市第三資源熱力電廠投產(chǎn)后各系統(tǒng)及設(shè)備存在不經(jīng)濟(jì)性，開展新設(shè)備、新工藝的研究，在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改造，研究節(jié)能性新工藝，有效降低機(jī)組水耗，提高水資源利用率，并達(dá)到廢水零排放。

1.1 優(yōu)化完善化水實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

梳理全廠各區(qū)域、各系統(tǒng)排放口水源，對(duì)各個(gè)排水水源進(jìn)行水量和水質(zhì)的分析，對(duì)高、低濃度水和可再生水進(jìn)行分類收集管理，合理利用，廢水減量。

1.2 全廠用水規(guī)劃

逐個(gè)盤查每個(gè)用水用戶，對(duì)每個(gè)用戶的水質(zhì)要求、用量進(jìn)行摸底，針對(duì)不同用戶需求規(guī)劃用水，通過(guò)完善給水管道或者增加水箱等措施實(shí)現(xiàn)；委托專業(yè)隊(duì)伍做全廠水平衡試驗(yàn)。

1.3 中水供水系統(tǒng)改造及回用規(guī)劃

更換大流量、高揚(yáng)程的中水泵，增加中水罐液位計(jì)，增加泵出口母管壓力，增加中水供水系統(tǒng)DCS畫面等。掌握制漿、出渣機(jī)補(bǔ)水、刮板機(jī)補(bǔ)水、飛灰固化、綠化、沖洗道路以及廁所用水等實(shí)際需求和影響。

1.4 廠區(qū)生活水用水保障系統(tǒng)及給水泵電纜橋架改造

廠區(qū)生活用水，是必須保障的水源之一。由于電廠位于廣州市黃埔區(qū)新龍鎮(zhèn)福山村，地理位置高，自來(lái)水管線布置長(zhǎng)，經(jīng)常存在廣汕路施工被挖斷，造成的生活區(qū)和廠區(qū)不定時(shí)停水現(xiàn)象，而現(xiàn)有生活水儲(chǔ)存容量有限，一期項(xiàng)目?jī)H配置3×20 m3生活水箱、生活水泵(18 m3/h)、管路及輔助設(shè)備來(lái)保證項(xiàng)目車間、科教中心、綜合樓、消防水、化學(xué)制水、廠區(qū)綠化及園區(qū)等多個(gè)用戶的生活用水任務(wù)。用戶多，儲(chǔ)備少，不能確保停水期間生活水的連續(xù)供應(yīng)。

1.5 生活水增壓泵改造及化水車間增加中水清洗設(shè)施

廠區(qū)的生活用水，水源從水廠通過(guò)約300 mm生產(chǎn)用水主管道分支接入到高約60 M的水池，通過(guò)勢(shì)位差提供全廠的生活等用水。因主管道用水范圍大，生活用水因?yàn)橹鞴艿赖膲毫p，經(jīng)常不能上水到生活用水水箱，造成經(jīng)常性的停水現(xiàn)象，而且通常發(fā)生在用水高峰期。為滿足廠區(qū)生產(chǎn)用水需求,擬在#3泵站安裝兩套增壓泵。

化水車間無(wú)專用的清洗水?，F(xiàn)有的是在濃水泵出口接一根臨時(shí)管，沖洗清潔工具時(shí)會(huì)有大量的水遺留在車間地面，且加藥系統(tǒng)旁無(wú)沖洗水，若出現(xiàn)藥品泄露，無(wú)法及時(shí)沖刷處理。濃水現(xiàn)主要輸送至降溫水池且水量有限，不能保證車間用水，臨時(shí)管道對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行存在一定隱患。接一根中水管道至化水車間作為清洗水管路，并增加清洗設(shè)施,保證了化水車間的清洗水使用，維持了車間地面的干凈整潔，創(chuàng)造了良好的現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，同時(shí)也消除了設(shè)備的隱患。

1.6 濃水回噴工程

濃縮液回用到爐渣冷卻，由于濃縮液量較大，爐渣冷卻消耗不完，為了避免環(huán)境污染事件，同時(shí)達(dá)到污水零排放的要求，把濃水接到爐膛回噴。

2 具體實(shí)施方案

2.1 優(yōu)化完善化水實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

采購(gòu)分析所需儀器藥劑，梳理全廠各區(qū)域、各系統(tǒng)排放口水源，對(duì)各個(gè)排水水源進(jìn)行水量和水質(zhì)的分析，對(duì)高、低濃度水和可再生水進(jìn)行分類收集管理，合理利用，廢水減量。

2.2 全廠水平衡試驗(yàn)

(1)本次水平衡試驗(yàn)為期30天，水平衡測(cè)試期間，電廠各機(jī)組均為常規(guī)運(yùn)行方式，垃圾焚燒量、發(fā)電量基本穩(wěn)定，水平衡測(cè)試期間焚燒總量日均值為4 096.9 t，發(fā)電量日均值為1 993.8 MWh，全廠水量不平衡率為0.56%，符合DL/T 606.5-2009《火力發(fā)電廠能量平衡導(dǎo)則 第5部分：水平衡試驗(yàn)》第6.2條：全廠范圍水量的不平衡率≤±5%的要求，說(shuō)明電廠取用水系統(tǒng)嚴(yán)密性良好，漏失水量較少。

(2)根據(jù)水平衡試驗(yàn)結(jié)果，平衡期內(nèi)，電廠單位發(fā)電量取水量為1.34 m3/(MW·h)，噸垃圾耗水量為0.65 t/t。

(3)根據(jù)水平衡試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，編制了電廠全廠及各分系統(tǒng)水平衡圖；對(duì)電廠的主要用水指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析。

(4)結(jié)合電廠的實(shí)際情況提出了節(jié)水建議，對(duì)水平衡進(jìn)行了優(yōu)化，繪制了水平衡優(yōu)化圖。

2.3 中水供水系統(tǒng)改造及回用規(guī)劃

改造主要內(nèi)容是更換現(xiàn)有中水泵，并增加恒壓自動(dòng)控制功能，主管路保留。新泵采用自吸泵，安裝在北廠煙氣間活性炭羅茨風(fēng)機(jī)側(cè)，變頻控制柜安裝在北廠焚燒線高低壓配電室，管線盡量利用現(xiàn)有管溝橋架。

2.4 廠區(qū)生活用水保障系統(tǒng)、給水泵電纜橋架改造

在北煙氣間1#爐側(cè)(北煙氣間1號(hào)門旁)空地上加裝2個(gè)約50 m3不銹鋼生活水箱(共約100 m3)，在現(xiàn)有生活水管上取用水源，監(jiān)測(cè)生活用水的管道壓力，自動(dòng)補(bǔ)水，并增加一路除鹽水作為備用水源，兩臺(tái)生活水泵采用變頻穩(wěn)壓控制(穩(wěn)壓至0.4 MPa)，保證廠區(qū)內(nèi)生活用水應(yīng)急供給。

2.5 生活水增壓泵改造及化水車間增加中水清洗設(shè)施控制要點(diǎn)

(1)泵及電機(jī)的安裝基礎(chǔ)的尺寸、位置、標(biāo)高應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,混凝土澆筑應(yīng)平整；

(2)設(shè)備不應(yīng)有缺件、損壞和銹蝕等情況,管口保護(hù)物和堵蓋應(yīng)完好；

(3)電機(jī)盤車應(yīng)靈活,無(wú)阻滯、卡住現(xiàn)象,無(wú)異常聲音；

(4)管子內(nèi)部和管端應(yīng)清洗干凈，清除雜物，密封面和螺紋不應(yīng)損壞；

(5)相互連接的法蘭端面或螺紋軸心線應(yīng)平行、對(duì)中；

(6)各緊固連接部位不應(yīng)松動(dòng)，外表清潔完整，符合設(shè)計(jì)規(guī)定和相關(guān)行業(yè)安裝規(guī)范；

(7)所有設(shè)備安裝應(yīng)符合設(shè)備行業(yè)安裝標(biāo)準(zhǔn),電氣設(shè)備電纜敷設(shè)需走電纜橋架,做電纜保護(hù)套管。

2.6 濃縮液爐內(nèi)回噴安裝控制要點(diǎn)

(1)鋪設(shè)滲濾液濃縮液管路至鍋爐本體SNCR噴槍層(標(biāo)高24.2米層)。

(2)從濃縮液管(靠近兩廠的濃縮液管道井)接出DN65，PPH管做為滲濾液濃縮液回噴系統(tǒng)增壓泵的進(jìn)口管，該管道鋪設(shè)需從管道井引出，水泥硬化路面和草坪開溝，引入到廠內(nèi)增壓泵的入口處(井內(nèi)取墻孔200*150，裝閥連接管道，鑿水泥路面取溝200*200*11米，土方取溝300*200*30米，鋪管后蓋鐵板注水泥，開墻孔180*400，引管入泵區(qū))。

(3)該系統(tǒng)各廠增壓泵2臺(tái)(型號(hào):BGF12-10,Q=12 m3/h,H=117 m,P=7.5 kW,電壓380 VAC)一備一用，在0米層濃水母管處，進(jìn)口管連接兩泵，用2套304不銹鋼DN65球閥獨(dú)立控制。

(4)球閥后端安裝2套不銹鋼DN50電動(dòng)球閥(220v 4～20 MA)，再并入回噴系統(tǒng)的主管道上，在主管道上分別安裝壓力表，4～20 MA壓力傳感器，1個(gè)24v 4～20 MA流量傳感器，均裝在兩廠東側(cè)零米層水泵安裝處。

(5)每臺(tái)鍋爐的3條DN50PPH管向上直接引到鍋爐SNCR層噴槍預(yù)留孔處(標(biāo)高24.2米層)，末端與噴槍平行。

(6)每臺(tái)爐在爐本體24.2米層SNCR壓縮空氣母管(氣體混合分配器前)上引出DN25壓縮空氣管，平行于DN50PPH管下方，做為噴槍套筒冷卻風(fēng)管母管，對(duì)應(yīng)噴槍接口處，即SNCR層(24.2米)噴槍預(yù)留孔處，對(duì)應(yīng)每只噴槍裝有球閥，在球閥后分別用?12軟管接入每臺(tái)爐的噴槍安裝位置套管，做為套管冷卻風(fēng)。

(7)噴槍套筒改造?，F(xiàn)有SNCR噴槍套筒未裝有噴槍冷卻風(fēng)，現(xiàn)在套筒上開一個(gè)孔，用?12軟管連接壓縮空氣。

(8)制作、安裝濃水回噴專用噴嘴和連接槍。噴嘴和連接槍為分開獨(dú)立件，采用螺紋連接方式，以便于安裝和更換，制作材料采用不銹鋼，型號(hào)：M18X1.5HPZ15760QZ。

(9)噴嘴要求：為非介質(zhì)霧化，實(shí)心錐形霧化噴嘴，進(jìn)口壓力為0.5 MPa，流量為1～1.5 t/h，顆粒細(xì)度不大于150 μm，夾角60°。

(10)連接槍制作要求：連接槍前長(zhǎng)0.525 m，與快速安裝扣件焊接為一體，連接槍末端為M18*1.5外螺紋，噴槍用不銹鋼金屬軟管連接滲濾液管。

(11)系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩臺(tái)管道泵，一備一用，管道泵(380V 12M3/H 83M 7.5 kW)，泵安裝到兩廠房0米層內(nèi)東墻中間處，每臺(tái)泵獨(dú)立變頻器利用管道壓力控制泵轉(zhuǎn)速。380 V電源取自260 M外的配電房。

(12)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制箱，具有“本地”和“遠(yuǎn)程”控制功能，控制柜供有13條4芯信號(hào)線引致DCS，提供給DCS組態(tài)(由電廠負(fù)責(zé)組態(tài))，日常運(yùn)行管理，主要以中央控制室操作，觀察和控制整個(gè)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程具有設(shè)定道壓力、監(jiān)控流量、泵運(yùn)行切換、控制3個(gè)爐的流量等等。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)垃圾焚燒電廠水資源綜合利用及廢水零排放的研究，完善了中水系統(tǒng)、生活水系統(tǒng)、滲濾液輸送系統(tǒng)、濃縮液回用、屋面排水等系統(tǒng)，提高了全廠水資源利用率，實(shí)現(xiàn)了廢水零排放。滿足了生產(chǎn)需求，減少了人力物力，避免了資源浪費(fèi)，且提高了運(yùn)行可靠性。本公司2019年噸垃圾耗水量為0.77 t/t，2020年噸垃圾耗水量為0.65 t/t，噸垃圾耗水量降低了15.58%。因此，根據(jù)使用水質(zhì)需求不同，將不同級(jí)別的水質(zhì)分別用在不同的工藝設(shè)備上,優(yōu)化用水結(jié)構(gòu)和工藝，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提高工作效率和生產(chǎn)安全。