呼热供再生资源用汽凝结水及热能回收探讨

摘 要：再生资源平均日供汽量4100t，供汽机组日补水量相应增加4100t，加上全厂机组正常日用水量6000t、空冷机组夏季喷淋日用水量2000t、空冷岛冲洗用水日平均150t，全厂每天除盐水总消耗量为12250t，而化学除盐水最大日制水量为10000t，由于再生资源蒸汽凝结水回水水质超标严重，无法回收，造成夏季除盐水用水紧张和回水及其热量浪费。通过分析再生再生资源凝结水水质严重超标原因，有针对性地对用汽设备、供汽管道及回水系统进行治理，实现凝结水和热量回收，降低生产成本，减轻除盐水制水压力。

关键词：回水 热量 回收

中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）02-0282-02

一、前言

内蒙古大唐国际呼和浩特热电有限责任公司2台300MW凝汽式机组， 2011年7月1日两台机组转为为再生资源自备电厂。2009年3月完成对两台纯凝汽式机组供热改造，具备为再生资源公司提供工业用汽的条件。呼热至再生资源供汽为工业用汽，没有季节性，供汽分为两部分，一部分为由汽轮机高压缸排汽供汽的高压汽，设计最大供汽流量为50t/h；另一部分为由汽轮机中压缸排汽供汽的低压汽，设计最大供汽流量为210t/h。

内蒙古大唐国际再生资源公司以托电锅炉煤燃烧后生成的粉煤灰提取氧化铝和矿热法冶炼铝硅合金的工艺技术路线，利用高铝粉煤灰碱石灰烧结法生产氧化铝、电解铝、炭素及铝硅合金，并联产活性硅酸钙及水泥等相关产品。生产工艺流程加热用汽由呼热提供。高压蒸汽主要用于一段脱硅用汽；低压蒸汽主要用于氢氧化钠蒸发站、碳分蒸发站、粉煤灰预脱硅用汽。蒸汽经过各工艺流程凝结后的部分凝结水回至呼热，约占总用汽量的23.5%（1000t/天），回水温度为80～100℃。

二、回水水质超标原因分析

蒸汽管道没有经过冲管，在制造、运输以及安装过程中，不可避免地在系统内存有铁锈、焊渣、铁屑、灰垢和油垢等杂物。

蒸汽管道和高温蒸汽发生反应生成四氧化三铁和氢气，长达3.8公里的蒸汽输送管线，在此过程中新蒸汽在管道内时间较长，携带四氧化三铁的量大大增加，使冷凝水含铁量增加。

蒸汽系统停止后，管道、设备氧化生成三氧化二铁。再生资源生产不稳定，蒸汽启停频繁，每一次投运系统，蒸汽携带管道内的杂物，使每次重新投运后，冷凝水指标明显高于停止前，然后再逐渐降低。

系统存在二次蒸汽冷凝水串入新蒸汽冷凝水的途径，蒸发二次蒸汽冷凝水水位控制不当导致含碱的二次蒸汽冷凝水串入新蒸汽冷凝水。一段脱硅闪蒸器超压，乏汽压力大于新蒸汽压力时，若控制阀门出现内漏或未关严，二次汽冷凝水将反串至新蒸汽管道，致使新蒸汽冷凝水带碱。这一点通过冷凝水检测数据可以看出，导致了返电厂冷凝水碱含量明显大幅升高，且残存在管道内的碱持续对冷凝水产生污染。

正常情况下使用蒸汽冷凝水作为减温水，由于冷凝水温度较高，减温水泵有汽化现象发生，或冷凝水量小时，向减温水箱内补充未经过处理的生水作为减温水以降低减温水温度或补充减温水箱减温水，这些未经处理的水，直接和蒸汽混合，使蒸汽冷凝水硬度，碱、硅、铁各项指标升高。

三、回水水质超标原因确认

对再生资源侧和呼热侧回水进行化验，再生资源侧、呼热侧回水水质指标波动大，无明显规律性，硅含量在100～400μg/L，铁含量在20～360μg/L，硬度5～390μmol/L，电导5～260μS/cm。

制做供汽管道蒸汽凝结罐（见附图一），对供汽管道末端进行取样化验，通过电厂侧供汽管道疏水水质化验（水质见附表一）可知：再生资源供汽系统管道在电厂侧没有造成蒸汽污染，而是供汽经过再生资源各工艺用汽凝结产生的凝结水时受到污染，导致凝结水回水水质不合格。

再生资源公司的蒸汽管道投运前没有进行供汽管道吹扫，虽然投运较长时间，但难免仍有部分杂物存留。在减温减压器检修时，发现减温减压阀内有焊条头，小石子，而且减温减压器疏水管几乎全部堵死。这些长期残留在蒸汽系统中的杂物、硅酸盐等杂质，影响蒸汽的品质，造成蒸汽冷凝水的硬度、硅含量升高。换热设备和冷凝水管道内残存的杂物同样造成蒸汽冷凝水的硬度、硅含量升高。

通过以上方式确认，再生资源回水水质超标的主要原因如下：

1.用生水作为供汽减温水，长期持续污染蒸汽，造成蒸汽冷凝水的硬度、硅含量升高。2012年8月，督促再生资源公司改造供汽减温减压站减温水系统，停止使用生水减温，供汽凝结水硬度和硅酸根含量明显下降，但仍不符合直接回收至机组凝汽器的标准。

2.蒸汽经过各工艺冷却器后，冷却器内漏造成凝结水污染。

四、确定回收方案

1.回收系统的设计

回水经过回水冷却器，用主机凝结水进行冷却后，回水温度降至40～45℃，通过除铁器过滤后，根据回水水质的不同，可回收至机组凝汽器、化学水处理系统、循环水冷却塔（回收系统见附图二）。当回水水质符合凝结水水质控制标准（见附表二）时，回水经过水封筒直接回至机组凝汽器作为补水；当回水水质符合阳床入口水质控制标准（见附表三）时，回至化学水处理除碳水箱，经阳床、阴床和混床后成为合格的除盐水。当系统重新投运或受到再生资源污染，回水水质不符合阳床入口水质控制标准时，直接回至循环水水塔作为循环水补水。

2.托电及再生资源公司还需在以下方面加强管理，保证回水稳定回收

2.1再生资源公司方面，首先从管理入手，控制好二次蒸汽冷凝水水位，避免串入新蒸汽冷凝水。

2.2综合利用冷凝水余热，可考虑料浆槽加热、管道伴热、采暖等，使冷凝水温度适宜作为减温减压站减温水的温度，停止使用未经处理的工业水作为减温水。

2.3更换蒸汽减温减压装置及其前、后积垢管道，消除积垢对蒸汽持续污染。

2.4对用汽设备进行全面检查，消除换热器内漏，避免凝结水污染。

2.5再生资源公司逐步提高凝结水水质，满足直接回收至机组凝汽器条件。

2.6调整回水温度调整门，维持再生资源回水冷却器出口温度在35～45℃范围内，需要调整除氧器水位时，优先使用除氧器上水调整门进行调整，除氧器上水调整门全关后，除氧器水位仍高时，再使用再生资源回水温度调整门进行调整，再生资源回水严禁超过50℃，保证化学制水设备的安全运行。

2.7提高供汽系统及设备运行可靠性，避免发生供汽中断，系统投停引起水质波动。

2.8在无法满足回收至机组的情况下，进行降级回收化学制水的除碳水箱，通过除盐系统处理后变成合格的除盐水。

五、回水回收后的效果验证与效益分析

1.效果验证

再生资源回水回收后，除盐水箱储水量明显升高。回水经过回收系统后，水温控制在50℃以下，即可满足化学制水设备的运行要求，同时避免了回水排至水塔导致循环水温升高的问题（运行工况图如附图三）。

六、总结及下一步打算

在公司领导的组织下，相关专业人员群策群力，探讨回水方案，将困扰托电两年多的问题得到解决，在实际的改造过程，本着向成本控制要效益的思想，原本需要敷设管道2450米工程量，经过优化设计后只需敷设管道180米，节约投资成本300余万元，有效的降低了成本，缩短了工期。运行以来，蒸汽回水回收率高达95%，按照日平均回收水量1000吨计算，每年可节约费用715万元。

协助再生资源公司进一步提高回水水质，实现直接回收到机组，简化回收流程和系统运行方式，提高运行经济性。

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