垃圾焚烧电厂水资源综合利用及废水零排放的研究

任 浩

(广州环投福山环保能源有限公司，广州 511363)

广州市第三资源热力电厂位于广东省广州市黄埔区新龙镇福山村萝岗福山循环经济产业园园区的北部，项目用地红线面积76 728 m2，折合约115.2亩；
项目配置了6台750 t/d焚烧炉，及4台25 MW空冷凝汽式汽轮发电机组，日最大处理4 500 t垃圾，年处理生活垃圾133万t。本项目分为生活用水和生产用水两部分，由三级加压泵站及管线组成，供水管线全长约5.6 km。生活用水取至广汕路自来水管，生活用水规模为0.28万m3/d(含输水管漏损量)。生产用水取水规模0.19万m3/d金坑水库水+0.3万m3/d园区污水厂再生水。

自来水经过三级加压泵站输送，成本很高，加之金坑水库常年缺水，水资源综合利用及废水零排放的研究具体非常重大的意义。经对厂区进行全面排查，通过专业分析论证，认为水资源未能实现综合利用主要有以下因素：中水系统、生活水系统、渗滤液输送系统、浓缩液回用、屋面排水等系统不完善，不能满足生产需求，耗费人力物力，造成资源浪费，且运行可靠性低。

针对广州市第三资源热力电厂投产后各系统及设备存在不经济性，开展新设备、新工艺的研究，在现有系统的基础上进行优化改造，研究节能性新工艺，有效降低机组水耗，提高水资源利用率，并达到废水零排放。

1.1 优化完善化水实验室建设

梳理全厂各区域、各系统排放口水源，对各个排水水源进行水量和水质的分析，对高、低浓度水和可再生水进行分类收集管理，合理利用，废水减量。

1.2 全厂用水规划

逐个盘查每个用水用户，对每个用户的水质要求、用量进行摸底，针对不同用户需求规划用水，通过完善给水管道或者增加水箱等措施实现；
委托专业队伍做全厂水平衡试验。

1.3 中水供水系统改造及回用规划

更换大流量、高扬程的中水泵，增加中水罐液位计，增加泵出口母管压力，增加中水供水系统DCS画面等。掌握制浆、出渣机补水、刮板机补水、飞灰固化、绿化、冲洗道路以及厕所用水等实际需求和影响。

1.4 厂区生活水用水保障系统及给水泵电缆桥架改造

厂区生活用水，是必须保障的水源之一。由于电厂位于广州市黄埔区新龙镇福山村，地理位置高，自来水管线布置长，经常存在广汕路施工被挖断，造成的生活区和厂区不定时停水现象，而现有生活水储存容量有限，一期项目仅配置3×20 m3生活水箱、生活水泵(18 m3/h)、管路及辅助设备来保证项目车间、科教中心、综合楼、消防水、化学制水、厂区绿化及园区等多个用户的生活用水任务。用户多，储备少，不能确保停水期间生活水的连续供应。

1.5 生活水增压泵改造及化水车间增加中水清洗设施

厂区的生活用水，水源从水厂通过约300 mm生产用水主管道分支接入到高约60 M的水池，通过势位差提供全厂的生活等用水。因主管道用水范围大，生活用水因为主管道的压力减，经常不能上水到生活用水水箱，造成经常性的停水现象，而且通常发生在用水高峰期。为满足厂区生产用水需求,拟在#3泵站安装两套增压泵。

化水车间无专用的清洗水。现有的是在浓水泵出口接一根临时管，冲洗清洁工具时会有大量的水遗留在车间地面，且加药系统旁无冲洗水，若出现药品泄露，无法及时冲刷处理。浓水现主要输送至降温水池且水量有限，不能保证车间用水，临时管道对设备安全运行存在一定隐患。接一根中水管道至化水车间作为清洗水管路，并增加清洗设施,保证了化水车间的清洗水使用，维持了车间地面的干净整洁，创造了良好的现场工作环境，同时也消除了设备的隐患。

1.6 浓水回喷工程

浓缩液回用到炉渣冷却，由于浓缩液量较大，炉渣冷却消耗不完，为了避免环境污染事件，同时达到污水零排放的要求，把浓水接到炉膛回喷。

2.1 优化完善化水实验室建设

采购分析所需仪器药剂，梳理全厂各区域、各系统排放口水源，对各个排水水源进行水量和水质的分析，对高、低浓度水和可再生水进行分类收集管理，合理利用，废水减量。

2.2 全厂水平衡试验

(1)本次水平衡试验为期30天，水平衡测试期间，电厂各机组均为常规运行方式，垃圾焚烧量、发电量基本稳定，水平衡测试期间焚烧总量日均值为4 096.9 t，发电量日均值为1 993.8 MWh，全厂水量不平衡率为0.56%，符合DL/T 606.5-2009《火力发电厂能量平衡导则 第5部分：水平衡试验》第6.2条：全厂范围水量的不平衡率≤±5%的要求，说明电厂取用水系统严密性良好，漏失水量较少。

(2)根据水平衡试验结果，平衡期内，电厂单位发电量取水量为1.34 m3/(MW·h)，吨垃圾耗水量为0.65 t/t。

(3)根据水平衡试验数据的分析，编制了电厂全厂及各分系统水平衡图；
对电厂的主要用水指标进行了评价分析。

(4)结合电厂的实际情况提出了节水建议，对水平衡进行了优化，绘制了水平衡优化图。

2.3 中水供水系统改造及回用规划

改造主要内容是更换现有中水泵，并增加恒压自动控制功能，主管路保留。新泵采用自吸泵，安装在北厂烟气间活性炭罗茨风机侧，变频控制柜安装在北厂焚烧线高低压配电室，管线尽量利用现有管沟桥架。

2.4 厂区生活用水保障系统、给水泵电缆桥架改造

在北烟气间1#炉侧(北烟气间1号门旁)空地上加装2个约50 m3不锈钢生活水箱(共约100 m3)，在现有生活水管上取用水源，监测生活用水的管道压力，自动补水，并增加一路除盐水作为备用水源，两台生活水泵采用变频稳压控制(稳压至0.4 MPa)，保证厂区内生活用水应急供给。

2.5 生活水增压泵改造及化水车间增加中水清洗设施控制要点

(1)泵及电机的安装基础的尺寸、位置、标高应符合设计要求,混凝土浇筑应平整；

(2)设备不应有缺件、损坏和锈蚀等情况,管口保护物和堵盖应完好；

(3)电机盘车应灵活,无阻滞、卡住现象,无异常声音；

(4)管子内部和管端应清洗干净，清除杂物，密封面和螺纹不应损坏；

(5)相互连接的法兰端面或螺纹轴心线应平行、对中；

(6)各紧固连接部位不应松动，外表清洁完整，符合设计规定和相关行业安装规范；

(7)所有设备安装应符合设备行业安装标准,电气设备电缆敷设需走电缆桥架,做电缆保护套管。

2.6 浓缩液炉内回喷安装控制要点

(1)铺设渗滤液浓缩液管路至锅炉本体SNCR喷枪层(标高24.2米层)。

(2)从浓缩液管(靠近两厂的浓缩液管道井)接出DN65，PPH管做为渗滤液浓缩液回喷系统增压泵的进口管，该管道铺设需从管道井引出，水泥硬化路面和草坪开沟，引入到厂内增压泵的入口处(井内取墙孔200*150，装阀连接管道，凿水泥路面取沟200*200*11米，土方取沟300*200*30米，铺管后盖铁板注水泥，开墙孔180*400，引管入泵区)。

(3)该系统各厂增压泵2台(型号:BGF12-10,Q=12 m3/h,H=117 m,P=7.5 kW,电压380 VAC)一备一用，在0米层浓水母管处，进口管连接两泵，用2套304不锈钢DN65球阀独立控制。

(4)球阀后端安装2套不锈钢DN50电动球阀(220v 4～20 MA)，再并入回喷系统的主管道上，在主管道上分别安装压力表，4～20 MA压力传感器，1个24v 4～20 MA流量传感器，均装在两厂东侧零米层水泵安装处。

(5)每台锅炉的3条DN50PPH管向上直接引到锅炉SNCR层喷枪预留孔处(标高24.2米层)，末端与喷枪平行。

(6)每台炉在炉本体24.2米层SNCR压缩空气母管(气体混合分配器前)上引出DN25压缩空气管，平行于DN50PPH管下方，做为喷枪套筒冷却风管母管，对应喷枪接口处，即SNCR层(24.2米)喷枪预留孔处，对应每只喷枪装有球阀，在球阀后分别用Ø12软管接入每台炉的喷枪安装位置套管，做为套管冷却风。

(7)喷枪套筒改造。现有SNCR喷枪套筒未装有喷枪冷却风，现在套筒上开一个孔，用Ø12软管连接压缩空气。

(8)制作、安装浓水回喷专用喷嘴和连接枪。喷嘴和连接枪为分开独立件，采用螺纹连接方式，以便于安装和更换，制作材料采用不锈钢，型号：M18X1.5HPZ15760QZ。

(9)喷嘴要求：为非介质雾化，实心锥形雾化喷嘴，进口压力为0.5 MPa，流量为1～1.5 t/h，颗粒细度不大于150 μm，夹角60°。

(10)连接枪制作要求：连接枪前长0.525 m，与快速安装扣件焊接为一体，连接枪末端为M18*1.5外螺纹，喷枪用不锈钢金属软管连接渗滤液管。

(11)系统设计两台管道泵，一备一用，管道泵(380V 12M3/H 83M 7.5 kW)，泵安装到两厂房0米层内东墙中间处，每台泵独立变频器利用管道压力控制泵转速。380 V电源取自260 M外的配电房。

(12)系统设计的控制箱，具有“本地”和“远程”控制功能，控制柜供有13条4芯信号线引致DCS，提供给DCS组态(由电厂负责组态)，日常运行管理，主要以中央控制室操作，观察和控制整个系统，远程具有设定道压力、监控流量、泵运行切换、控制3个炉的流量等等。

通过垃圾焚烧电厂水资源综合利用及废水零排放的研究，完善了中水系统、生活水系统、渗滤液输送系统、浓缩液回用、屋面排水等系统，提高了全厂水资源利用率，实现了废水零排放。满足了生产需求，减少了人力物力，避免了资源浪费，且提高了运行可靠性。本公司2019年吨垃圾耗水量为0.77 t/t，2020年吨垃圾耗水量为0.65 t/t，吨垃圾耗水量降低了15.58%。因此，根据使用水质需求不同，将不同级别的水质分别用在不同的工艺设备上,优化用水结构和工艺，实现节能减排，提高工作效率和生产安全。

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