循環水處理系統被迫停運的原因分析

陳增潤

（中電投河南電力有限公司開封發電分公司，河南 開封 475000)

1 循環水處理系統概況

某公司2×600 MW機組為國產超臨界燃煤機組，機組鍋爐最大連續蒸發量為1 950 t/h，因國家環保需要，采用城市污水處理廠深度處理后的循環水(中水)作為機組循環冷卻水水源。為此，全廠共設計了3套循環水處理系統以保障機組用水。這3套系統自2009年5月投運以來，多次發生因某個設備故障而使整個系統被迫停運的事故，系統的安全性和經濟性得不到保證，嚴重影響了機組的達標投產驗收。

循環水處理系統的工藝流程為：城市污水處理廠的來水(或黃河水)→石灰混凝機械加速澄清池→單室過濾器→清水池→循環水補充水泵→循環水冷卻塔。系統正常出力為2 900 m3/h，系統最大出力為3 200 m3/h。

城市污水處理廠的來水(或黃河水)通過長輸管線進入循環水處理系統后，與在機械加速澄清池入口管上投加的凝聚劑(聚合硫酸鐵)一同進入機械加速澄清池，再與投加的石灰乳及助凝劑(聚丙烯酰胺)攪拌后，形成一定濃度與高度的泥渣層。廢水與泥渣層充分接觸，實施軟化與澄清過程，調節控制澄清池出水口pH在10.3～10.5，濁度小于15 NTU。在出水管道中投加硫酸，控制出水pH在7.5～8.5，出水經曲徑混合槽混合自流至單室過濾器以過濾去除懸浮物。在清水池進水前設有二氧化氯投加點，控制清水游離氯含量在0.1～0.2 mg/L。最終出水經過循環水補充水泵提升至循環水冷卻塔。

機械加速澄清池內的泥渣經泥漿輸送泵輸送至污泥濃縮池進行濃縮。上部清液溢流至回收水池；濃縮污泥則通過濃縮池排泥泵輸送至污泥脫水機進行泥水分離。干污泥落至污泥脫水機下部的泥斗，由汽車將泥餅運出；清水則流至回收水池，然后經回收水泵重新輸送至機械加速澄清池進行處理。

循環水處理過程中，石灰投加系統的設備有：石灰筒倉(直徑為6 m，體積為250 m3)、粉倉疏松振打器、星形給料機、螺旋輸送器、石灰乳攪拌箱、石灰乳輔助箱和石灰乳泵。

2 循環水處理系統發生的事故

這3套循環水處理系統自2009年5月投入使用以來發生的事故詳情如下。

2009-06-05，1號石灰倉石灰溶解箱攪拌機螺旋槳脫落，導致1號循環水處理系統停運1天。

2009-06-08，1號石灰系統螺旋輸送機、給料機嚴重堵塞，導致1號循環水處理系統停運3天。

2009-06-09，3號機械加速澄清池減速機軸承、鏈條損壞，造成設備嚴重漏油，無法運行，導致3號循環水處理系統停運10天。

2009-07-02，1號機械加速澄清池底部排污管堵塞提前大修，在池內清出大量施工所留下的泥塊、電鐵皮、鋼管、角鐵、焊工手套、焊條、廢鋼卷尺等雜物，導致1號循環水處理系統停運14天。

2009-07-16，循環水助凝劑1，2號溶解箱堵塞清理，導致1，2，3號循環水處理系統停運4天。

2009-07-27，3號機械加速澄清池因底部排污管堵塞提前大修，在池內清出大量施工所留下的泥塊、電鐵皮、鋼管、角鐵、焊工手套、焊條、廢鋼卷尺等雜物，導致3號循環水處理系統停運13天。

2009-08-02，1，2號螺旋輸粉機堵塞，導致1，2號循環水處理系統停運3天。

2009-08-02，2號機械加速澄清池因攪拌機脫落，底部排污管堵塞提前大修，在2號機械加速澄清池內清出大量泥塊、電鐵皮、鋼管、角鐵、焊工手套、焊條、廢鋼卷尺等雜物，導致2號循環水處理系統停運15天。

2009-08-03，2號電動泥斗開關損壞，無法打開，導致2號循環水處理系統停運6天。

2009-08-05，1號污泥脫水機大電機外殼漏電，導致1號循環水處理系統停運4天。

2009-08-07，1，2號助凝劑計量箱底部堵塞，導致1，2，3號循環水處理系統停運4天。

2009-08-08，3號螺旋輸粉機堵塞，導致3號循環水處理系統停運2天。

2009-08-09，1號脫水機進泥管堵塞，導致1號循環水處理系統停運7天。

2009-08-09，1號污泥脫水機不排泥，導致1號循環水處理系統停運2天。

2009-08-09，3號機械加速澄清池攪拌葉輪脫落，導致3號循環水處理系統停運2天。

2009-08-10，1號電動泥斗操作開關損壞，無法打開，導致1號循環水處理系統停運1天。

2009-08-10，3號螺旋輸粉機石灰污堵，無法啟動，導致3號循環水處理系統停運1天。

2009-08-10，1號石灰乳攪拌箱出口門、沖洗水門，無法關閉，導致1號循環水處理系統停運1天。

2009-08-15，3號污泥脫水機振動大，導致3號循環水處理系統停運3天。

2009-08-18，1號脫水機進泥管法蘭連接處漏水嚴重，導致1號循環水處理系統停運3天。

2009-08-19，2號脫水機進泥門門后軸承密封處漏水嚴重，沖洗水無法進入脫水機內，導致2號循環水處理系統停運3天。

2009-08-20，1，2號濃縮池排泥泵盤根漏水嚴重，分別更換盤根，導致1號循環水處理系統停運1天。

2009-08-21，3號脫水機漏水嚴重，導致3號循環水處理系統停運2天。

2009-08-22，3，4號濃縮池排泥泵不出力，導致2號循環水處理系統停運2天。

2009-08-24，2號石灰乳輔助箱浮球漏水，導致2號循環水處理系統停運1天。

2009-08-26，1號脫水機電動泥斗無法開閉，導致1號循環水處理系統停運3天。

3 循環水處理系統故障原因分析

這3套循環水處理系統采用單元制運行，各系統中的同類設備不能互為備用，多次發生因某設備故障而使整個系統被迫停運的事故，而相鄰同類設備卻閑置無法利用，設備利用率低。

電廠運行方式中主要有集中母管制、切換母管制、單元制和擴大單元制4種方式。循環水處理系統主要有單元制和母管制2種方式。

3.1 單元制的優缺點

優點：系統簡單，便于機、爐集中控制，管道最短，管道附件最少，投資最省，同時管道的壓力損失及散熱損失小，檢修工作量小，系統本身發生事故的可能性也最少。

缺點：相鄰單元之間不能切換運行，單元中任何一個設備發生故障，該單元就要被迫停運，運行靈活性差。

3.2 母管制的優缺點

優點：系統的穩定性、安全性較高，某主機故障可以直接切除，而不影響其他機爐的運行。還可以采用一爐多機、一機多爐或多爐多機的方式，做到既有足夠的可靠性，又有一定的靈活性，并可以充分利用鍋爐的富裕容量進行各爐之間的最佳負荷分配。

缺點：管道長、閥門多、投資增加。它適合于參數不太高，機爐容量不完全配合，以及裝有備用鍋爐的電廠。

這3套循環水處理系統中的石灰投加系統和泥漿輸送系統均采用單元制。

(1) 石灰投加系統：石灰筒倉——星形給料機——螺旋輸送器——石灰乳攪拌箱——石灰乳泵(1運1備)——機械加速澄清池。

當石灰投加系統中的任何一個設備檢修或故障以及2臺石灰乳泵同時故障時，其他同類泵無法替代，迫使該系統停運。

(2) 泥漿輸送系統：機械加速澄清池排泥——泥漿輸送泵(1運1備)——濃縮池——濃縮池排泥——濃縮池排泥泵(1運1備)——脫水機。

當泥漿輸送系統中的任何一個設備檢修或故障以及2臺泵同時故障時，其他同類泵無法替代，同樣迫使該系統停運。

此外，循環水處理系統中采用單元制的系統設備還有硫酸計量泵、聚合硫酸鐵計量泵、二氧化氯計量泵、脫水劑計量泵、助凝劑計量泵等。這些系統設備均存在不能被相鄰系統利用的問題。

4 應采取的措施

4.1 循環水石灰乳泵出口管由單元制改為母管制

將循環水加石灰系統改為母管制時，特意在石灰乳泵出口母管兩端設計法蘭盲板，當石灰乳泵出口管道堵塞時，打開盲板用水沖洗即可疏通。石灰乳泵出口改為母管制后，6臺石灰乳泵都可以供3個機械加速澄清池。

利用三次設備停運檢修的機會完成改造工作。首先將1，2號石灰乳泵出口改造為母管制，增加2，3號石灰乳泵出口聯絡門和石灰乳至1號機械加速澄清池門；然后將3，4號石灰乳泵出口改造為母管制，增加4，5號石灰乳泵出口聯絡門和石灰乳至2號機械加速澄清池門；最后將5，6號石灰乳泵出口改造為母管制，增加石灰乳至3號機械加速澄清池門，出口母管與4，5號石灰乳泵出口聯絡門接通，即完成了出口母管制的改造。改造前后石灰乳泵系統變化情況如圖1所示。

圖1 改造前后石灰乳泵系統變化情況示意

4.2 泥漿泵進口管道由單元制改為母管制

循環水1，2，3號機械加速澄清池排泥管道改造與泥漿輸送泵進口管道改造同步進行。先將3臺機械加速澄清池的排泥管道割開，然后分別焊接到1個管子(母管)上，最后將6臺泥漿輸送泵進口管道全部與該母管相連，焊好全部焊口，完成母管制改造工作。改造后的6臺泥漿輸送泵均可以將任意機械加速澄清池的泥輸送到任意一個濃縮池中，實現泥漿輸送泵3運3備。

5 改造效果

5.1 循環水石灰乳泵系統

循環水石灰乳泵系統改為母管制后，運行人員可以很靈活地操作石灰乳泵向相鄰的機械加速澄清池加石灰乳。當1，2號石灰乳泵全部故障時，打開2，3號石灰乳泵聯絡門，由3，4號石灰乳泵向1，2號機械加速澄清池供應石灰乳；當1號石灰倉或石灰乳箱故障時，可用2，3號石灰乳箱通過3，4，5，6號泵向1號機械加速澄清池供石灰乳，使每個機械加速澄清池加石灰乳泵由原來的1運1備變為3運3備，甚至2運4備(用2臺泵向3個機械加速澄清池供應石灰乳，4個泵備用)，大大提高了設備的可靠性。

5.2 泥漿輸送系統

1～6號泥漿輸送泵進口管道由單元制改造為母管制后，經過幾個月的運行檢驗，1～6號泥漿輸送泵均可排出1～3號機械加速澄清池的泥，使過去的1運1備變為現在的3運3備，還可以把1號機械加速澄清池的泥輸送到2，3號濃縮池中。運行人員可以很靈活地操作泥漿輸送泵將機械加速澄清池的泥排出，提高了設備的可靠性。

1 火力發電職業技能培訓教材編委會．電廠化學設備檢修[M]．北京：中國電力出版社，2005.

2 陳志和．電廠化學設備及系統[M]．北京：中國電力出版社，2006.

3 于瑞生，杜祖坤．電廠化學[M]．北京：中國電力出版社，2006.