垃圾焚燒發電廠給排水設計及分析

楊 雪

（上?？岛悱h境股份有限公司，上海 201703）

近年來，在“垃圾圍城”日益嚴峻的形勢下，垃圾焚燒發電作為“減量化、無害化、資源化”處置生活垃圾的最佳方式，引起國家高度重視與關注，是我國乃至世界近10年解決無地可填埋局面的最主要方式[1-2]。

1 垃圾焚燒發電廠的用水簡介

在垃圾焚燒發電廠中，水管就像人的血管，汩汩流動，遍布“全身”，是維持垃圾焚燒發電廠運行不可或缺的重要部分。我國水資源分布不均勻及短缺，保持設計垃圾焚燒發電廠的水量平衡尤為重要。

垃圾焚燒發電廠與常規火力發電廠有很多相似的地方，比如：均需要大量的用水；均是將固體燃料在焚燒爐爐膛內燃燒，釋放出熱量作為發電機的原始能量，剩余的殘渣和煙氣經處理達標后排放等。垃圾焚燒發電廠與常規火力發電廠也有很多不同的地方，比如：常規火力發電廠燃料主要為燃煤，垃圾焚燒發電廠使用垃圾作為燃料，不僅能夠減少垃圾90%的體量，解決填埋場的危機，還能將“無用的”垃圾轉化為“有用的”電能，創造可觀的經濟價值。

垃圾焚燒發電廠主要的用水分為工業用水和生活用水兩部分。生活用水水源主要為市政自來水，水量不到生產用水的1%，故文章不予討論。垃圾焚燒發電廠的生產水源，主要為地表水。

2 垃圾焚燒發電廠給排水設計項目實例

2.1 垃圾焚燒發電廠常規用水量設計

在進行垃圾焚燒發電廠廢水綜合治理之前，需通過水平衡測試對全廠的用水情況進行摸底，為后期節水用水、廢水綜合治理、廢水分級、分類循環利用過程提供技術指導。測試內容如下：（1）全廠原水總消耗量及用水調查。包括總取水量、用水量、循環水量、回用水量、消耗水量、排放水量等，計算全廠發電耗水量、回用水率等。（2）各分系統耗水量的測定。包括低壓工業水系統、雜用沖洗水系統、脫硫工藝用水、生活用水、消防用水等。（3）排放廢水量、回用水量的測定、測試廢水處理系統的水量及處理后清水的回用、排放水量[3]。

以浙江某規模為1500t/d的垃圾焚燒發電廠為例，對其生產用水進行分析，此項目生產水源采用地表水，經過一體化凈水器凈化后，進入工業消防水池，供應廠區內的冷卻塔補水。因為此垃圾焚燒發電廠采用濕法技術及減濕脫白技術，所以冬季的用水量可作為最不利用水的季節來討論，主要用水：（1）循環冷卻水。供水對象為1臺35MW汽輪發電機組、空冷器、冷油器及煙氣濕法系統、煙氣脫白減濕系統、污泥干化系統?？傃h冷卻水量為227040t/d（即9460t/h）。

（2）廠房內輔機的工業冷卻水。經冷卻塔后循環再利用。該部分循環用水主要包括汽機間的高壓給水泵冷卻水，閉式冷卻水裝置、爐排液壓裝置、一次風機冷卻、冷凍式干燥機冷卻水、污泥凝結器冷卻水等?？傆盟繛?880t/d（161t/h）。（3）工業新水用水量。主要包括循環水補水、廠區綠化用水及道路沖洗水等。綠化定額按照1.5L/（m2·d），約35m3/d。道路沖洗約20m3/d，主廠房沖洗地面用水約12m3/d，棧橋及卸料大廳沖洗用水約12m3/d，循環水補水3838t/d，工業新水總用水量為3952t/d。（4）回用水用水量。廠區對于用水水質要求較低的煙氣凈化系統工藝用水、石灰漿制備用水、飛灰穩定化用水、出渣機冷卻用水及定排降溫池冷卻用水等使用冷卻塔潔凈的排污水，該部分用水量為1202t/d。剩余未回用的冷卻塔排污水、化水制備反沖洗水送至場外污水管網。石灰漿制備用水采用滲瀝液處理站、洗煙廢水處理站、脫白減濕廢水處理站產生的濃縮液，該部分水量共計154t/d，不能被消耗的濃縮液回噴焚燒爐。

2.2 垃圾焚燒發電廠常規進水凈化流程設計

一體化凈水裝置和城市供水廠的凈化流程相同，包括混凝池、沉淀池、過濾池、反沖洗裝置等。其主要工藝段介紹如下：（1）混凝池。投加混凝劑的原水由進水管進入混凝池內，使水中的懸浮物和混凝劑充分接觸反應形成礬花。（2）沉淀室。水經加混凝劑混凝后形成礬花，流到設備的沉淀池內沉淀，沉淀池采用斜管沉淀法，經過梯形斜板沉淀室沉淀完成后固液分離，沉淀下來的污泥排入泥斗送至污泥處理站處理。（3）過濾池。經沉淀后的水流到過濾池過濾，濾池結構：底部為布水管，中部為石英砂，上部為無煙煤。過濾速度為10m3/h，最后清水流到工業水池內供廠區使用。過濾池反沖周期為12h左右，反沖時間為5～10min。反洗及排泥水進入沉淀池，上清液回流至凈水器再處理，污泥主要為泥沙沉積，定期清挖后送至垃圾倉焚燒。

2.3 垃圾焚燒發電廠冷卻塔形式選用比較

水的冷卻系統有直流式和循環式，循環式系統有開式系統和閉式系統，綜合考慮水的冷卻效率和對環境的影響，電廠冷卻水系統一般采用“機械通風冷卻塔+循環水泵”和“自然通風冷卻塔+循環水泵”兩種方式，以上兩種供水方案比較如表1所示。

表1 循環冷卻用水供水方案比較

從技術性角度分析，以上兩個方案均可滿足要求；從經濟性角度分析，方案二一次性投資費用較高，而綜合年費用值比方案一略低。另外，方案一占地面積小，配置靈活，可滿足近遠期不同規模的規劃，而方案二土建費用高，占地面積大，施工要求高。綜上所述，該工程推薦采用方案一，即“機械通風冷卻塔+循環水泵”的循環水供水系統。

2.4 該項目實例給排水設計優缺點分析

（1）該項目給排水設計的優點。①浙江區域地表水資源豐富，該項目充分利用附近地表水資源作為生產水源，與使用市政自來水相比價格較低，與使用地下水相比，對水資源環境污染更小，并易于處理。②循環水補水在工業消防水池中儲存了8h的水量，一旦取水泵房檢修或地表水處于旱季無法滿足廠內用水量需求，就能夠使用水池內的儲備水來保證該垃圾焚燒發電廠的正常運行。③該項目采用冷卻塔排污水供應洗滌塔補水、反應塔冷卻水、石灰制漿、飛灰穩定化、出渣機冷卻水、定排降溫冷卻用水，這樣合理復用排污水，可顯著減少排入市政污水管網的水量。④采用“機械通風冷卻塔+循環水泵”的循環水供水系統，可以滿足綜合費用低、占地面積小、冷卻性能好的要求。⑤該項目設計了3臺循環水泵，3用0備，既滿足了規范要求，又可減少前期設備的投資。⑥該項目進廠物流通道總面積約為4000m2，前15min收集初期雨水，計算雨水流量為120m3/次。故在廠區內設置初期雨水收集池，有效容積200m3。初期雨水進入廠內滲瀝液處理站，經處理達標后在廠內回用。由于雨水管道的最終出處為地表水，因此處理水質較差的初期雨水后可有效減少對該區域及河流下游區域的水資源的污染。⑦為了控制循環冷卻水系統內引起的結垢和腐蝕，避免微生物及藻類生長繁殖，保證設備的熱交換效率，延長設備使用年限，以達到安全運行、節約能耗、節約用水的目的，該項目采用了循環水水質穩定措施，在系統中投加阻垢緩蝕劑。

（2）該項目給排水設計的缺點。①真空泵冷卻水、液壓站冷卻用水、一二次風機冷卻水、冷干機冷卻水等與后期實際廠家的用水相差較大，造成水泵的選用和水池的容積有一定的偏差。②道路沖洗用水、主廠房沖洗地面用水和棧橋及卸料大廳沖洗用水等使用了工業新水，此部分用水可采用清潔的廢水排水，以達到最大化利用水資源的目的。③根據實際項目調查，空壓機冷卻水采用閉式循環水冷卻較好，采用開式循環水進行換熱，可減少空壓機管道的水垢生成、延長空壓機清洗的周期，保證廠區內發電機的正常負荷運行。④化水制備設備排出的濃水實際出水達到了冷卻塔補水的水質要求，可回用至冷卻塔補水，充分利用水資源。⑤可將真空泵、其他泵用、液壓站、一二次風機、煙氣再循環風機、空壓機、冷干機、引風機用水改為由工業新水泵供水，其他冷卻用水及消耗用水仍由工業冷卻水泵供水，以出水作為冷卻塔補水。這樣可在循環水水質要求較高的設備中使用工業新水，既有效利用了冷卻塔補水，又減小了工業冷卻水泵的流量參數，降低了造價。

3 結束語

由于垃圾焚燒發電廠在國內實際發展的年限短，可查詢的國家規范及圖集有限，主要參考小型火力發電廠的規范及標準，因此相關研究人員不僅要研究規范中對于給排水的要求，還應該結合實際工程中的經驗和各個地區環保法規的要求變化，來調整并完善垃圾焚燒發電廠的給排水設計。