锅炉连排污水回收利用

锅炉连排污水回收利用

摘要：针对热电厂锅炉的连排污水造成大量水资源的浪费以及热污染的问题，分析了将连排污水用于冷暖联供的可行性，解决了热电厂连排污水回收利用的问题。

关键词：连排污水,蒸汽喷射,冷暖联供

前言

热电厂锅炉运行时，为了维持炉水一定的碱度，必须连续将碱度大处的水排掉。由于排污水温度较高，一般将污水先排入连续排污扩容器中，由于扩容器通常与除氧器相连，压力较汽包压力低一些，使小部分污水汽化，大部分未汽化的污水温度降到连续扩容器压力下的饱和温度后，排入定排扩容器后排空。这样既造成了大量的热量（≥750KW）、水量（10t/h～13t/h）的浪费，又给环境带来了极大的热污染。另一方面，热电厂的冷暖供应一般采用低压（0.7Mpa左右）蒸汽作为热源。在冬季，蒸汽通过热交换站换热，如采用接触式热交换器，其溢流将造成水（除盐水）资源的大量浪费，非接触式的热交换器运行调节又较困难；在夏季，以蒸汽为动力驱动溴化锂制冷机来实现制冷，运行成本也很高。所以，合理地利用这部分连排水将带来很高的经济效益和社会效益。下面以4×220t/h锅炉的发电厂为例，阐述连排污水在冷暖联供方面的回收利用设计。

2 设计研究

研究思想：回收连排污水的热量和水量。

2.1 冷暖联供系统的基本配置如下：

夏季――溴化锂吸收式制冷机（制冷量：1196kw）2台

冷冻水进/出口温度：12/7℃流量：204t/h

蒸汽压力：0.7Mpa 温度：164.96℃流量：G溴化锂＝1.560t/h

冷却水进/出口温度：32/37.6℃流量：340t/h

冬季――热交换站（接触式热交器）热水

供/回水温度：65/50℃流量：100 t/h

溴化锂制冷机的高压发生器中蒸汽的放热过程表现为管内汽液两相流动中释放潜热和显热过程，并且随着两相流流型的转变，换热机理也发生相应的变化。要将热力品质比溴化锂设计汽源低的连排水用作溴化锂制冷机的汽源，从以下几个方面以下五个方面着手分析：

2.2 连排污水对设备的腐蚀分析。通过多次的检测表明，连排水温度降到连排扩容器压力下的饱和温度，其微弱的碱性对设备的腐蚀与饱和蒸汽相当，可忽略不计。

2.3 连排污水可用热量的确定。连排污水从连排扩容器排入定排扩容器后排空，一般在这段管线中不设测量仪表。因连扩排污门后压力降低，管内的连排污水为两相流，测量其流量较困难，其流量的确定可通过计算得到。

锅炉排污量＝锅炉蒸发量D×锅炉排污率（2％）＝4.4t/h

连排污水量G连排＝D－D 2.736t/h

4台炉总连排污水量：10.9t/h

可用热量，按连排热水温度降为90℃时可释放的热量Q连排计算

Q连排＝G连排×（－h90℃）＝785.94 kw

2.4 连排污水经排污调整门后压力由11.28Mpa降至0.6Mpa，温度也降至0.6Mpa的饱和温度。要将其用作制冷机的热源，必须提高连排水的压力、温度。连排水与饱和蒸汽相比，比容很小。如将连排水直接引入制冷机，不能实现其在高压发生器的换热管中均匀分部，所以必须提高连排水的体积流量；现有研究表明，利用蒸汽喷射技术是合理解决上述两个问题的有效途径。蒸汽喷射器由喷嘴、吸入室和扩压管组成。依靠气流速度与压力的相互转换来达到提升连排水压力以及雾化混和的目的，使连排水达到或接近溴化锂制冷机的热源蒸汽品质。蒸汽喷射泵的结构及压力变化如图1。

图1 蒸汽喷射泵的结构简图及压力变化图

工作蒸汽采用0.7Mpa、306℃的低压蒸汽（此品质的蒸汽在热电厂的自用蒸汽中被广泛采用），来引射锅炉连排热水，提升连排水的压力、温度、比容，以保证制冷机的出力。根据溴化锂制冷机对热源的要求，进行计算，确定喷射器各部分的尺寸，将连排水全部利用，尽量减少新蒸汽的用量。计算结果如表所示。

溴化锂制冷机所需的加热量Q溴化锂

Q溴化锂＝G溴化锂×（h”70.7Mpa－h80℃）＝1051.5 kw

原溴化锂制冷机的汽源（0.7Mpa饱和蒸汽）的体积流量V溴化锂

V溴化锂＝G×v”0.7Mpa＝0.118 m3/s

*用连排热水总流量的50％与0.7Mpa的过热蒸汽掺混（获得0.65Mpa的湿蒸汽）

0.7Mpa，306℃低压蒸汽用量Go

Go＝（Q溴化锂－0.5Q连排）/（h”0.7Mpa,306℃－h90℃）=0.244 kg/s

喷管出口质量流量Gg

Gg＝Go+ Gh＝1.786 kg/s

混和后工质0.65Mpa湿蒸汽的焓值hg

hg＝=966.14 kJ/kg

混和后工质的温度tg

tg= ℃

混和后工质的干度xg

混和后工质的体积流量V0.65Mpa湿蒸汽

V0.65Mpa湿蒸汽＝[v’+x（v”-v’）] Gg=0.073 m3/s

可见，掺混后工质的体积流量与原溴化锂的汽源相接近，可以保证其在溴化锂制冷机的高压发生器的换热管中的均匀分布。

对蒸汽喷射器进行初步计算

喷管进口状态参数Po=0.7Mpa ho=3043.8kJ/kg 0.37754m3/kg

喷管出口状态参数Pp=0.6Mpa hp=3043.8kJ/kg 0.44m3/kg

喷管中蒸汽的临界状态参数Pl=0.577Po=0.4039Mpa hl=2943.32kJ/kg

tl=240℃0.6m3/kg

喷射器出口状态参数Pg=0.65Mpa

流动状态

喷射器雷达流动处于亚临界状态

由蒸汽喷射器的扬程方程

解得：或其中为有效解。

喷管基本几何尺寸

临界直径mm

出口直径mm

扩散段长度（取）=34mm

圆筒混合室直径因d3=37.85mm

圆筒混合室长度Lh=8d3=302.78mm

蒸汽喷射泵的性能

将以上计算结果代入喷射器的扬程方程得此喷射器的特性方程，（图2所示）的蒸汽喷射器特性曲线。由图2可以看出当连排水的最低流量Ghmin=2.78kg/s时，需用过热蒸汽Gomax=0.259kg/s，umin=5.36；当连排水的最高流量