某燃煤背壓機組鍋爐補給水處理系統方案的技術經濟分析

崔基偉，劉炳偉，徐秀萍

(國核電力規劃設計研究院有限公司，北京 100095)

為保證電廠鍋爐補給水處理系統工藝合理、技術先進，實現安全、經濟運行，滿足環保要求，以合理的投資獲得最大的綜合經濟效益，選擇一個技術先進、經濟合理的鍋爐補給水處理系統至關重要。

1 建設規模及水源

本文涉及工程為建設3×130 t/h循環流化床鍋爐和2×12 MW燃煤背壓熱電聯產機組。

鍋爐補給水水源采用循環水排污水，采暖季接自輔機循環冷卻水回水管道，溫度約為15℃，非采暖季接自機輔機循環冷卻水供水管道，因此無需設置生水加熱器，減小了設備投資和蒸汽用汽損失。同時降低了循環水的濃縮倍數，改善了循環水的運行工況，提高了水資源的梯級使用率，節約了用水，減少了污水排放量。

水質特點為含鹽量：～1200 mg/L、耗氧量、懸浮物和硅的含量較低。

2 鍋爐補給水處理系統選擇

2.1 系統出力

機組各項水汽損失見表1和表2。

表1 采暖季機組各項正常汽水損失

表2 非采暖季機組各項正常汽水損失

根據表1和表2，機組在采暖季的汽水損失大于非采暖季的汽水損失，故鍋爐補給水處理系統出力按采暖季機組汽水損失137 t/h設計；采暖季閉式熱水網補充水按20 t/h設計；全廠工業水用量按30 t/h設計。

2.2 系統選擇

根據原水水質、循環水運行工況及機組對給水品質的要求，本期鍋爐補給水處理系統擬選擇以下兩個方案進行比選：

方案一：混凝澄清+超濾+反滲透+一級除鹽+混床處理工藝；閉式熱水網補充水擬采用經加堿調pH后的反滲透出水；工業用水擬采用機械攪拌澄清池出水。

熱網補充水處理系統、工業水處理系統與鍋爐補給水處理系統合并設計。簡要工藝流程如下：

循環水排污水→機械攪拌澄清池→清水池→超濾給水泵→超濾裝置→超濾水池→反滲透給水泵→反滲透裝置→淡水池→淡水泵→強酸陽離子交換器→強堿陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。

方案二：混凝澄清+超濾+兩級反滲透+電除鹽處理工藝；閉式熱水網補充水擬采用經加堿調pH后的一級反滲透出水；工業用水擬采用機械攪拌澄清池出水。

熱網補充水處理系統、工業水處理系統與鍋爐補給水處理系統合并設計。簡要工藝流程如下：

循環水排污水→機械攪拌澄清池→清水池→超濾給水泵→超濾裝置→超濾水池→一級反滲透給水泵→一級反滲透裝置→一級淡水池→一級淡水泵→二級反滲透裝置→二級淡水池→二級淡水泵→EDI→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。

2.3 主要設備選擇

系統的主要設備配置如下：

方案一： 2×265 t/h機械攪拌澄清池+4×70 t/h超濾+4×54 t/h反滲透+2×137 t/h一級除鹽+混床。正常運行階段機械攪拌澄清池1用1備，超濾、反滲透3用1備，一級除鹽+混床1用1備，短時最大供汽工況時所有設備同時投運。

方案二： 2×265 t/h機械攪拌澄清池+4×70 t/h超濾+4×58 t/h一級反滲透+4×51 t/h二級反滲透+4×46 t/h EDI。正常運行階段機械攪拌澄清池1用1備，超濾、一級反滲透、二級反滲透、EDI 3用1備，短時最大供汽工況時所有設備同時投運。

2.4 水處理室布置

方案一：鍋爐補給水處理室面積為54 m×19 m，其主跨12.5 m，輔跨6.5 m。鍋爐補給水處理室與化驗樓、脫水機樓呈L型布置，組成一棟獨立的建筑。主跨凈高9 m，布置有超濾裝置、反滲透裝置、化學清洗裝置、反滲透加藥裝置、強酸陽離子交換器、強堿陰離子交換器及混合離子交換器。水處理室輔跨凈高7 m，設有水泵間、輔助加藥間、酸堿計量間和藥品儲存間。機械攪拌澄清池、清水池、超濾水池、淡水池、除鹽水箱及壓縮空氣罐等均布置在室外。

方案二：鍋爐補給水處理室面積為48 m×18 m，其主跨12 m，輔跨6 m。鍋爐補給水處理室與化驗樓、脫水機樓呈L型布置，組成一棟獨立的建筑。主跨凈高9 m，布置超濾裝置、一級反滲透、二級反滲透和EDI裝置。水處理室輔跨凈高7 m，設有水泵間、清洗加藥間和藥品儲存間。機械攪拌澄清池、清水池、超濾水池、淡水池、除鹽水箱及壓縮空氣罐等均布置在室外。

2.5 布置方式

方案一與方案二所述的鍋爐補給水處理系統與熱網補充水處理系統、工業水處理系統和輔機循環冷卻水處理系統四個系統的設備和設施按照功能的要求，在合并相同功能的設備和設施后，集中布置在一個綜合性的化學水處理區域內，形成水處理中心。集中布置與分散布置相比具有以下顯著的優越性：

(1)合并功能相同的設備和設施，提高了設備和設施的綜合利用率，減少了設備和設施總量，減小了建筑體積，節約了占地面積。

(2)大量壓縮了三個系統間的廠區聯絡管道。

(3)電氣、控制及通訊集中化，提高了系統運行的安全性和經濟性，便于運行管理，減少運行值班人員。

(4)降低了設備及建筑等一次性投資，同時由于工程量減小，縮短了施工周期。

3 水處理方案的經濟比較

表3 水處理方案的經濟比較

注：(1)年運行小時按5500 h計；(2)電費以：0.21元/kW·h計列；(3)運行人員工資7.36萬元/a。

4 結論

方案一和方案二的出水水質均滿足機組對給水品質的要求，技術上均可行；方案一基建投資和運行費用分別比方案二低500萬元和106.3萬元/a，方案一比方案二在經濟上更合理，所以選擇方案一：“混凝澄清+超濾+反滲透+一級除鹽+混床”處理工藝作為本工程鍋爐補給水處理系統的推薦方案。