1.1.1 專案名稱：電廠灰場衝灰水回用改造
專案發生單位：電廠
1.1.2 設計依據
(1) 2023年5月15日寶鋼股份公司電廠提出的《電廠水力灰渣系統增設渣水分離裝置》技術改造專案建議書。
(2) 2023年6月寶鋼股份公司投資處下發的「寶鋼股份公司更新改造措施專案設計聯絡單」。
(3) 2023年6月寶鋼股份公司設計管理處下發的「寶鋼股份公司更新改造措施專案設計任務委託書」編號2003-084。
(4) 2023年8月寶鋼股份公司投資處下發的將原專案名稱改名為《電廠灰場衝灰水回用改造》
1.1.3 設計原則
(1) 採用的工藝成熟、可靠,有相同系統的應用實績。
(2) 減少排汙量, 符合有關規定與要求，保護環境。
(3) 提高電廠灰、渣的綜合利用能力,改善環境。
(4) 符合股份公司電廠灰渣系統改造及灰場改造總體規劃的要求。
(5) 執行《寶鋼股份****建設工程工廠設計統一技術規定》和相應的現行國家、地方設計規範、規程。
1.1.4 本工程遵循的主要規範及標準
《寶鋼股份****建設工程工廠設計統一技術規定》
《火力發電廠設計技術規程》(dl 5000-2000)
《電力發電廠除灰設計規程》(dl/t5142-2002)
《火力發電廠環境保護設計規定》(dlgj 102-91)
《電廠粉煤灰渣排放與綜合利用技術通則》(gb/t 15321-94)
《建築設計防火規範》（gbj16－87）（2023年版）
《建築結構荷載規範》gb 50009-2001
《混凝土結構設計規範》gb 50010-2002
《建築地基基礎設計規範》gb 50007-2002
《上海市地基基礎設計規範》dgj08－11－1999
《建築抗震設計規範》gb 50011-2001
《上海市建築抗震設計規程》dbj08-9-92
《火災自動報警系統設計規範》gb50116－98
電廠每年有550萬噸的鍋爐衝灰渣水、渣鬥溢水等排放入灰場，在灰場固體物沉澱後廢水排入長江，造成能源浪費及環境汙染。為節約能源，減少環境汙染，採取將灰場衝灰水回用的方法，並將灰渣脫水處理後外運。
1.2.1 現狀
1.2.1.1 電廠1#、2#、3#爐灰渣系統現狀
電廠鍋爐產生的灰渣分為電除塵飛灰、空氣預熱器和省煤器飛灰、爐底渣。其中1#、2#爐的電除塵飛灰通過氣力除灰系統送至幹灰貯灰庫。爐底渣處理採用水力除渣系統：
從爐膛落下的爐渣經水淬化且貯存在爐膛下的水浸式渣鬥中，渣經碎渣機破碎後，由高壓水力噴射器經輸渣管直接輸送至灰場。空氣預熱器和省煤器飛灰通過水力抽灰器產生負壓經空氣分離器排出空氣後靠靜壓排至灰場。3#爐的電除塵飛灰及空氣預熱器和省煤器飛灰通過氣力除灰系統送至幹灰貯灰庫。
爐底渣處理採用水力除渣系統送至灰場。另外，據電廠提出，當氣力除灰系統發生故障時，及幹灰銷售受季節、氣候影響滯銷時，1#、2#、3#爐的飛灰都進入水力除渣系統，排入灰場。
1.2.1.2灰渣進入灰場現狀
現進入灰場的灰渣水主要包括：1#、2#、3#爐的爐底渣水、1#、2#爐的空氣預熱器與省煤器的灰水、事故狀態及季節影響下1#、2#、3#爐的灰水、1#、2#、3#爐的渣鬥溢流水。其中前3項用水來自電廠衝灰水幫浦，供水取自電廠迴圈水回水。
後者用水是供渣鬥密封用水，水源取自電廠灰用河水公升壓幫浦，供水取自電廠迴圈水進水。這些灰渣水進入灰場後，在灰溝內自然沉澱，渣、水分離後，衝渣水通過加酸調整ph值達標後排入長江，不再**利用。溼渣挖出堆放在灰場上，自然晾乾後綜合利用。
1.2.1.3灰場庫容現狀
根據電廠提供的1997-2023年排灰渣量資料及開發公司提供的每年乾灰溼排量的資料等,將2023年電廠灰渣排放情況列表如下:
目前灰場的情況:按2023年9月武勘院測繪報告的」庫容量統計表」,電廠灰場(按7.5公尺填方)尚存容積635,609.8立方公尺。
按灰渣比重1.2噸/立方公尺,若2023年1、2、3爐排出的灰渣全部堆放在灰場,灰場儲灰渣能力僅2.45年; 若干灰被利用,溼渣及溼灰堆放在灰場, 灰場儲灰渣能力僅6.
2年。如新增發電機組, 1、2、3號機組全燒煤,上述2種堆放情況下,僅夠存放1.1年及3年。
這些都達不到國家對貯灰場儲灰渣能力的要求,必須減輕灰場庫容壓力。
1.2.1.4存在問題：
(1) 衝渣水不回用造成水資源浪費。
(2) 溼灰渣堆放自然晾乾的過程汙染周邊環境。
(3) 灰、渣混排的方式不利於電廠粉煤灰渣的綜合利用。
(4) 現有除灰、渣工藝使灰場儲灰渣用地小
1.2.2 必要性分析
針對以上幾個問題,分析此次改造的必要性如下:
⑴ 節水
寶鋼《工廠設計統一技術規定》第4.2.8條規定：煤氣洗滌水、衝渣水必須迴圈或串級使用，不得外排。
國家《火力發電廠節水導則》第5.3.1條及第5.
3.3條規定：鍋爐排渣裝置的溢流水宜迴圈使用或作為衝灰渣用水。
貯灰渣場的澄清水一般不宜外排，經綜合技術經濟比較後確定**利用方式。低濃度水力除灰渣系統的火力發電廠，應進行灰水**再利用，**水一般供除灰渣系統使用。
02年初下發的《上海市電力公司發電廠節約用水管理辦法》的第3.2.3條要求：在一至二年內基本實現衝灰水的**、重複使用。
目前，寶鋼電廠的衝灰渣系統用水佔全廠取水總量的60%以上，但全部排入灰場，沒有**使用，這是全廠用水單耗過高的主要原因之一。電廠在裝機單耗和單位發電量單耗二項用水指標上，與最新頒布的國家標準相比，分別是國家標準的208%和170%。對灰場排廢水**使用，實現零排放是建立世界一流電廠所必須達到的目標。
經調查，在上海地區的電廠，衝灰渣水**使用沒有完成的，僅石洞口一廠和寶鋼電廠。
因此，將寶鋼電廠的衝灰渣水經渣、水分離後回用是勢在必行的，是本次改造目的中最重要的一點。
⑵ 保護環境
從現有灰場的灰、渣處理工藝來看：灰渣水先在灰池內自然沉澱分離，再將溼灰渣挖出堆放，晾乾後裝車。整個過程大約需要3個月。
作業過程中，溼渣的漿水和晾乾後的粉灰飛揚都成了周邊環境的汙染源，同時也汙染了相鄰冷軋廠的環境。而要改變這種現狀，必須將現有的工藝改造成脫水後的渣能直接裝車,不需要靠堆放在灰場晾乾。
⑶ 灰、渣分排分貯利於綜合利用
粉煤灰綜合利用的有關規定中指出：電廠排出的粉煤灰量大，大力開展綜合利用，變廢為寶，具有明顯的社會效益、環境效益和經濟效益。電廠廠內除灰系統的設計，要根據灰渣綜合利用的要求，按照乾灰幹排、粗細分排、灰渣分排分貯的原則進行設計。
電廠現有除灰渣系統來看，排至灰場的主要為爐底渣，但也有灰，即1#、2#爐空預器及省煤器的灰和事故狀態、季節影響下1#、2#、3#爐的灰。這種灰、渣混排的方式大大增加了衝灰渣水量，不僅影響了灰場環境，更不利於電廠粉煤灰渣的綜合利用，導致效益低。因而，對此現狀需進行改造。
排灰改造--股份公司對電廠灰場改造的總體規劃中提出2個改造專案,即「電廠1、2號爐省煤器及空預器灰斗及相關系統改造」和「電廠乾灰系統改造」。
排渣改造--本次改造「電廠灰場衝灰水回用改造」,只將爐底渣水進行回用，形成閉式迴圈,其餘灰水先臨時排入灰場。 也作為總體規劃專案之一。
這3個改造專案均實施後,就真正實現幹（灰）、溼（渣）分排分貯的工作制度,顯然利於灰、渣的綜合利用。
(4) 減輕灰場庫容壓力
根據《火力發電廠設計技術規程》來檢查，電廠現有貯灰場的剩餘容量已小於安全底線，這對電廠的生產安全威脅將日益增加。現有的灰、渣處理工藝是造成此被動的重要原因。因此，只有從改進電廠現有除灰渣系統出發，減少排入量、增大綜合利用量，以減輕電廠灰場庫容壓力。
但本改造若實施後,仍不可避免因渣的銷售問題需在灰場堆放,即有一定的儲渣場地。電廠灰場改造的總體規劃中就這一情況考慮了「灰庫改造」的專案,但這個專案實施的前提是本專案的實施,因為採用新的除渣工藝後,灰場的部分灰溝就可改造為灰庫,從而擴大灰場的儲灰渣能力, 減輕灰場庫容壓力。
(5) 結論
綜上所述，對電廠現有除灰渣系統進行改造,將送入灰場的衝渣水經渣、水分離後,水回用,渣供綜合利用是十分必要的。改造後將達到以下4個目的：
① 衝渣水回用形成閉式迴圈—節水
② 渣、水分離後渣立即裝車—改善環境
③ 灰、渣分排—利於綜合利用
④ 不再完全利用原有2套灰溝—減輕灰場庫容壓力
由此可見,本改造是必要的,通過改造，將有一定的綜合效益。
1.3 設計範圍
1.3.1 將爐底渣水與渣鬥溢流水經處理後回用，供渣鬥衝渣用水及供渣鬥密封用水,形成閉式迴圈。(從灰場新增設施--電廠)
1.3.2 將爐底渣水中的渣與水分離後,渣直接裝車或送至儲渣場。( 從灰場新增設施--儲渣場)
在確定本設計方案之前，對上海外高橋電廠和南通華能電廠的水力除灰、渣系統的工藝流程及實際運用情況進行了實地考查與調研，具體如下表：
由上表可見，除了南通華能電廠一期(80年代)是將省煤器、空預器乾灰及爐底渣一起送水力除灰,新建的上海外高橋電廠與南通華能電廠二期只處理爐底渣(90年代)。另外,在水量渣量相同的情況下,採用脫水倉方式多於沉澱池方式,並與除爐底渣對應。
本設計按二個方案做技術經濟比較，第一方案：沉澱池方案；第二方案：脫水倉方案。
2.1.1 設計引數
電廠提供1#、2#、3#爐底渣、水量及渣鬥溢流水量表
2023年電廠排灰、渣總量31.1萬噸, 如新增發電機組, 1、2、3號機組全燒煤,年灰渣總量為60萬噸。將上表中爐底渣量45t/h進行核算,能滿足60萬噸/年的總量,因此本設計採用上表資料為設計依據。
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