电厂冲灰水改造方案.doc

1 总论
1.1 概述
1.1.1 项目名称：电厂灰场冲灰水回用改造
项目发生单位：电厂
1.1.2 设计依据
(1) 2003年5月15日宝钢股份公司电厂提出的《电厂水力灰渣系统增设渣水分离装置》技术改造项目建议书。
(2) 2003年6月宝钢股份公司投资处下发的“宝钢股份公司更新改造措施项目设计联络单”。
(3) 2003年6月宝钢股份公司设计管理处下发的“宝钢股份公司更新改造措施项目设计任务委托书”编号2003-084。
(4) 2003年8月宝钢股份公司投资处下发的将原项目名称改名为《电厂灰场冲灰水回用改造》
1.1.3 设计原则
(1) 采用的工艺成熟、可靠,有相同系统的应用实绩。
(2) 减少排污量, 符合有关规定与要求，保护环境。
(3) 提高电厂灰、渣的综合利用能力,改善环境。
(4) 符合股份公司电厂灰渣系统改造及灰场改造总体规划的要求。
(5) 执行《宝钢股份有限公司建设工程工厂设计统一技术规定》和相应的现行国家、地方设计规范、规程。
1.1.4 本工程遵循的主要规范及标准
<<宝钢股份有限公司建设工程工厂设计统一技术规定>>
<<火力发电厂设计技术规程>>(DL 5000-2000)
<<电力发电厂除灰设计规程>>(DL/T5142-2002)
<<火力发电厂环境保护设计规定>>(DLGJ 102-91)
<<电厂粉煤灰渣排放与综合利用技术通则>>(GB/T 15321-94)
《建筑设计防火规范》（GBJ16－87）（2001年版）
《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001
《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002
《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002
《上海市地基基础设计规范》DGJ08－11－1999
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001
《上海市建筑抗震设计规程》DBJ08-9-92
《火灾自动报警系统设计规范》GB50116－98
1.2 现状及必要性分析
电厂每年有550万吨的锅炉冲灰渣水、渣斗溢水等排放入灰场，在灰场固体物沉淀后废水排入长江，造成能源浪费及环境污染。为节约能源，减少环境污染，采取将灰场冲灰水回用的方法，并将灰渣脱水处理后外运。
1.2.1 现状
1.2.1.1 电厂1#、2#、3#炉灰渣系统现状
电厂锅炉产生的灰渣分为电除尘飞灰、空气预热器和省煤器飞灰、炉底渣。其中1#、2#炉的电除尘飞灰通过气力除灰系统送至干灰贮灰库。炉底渣处理采用水力除渣系统：从炉膛落下的炉渣经水淬化且贮存在炉膛下的水浸式渣斗中，渣经碎渣机破碎后，由高压水力喷射器经输渣管直接输送至灰场。空气预热器和省煤器飞灰通过水力抽灰器产生负压经空气分离器排出空气后靠静压排至灰场。3#炉的电除尘飞灰及空气预热器和省煤器飞灰通过气力除灰系统送至干灰贮灰库。炉底渣处理采用水力除渣系统送至灰场。另外，据电厂提出，当气力除灰系统发生故障时，及干灰销售受季节、气候影响滞销时，1#、2#、3#炉的飞灰都进入水力除渣系统，排入灰场。
1.2.1.2灰渣进入灰场现状
现进入灰场的灰渣水主要包括：1#、2#、3#炉的炉底渣水、1#、2#炉的空气预热器与省煤器的灰水、事故状态及季节影响下1#、2#、3#炉的灰水、1#、2#、3#炉的渣斗溢流水。其中前3项用水来自电厂冲灰水泵，供水取自电厂循环水回水。后者用水是供渣斗密封用水，水源取自电厂灰用河水升压泵，供水取自电厂循环水进水。这些灰渣水进入灰场后，在灰沟内自然沉淀，渣、水分离后，冲渣水通过加酸调整PH值达标后排入长江，不再回收利用。湿渣挖出堆放在灰场上，自然晾干后综合利用。
1.2.1.3灰场库容现状
根据电厂提供的1997-2001年排灰渣量数据及开发公司提供的每年干灰湿排量的数据等,将2001年电厂灰渣排放情况列表如下:
灰、渣类别
1、2、3号
炉炉底渣量
1、 2号炉
干灰湿排量
1、2、3号炉干灰湿排量
1、2、3号炉干灰干排量
灰渣总量
数量(万吨)
6.5
1.7
4.2
18.7
31.1
占总量%
21%
5%
14%
60%
100%
备注
干灰湿排指干灰通过水力冲灰系统进入灰场
目前灰场的情况:按2001年9月武勘院测绘报告的”库容量统计表”,电厂灰场(按7.5米填方)尚存容积635,609.8立方米。
按灰渣比重1.2吨/立方米,若2001年1、2、3炉排出的灰渣全部堆放在灰场,灰场储灰渣能力仅2.45年; 若干灰被利用,湿渣及湿灰堆放在灰场, 灰场储灰渣能力仅6.2年。如新增发电机组, 1、2、3号机组全烧煤,上述2种堆放情况下,仅够存放1.1年及3年。这些都达不到国家对贮灰场储灰渣能力的要求,必须减轻灰场库容压力。
1.2.1.4存在问题：
(1) 冲渣水不回用造成水资源浪费。
(2) 湿灰渣堆放自然晾干的过程污染周边环境。
(3) 灰、渣混排的方式不利于电厂粉煤灰渣的综合利用。
(4) 现有除灰、渣工艺使灰场储灰渣用地小
1.2.2 必要性分析
针对以上几个问题,分析此次改造的必要性如下:
⑴ 节水
宝钢《工厂设计统一技术规定》第4.2.8条规定：煤气洗涤水、冲渣水必须循环或串级使用，不得外排。
国家《火力发电厂节水导则》第5.3.1条及第5.3.3条规定：锅炉排渣装置的溢流水宜循环使用或作为冲灰渣用水。贮灰渣场的澄清水一般不宜外排，经综合技术经济比较后确定回收利用方式。低浓度水力除灰渣系统的火力发电厂，应进行灰水回收再利用，回收水一般供除灰渣系统使用。
02年初下发的《上海市电力公司发电厂节约用水管理办法》的第3.2.3条要求：在一至二年内基本实现冲灰水的回收重复使用。
目前，宝钢电厂的冲灰渣系统用水占全厂取水总量的60%以上，但全部排入灰场，没有回收使用，这是全厂用水单耗过高的主要原因之一。电厂在装机单耗和单位发电量单耗二项用水指标上，与最新颁布的国家标准相比，分别是国家标准的208%和170%。对灰场排废水回收使用，实现零排放是创建世界一流电厂所必须达到的目标。
经调查，在上海地区的电厂，冲灰渣水回收使用没有完成的，仅石洞口一厂和宝钢电厂。
因此，将宝钢电厂的冲灰渣水经渣、水分离后回用是势在必行的，是本次改造目的中最重要的一点。
⑵ 保护环境
从现有灰场的灰、渣处理工艺来看：灰渣水先在灰池内自然沉淀分离，再将湿灰渣挖出堆放，晾干后装车。整个过程大约需要3个月。作业过程中，湿渣的浆水和晾干后的粉灰飞扬都成了周边环境的污染源，同时也污染了相邻冷轧厂的环境。而要改变这种现状，必须将现有的工艺改造成脱水后的渣能直接装车,不需要靠堆放在灰场晾干。
⑶ 灰、渣分排分贮利于综合利用
粉煤灰综合利用的有关规定中指出：电厂排出的粉煤灰量大，大力开展综合利用，变废为宝，具有明显的社会效益、环境效益和经济效益。电厂厂内除灰系统的设计，要根据灰渣综合利用的要求，按照干灰干排、粗细分排、灰渣分排分贮的原则进行设计。
电厂现有除灰渣系统来看，排至灰场的主要为炉底渣，但也有灰，即1#、2#炉空预器及省煤器的灰和事故状态、季节影响下1#、2#、3炉的灰。这种灰、渣混排的方式大大增加了冲灰渣水量，不仅影响了灰场环境，更不利于电厂粉煤灰渣的综合利用，导致效益低。因而，对此现状需进行改造。
排灰改造--股份公司对电厂灰场改造的总体规划中提出2个改造项目,即“电厂1、2号炉省煤器及空预器灰斗及相关系统改造”和“电厂干灰系统改造”。
排渣改造--本次改造“电厂灰场冲灰水回用改造”,只将炉底渣水进行回用，形成闭式循环,其余灰水先临时排入灰场。 也作为总体规划项目之一。
这3个改造项目均实施后,就真正实现干（灰）、湿（渣）分排分贮的工作制度,显然利于灰、渣的综合利用。
(4) 减轻灰场库容压力
根据《火力发电厂设计技术规程》来检查，电厂现有贮灰场的剩余容量已小于安全底线，这对电厂的生产安全威胁将日益增加。现有的灰、渣处理工艺是造成此被动的重要原因。因此，只有从改进电厂现有除灰渣系统出发，减少排入量、增大综合利用量，以减轻电厂灰场库容压力。
但本改造若实施后,仍不可避免因渣的销售问题需在灰场堆放,即有一定的储渣场地。电厂灰场改造的总体规划中就这一情况考虑了“灰库改造”的项目,但这个项目实施的前提是本项目的实施,因为采用新的除渣工艺后,灰场的部分灰沟就可改造为灰库,从而扩大灰场的储灰渣能力, 减轻灰场库容压力。
(5) 结论
综上所述，对电厂现有除灰渣系统进行改造,将送入灰场的冲渣水经渣、水分离后,水回用,渣供综合利用是十分必要的。改造后将达到以下4个目的：
① 冲渣水回用形成闭式循环—节水
② 渣、水分离后渣立即装车—改善环境
③ 灰、渣分排—利于综合利用
④ 不再完全利用原有2套灰沟—减轻灰场库容压力
由此可见,本改造是必要的,通过改造，将有一定的综合效益。
1.3 设计范围
1.3.1 将炉底渣水与渣斗溢流水经处理后回用，供渣斗冲渣用水及供渣斗密封用水,形成闭式循环。(从灰场新增设施--电厂)
1.3.2 将炉底渣水中的渣与水分离后,渣直接装车或送至储渣场。( 从灰场新增设施--储渣场)
2 设计方案
在确定本设计方案之前，对上海外高桥电厂和南通华能电厂的水力除灰、渣系统的工艺流程及实际运用情况进行了实地考查与调研，具体如下表：

上海外高桥电厂
南通华能电厂
一期
二期
一期
二期
冲渣水量m3/h
420
420
380
380
渣量t/d
200
200
100
100
物料种类
湿渣
（炉底渣）
湿渣
（炉底渣）
省煤器、空预器干灰及炉底渣
湿渣
（炉底渣）
渣水分离方式
脱水仓
脱水仓
沉淀池
脱水仓
冲渣水回用情况
全部回用
全部回用
全部回用
全部回用
特点
节水、占地小、渣水分离效果好、环境状况好
节水、占地小、渣水分离效果好、环境状况好
节水、占地面积大、环境状况不佳
节水、占地小、渣水分离效果好、环境状况好
由上表可见，除了南通华能电厂一期(80年代)是将省煤器、空预器干灰及炉底渣一起送水力除灰,新建的上海外高桥电厂与南通华能电厂二期只处理炉底渣(90年代)。另外,在水量渣量相同的情况下,采用脱水仓方式多于沉淀池方式,并与除炉底渣对应。
本设计按二个方案做技术经济比较，第一方案：沉淀池方案；第二方案：脱水仓方案。
2.1给排水
2.1.1 设计参数
电厂提供1#、2#、3#炉底渣、水量及渣斗溢流水量表

数量
产出时间
工作制度
冲渣水
960 m3/h
9h/d
间断
炉底渣
45 t/h
9h/d
间断
渣斗溢流水
200 m3/h
24h/d
连续
2001年电厂排灰、渣总量31.1万吨, 如新增发电机组, 1、2、3号机组全烧煤,年灰渣总量为60万吨。将上表中炉底渣量45t/h进行核算,能满足60万吨/年的总量,因此本设计采用上表数据为设计依据。
2.1.2 方案概述
2.1.2.1 第一方案（沉淀池方案）
(1) 工艺流程
由电厂输送到灰场的炉底冲渣水管及渣斗溢流水管，在其入灰场出口前分别接出管道送至本冲渣水回用系统中的沉淀池。经沉淀池沉淀后的水进入吸水池，由回水泵组1将吸水池内的水通过缓冲水池送回现有冲灰水集水井，仍作为渣斗冲渣水用；由回水泵组2将吸水池内的水通过缓冲水箱作为灰用河水升压泵的水源，供渣斗密封水用。至此，形成一个闭式循环水系统。
冲渣水带来的渣在沉淀池内沉积后，由抓斗式起重机抓起放入两头的贮渣池，待装渣车来再由抓斗抓至车上运走。边上放置皮带输送机将来不及装车的渣输送到旁边的堆场。
原有冲渣管入灰场出口仍保留，作为1#2#炉的飞灰、1#2#3#炉的部分干灰临时排放口(临时排放由电厂根据情况电话通知灰场操作)及本套冲渣水回用系统事故状态下的旁路排放口。
本方案冲渣水回用系统工艺流程图见附图一。
(2) 系统配置
本方案的冲渣水回用系统主要由沉淀池、吸水池、贮渣池、抓斗起重机、皮带输送机、回水泵组、缓冲水池、缓冲水箱及管道、附属设施等组成。平面布置图见附图三。
① 构筑物
a. 沉淀池
由于现阶段未取得炉底渣的颗粒分析值,且未经颗粒沉降速度试验,因此,沉淀池的几何尺寸无法按这些因素计算确定。本阶段沉淀池的设计按照<<电力发电厂除灰设计规程>>(DL/T 5142-2002)中的规定:沉淀池的有效容积宜能贮存不小于除渣系统24-48h的排渣量。并综合沉淀时间及表面负荷率等因素，确定本方案中沉淀池的有效容积为2400m3，分为2格，每格沉淀池的有效容积为1200m3，尺寸为50Mx10Mx2.4M(长x宽x水深)．正常工作时,1格沉淀池进水、沉淀,另1格沉淀池抓渣,2格交替使用,互不干扰。
b. 吸水池
吸水池既作为沉淀池的吸水井，又作为其二级沉淀(吸水池内也能抓渣)，因此有效容积为1200m3，分为2格，每格吸水池的有效容积为600m3，尺寸为20Mx10Mx3M(长x宽x水深)．
c. 贮渣池
贮渣池有效容积为1200m3，分为2格，每格贮渣池的有效容积为600m3，尺寸为20Mx15Mx2M(长x宽x深)．根据排渣量405t/d,炉底渣的堆积密度1.4t/m3,得出一天的排渣体积数为290 m3。 按照<<电力发电厂除灰设计规程>>要求贮渣池面积不小于系统12h的总排渣量，再考虑到从沉淀池中带水抓出的渣自然脱水的过程，因此，每格贮渣池按贮存２天的渣量。贮渣池分别设置于沉淀池的两头，交替贮存由沉淀池中抓出的渣．贮渣池底高于沉淀池底，并有5%的坡度坡向沉淀池，两池中间隔墙有穿孔，将贮渣池中渣的析水引入沉淀池。抓斗起重机设置2套，每套对应1格贮渣池工作．抓斗按一次抓渣3吨考虑．另设4套皮带输送机，将贮渣池贮满后其余的渣送到边上的堆渣场．
d. 缓冲水池及缓冲水箱
在电厂区域设置一个缓冲水池,一个缓冲水箱,分别贮存由回水泵组1和回水泵组2送来的水。 缓冲水池有效容积500m3，尺寸10Mx8Mx6.6M(长x宽x高),设置为地下式。取代现有循环水回水,作为冲灰泵所在集水井的水源，循环水回水作为补充水,补充系统中因蒸发、漏损及物料带走部分的水。
缓冲水箱有效容积200m3，尺寸10Mx6Mx4M(长x宽x高) 设置为地上式。为灰用河水升压泵提供水源,现来自循环水进水的水源作为补充水。
② 水泵
根据炉底渣所需冲渣水量960m3/h及渣斗密封所需水量200m3/h，且2者工作制度不同,考虑设2套回水泵组将沉淀后的水送回电厂。
a. 供渣斗冲渣用水泵
供渣斗冲渣用水的泵组(回水泵组1)共3台,2用1备。水泵采用灰渣泵,单台流量为480m3/h,扬程48m。
b. 供渣斗密封用水泵
供渣斗用水的泵组(回水泵组2)共2台,1用1备。水泵采用灰渣泵,单台流量为200m3/h,扬程60m。
③ 管道
新增回水管道(冲渣回水管道DN450,溢流回水管道DN250)部分明设,部分在现有冲灰渣管管沟内敷设。
原有管道改造有二处:一是进入灰场的1#、2#、3#灰渣管及1根备用管合并成一根管道, 1#2#、3#溢流水管合并成一根管道,均接出送到本系统处理的管道并留出旁路管。二是循环水回水池到冲灰泵集水井之间的供水管道(DN900,共3根)改为从缓冲水池接到冲灰泵集水井,并新增1根从循环水回水池到缓冲水池的管道，并在该管上设置电动阀与止回阀。而灰用河水升压泵进水管上新增电动阀,并新增3根从缓冲水箱到灰用河水升压泵的管道。上述在原管路或原系统上的接口预留可安排在除渣系统停运时或机组大修时，以便将来与新增系统相接。
④ 水质稳定
系统中由锅炉炉渣导致的活性钙高,水呈碱性(PH值在9－13之间),不断循环的水质将越来越差。电厂委托清华同方做的成垢机理试验研究表明，灰水管的结垢是由CaCO3的过饱和引起的，通过对加酸、大理石过滤、加阻垢剂、用阻垢管道等几个方法的比较，根据宝钢电厂灰系统实际情况，本设计选择加阻垢剂和用阻垢管道的方法来稳定水质。设置加药间,加阻垢剂的装置为成套设备,带计量泵与储罐液位的控制。 管道采用阻垢耐磨管道。
⑤ 附属设施
按照《火力发电厂设计技术规程》要求，除灰渣系统应根据生产及生活的需要，设置专用的附属建筑。由于本系统需24h有人值班,而所处灰场区域，附近没有厕所等生活设施，因此设置附属设施有值班室、办公室、备品仓库、检修间、厕所等。具体见建筑专业附图。
⑥ 生活给排水及消防给水
厕所给水取自纬五路上DN400生活消防水管。排水设置小型地埋式污水处理装置，处理后水达到国家二级排放标准后排到灰场现有灰沟中。新增场地雨排水按地坪坡度自然排水，并考虑设置冲洒地坪的水管。
根据《建筑设计防火规范》与建筑体积，水泵房与电气操作室外应设室外消火栓，因此在本区域内设置2套室外消火栓(DN100)，消防给水也取自纬五路上DN400生活消防水管。
(3) 控制要求
在灰场新增冲渣水回用系统设施所在场地上设置操作控制室，采用PLC控制系统实现CRT画面中央监控与操作，包括水泵、电动阀的运行、停止、故障状态显示及液位计流量计的信号显示。在现场各个用电设备处设置机旁操作箱，设启、停按钮及运行、故障信号灯实现现场控制与操作。在电厂2U EP控制室设置电气控制箱，实现部分电动阀状态与液位信号的监控。
电气控制的具体内容如下：
a. 工作泵与备用泵互为备用。工作泵故障，备用泵自动切换。
b. 回水泵启动7-10秒后，回水泵出口电动阀打开。
c. 吸水池液位与回水泵组1、2联锁。高高、低低液位报警。
d. 缓冲水池液位与回水泵组1、电动阀1联锁。高高、低低液位报警。
e. 缓冲水箱液位与回水泵组2、电动阀2-1、2-2、2-3联锁。高高、低低液位报警。
f. 回水泵出水总管上流量计读数与加药泵运行联锁。
g. 缓冲水池与缓冲水箱液位信号及电动阀1、2的状态显示在灰场操作室和电厂操作室均能实现。
h. 电厂送至灰场的灰渣水管旁路管上的电动阀3控制与状态显示在灰场操作室和电厂操作室均能实现。(其启动的前提是电厂气力除灰系统故障1#2#炉空预器省煤器出灰情况下及本系统故障状况下)
(4) 主要设备与材料
◇ 渣斗冲渣供水泵 Q=480m3/h H=48m N=110KW 3台
◇ 渣斗密封供水泵 Q=200m3/h H=60m N=75KW 2台
◇ 桥式起重机 起重量10吨 跨距28.5m 2台带抓斗
◇ 皮带输送机 Q=30 m3/h 带宽650mm 4台
◇ 电动阀门 DN900 P=1.0MPa 1台
◇ 电动阀门 DN500 P=1.0MPa 2台
◇ 电动阀门 DN350 P=1.0MPa 3台
◇ 电动阀门 DN250 P=1.0MPa 4台
◇ 电动阀门 DN200 P=1.0MPa 5台
◇ 地埋式污水处理装置 Q=0.5m3/h 1套
◇ 手动蝶阀 DN900 P=1.0MPa 1个
◇ 手动蝶阀 DN500 P=1.0MPa 2个
◇ 止回阀 DN900 P=1.0MPa 1个
◇ 手动蝶阀 DN450 P=1.0MPa 1个
◇ 手动蝶阀 DN350 P=1.0MPa 6个
◇ 止回阀 DN350 P=1.0MPa 3个
◇ 加药装置 N=2.5KW 1套
◇ 焊接钢管 DN900 25米
◇ 阻垢耐磨管道 DN450 2200米
◇ 阻垢耐磨管道 DN350 180米
◇ 阻垢耐磨管道 DN250 2300米
◇ 焊接钢管 DN200 50米
◇ 手动蝶阀 DN250 P=1.0MPa 6个
◇ 手动蝶阀 DN200 P=1.0MPa 5个
◇ 止回阀 DN250 P=1.0MPa 2个
2.1.2.1 第二方案（脱水仓方案）
(1) 工艺流程
由电厂输送到灰场的炉底冲渣水管及渣斗溢流水管，在其入灰场出口前分别接出管道分别送至本冲渣水回用系统中的脱水仓和沉淀池。
由电厂冲灰泵供水，水力喷射器送出的冲渣水到灰场后压力不能满足进入脱水仓，因此，需设中间水池与中间水泵将水提升到脱水仓，中间水池称为渣水池中间水泵称为渣水泵。
渣斗冲渣水进入脱水仓，经脱水仓渣水分离后，溢流水通过上部溢流堰溢流到沉淀池，底部排渣门析水自流入沉淀池。脱水仓出水水质≤2000PPm。渣斗溢流水直接送入沉淀池。
经沉淀池沉淀后的上层水通过溢流堰溢流到贮水池，出水水质<300PPm，经贮水池的再次沉淀与澄清，由回水泵组1将贮水池内的水通过缓冲水池送回电厂冲灰水集水井，仍作为渣斗冲渣水用；由回水泵组2将贮水池内的水通过缓冲水箱作为灰用河水升压泵的水源，供渣斗密封水用。至此，形成一个闭式循环水系统。
冲渣水带来的渣通过脱水仓渣水分离后，由底部排渣门排出，渣的含水率≤25%，直接装车供综合利用。边上放置皮带输送机将来不及装车的渣输送到旁边的堆场。
沉淀池底部设置泥浆泵，将沉积的细渣返送到脱水仓处理。贮水池底部设置泥浆阀，定时排泥，送入灰场现有灰沟。另设冲洗泵供脱水仓反冲洗用水、沉淀池与贮水池冲洗喷嘴用水、泥浆泵与渣水泵冲洗用水。
原有冲渣管入灰场出口仍保留，作为1#2#炉的飞灰、1#2#3#炉的部分干灰临时排放口(临时排放由电厂根据情况电话通知灰场操作)及本套冲渣水回用系统事故状态下的旁路排放口。
本方案冲渣水回用系统工艺流程图见附图二。
(2) 系统配置
本方案的冲渣水回用系统主要由渣水池、渣水泵组、脱水仓、沉淀池、贮水池、回水泵组、泥浆泵组、冲洗泵组、皮带输送机、缓冲水池、缓冲水箱及管道、附属设施等组成。平面布置图见附图三。
① 工艺设备及构筑物
a. 渣水池
根据炉底渣所需冲渣水量960m3/h，及考虑冲渣水管从电厂到灰场的阻损和脱水仓的配水点几何高度，渣水泵组共设3台,2用1备,单台流量为480m3/h,扬程30m。水泵采用灰渣泵。由于从电厂到灰场的管道输送距离近2000米，因此渣水池的有效容积要满足这段距离的输送时间约半小时，再加上一台渣水泵5-10分钟的流量，即按照300m3，尺寸为10Mx10Mx3.5M(长x宽x深)。渣水池内设搅拌机使水池内渣粒不致于沉淀。
b. 脱水仓
经渣水泵提升后的渣水进入脱水仓。脱水仓是一种具有脱水、储存和自动卸料三种功能的设备。根据《火力发电厂设计技术规程》除灰渣系统中规定“在灰渣分除系统中，当渣采用水力输送，且需用车或其它输送机械外运利用时，宜采用渣脱水仓的方案。”根据排渣量405t/d,炉底渣的堆积密度1.4t/m3,得出一天的排渣体积数为290m3。按照<<电力发电厂除灰设计规程>>要求“每台脱水仓的有效容积应能满足贮存24-36h系统的最大排渣量”。脱水仓从进浆到脱水到排渣约需36h，本系统这段时间的排渣量为450 m3，但由于本次冲渣水量较大（近1000m3/h）, 脱水仓容积需考虑缓冲这部分水量。因此，本方案设脱水仓2台（一套）,每台直径Φ12m，有效容积850m3。这样，每台脱水仓可贮存2-3天的渣量。脱水仓正常运行时，二台相互切换交替使用，一台进渣浆，一台脱水、排渣、装车。脱水仓需高压水反冲洗,冲洗水源来自新增冲洗水泵。脱水仓排渣门排出的渣含水率≤25%，可直接装车外运。另设4套皮带输送机，将未及时装车运走的渣送到边上的堆渣场。
c. 沉淀池
沉淀池采用辐流式，配备中心传动耙架，能有效处理池中沉淀的渣浆。沉淀池设2座,每座直径Φ15m，有效容积660m3。沉淀池底部设排泥泵，将泥浆送回脱水仓。
d. 贮水池
贮水池作为二级沉淀与澄清设备，设1座，每座直径Φ16.7m，有效容积700m3。贮水池底部设排泥阀，将泥浆水送到事故灰沟。
e. 缓冲水池及缓冲水箱
在电厂区域设置一个缓冲水池一个缓冲水箱,分别贮存由回水泵组1和回水泵组2送来的水。 缓冲水池有效容积500m3，尺寸10Mx8Mx6.6M(长x宽x高), 设置为地下式，取代现有循环水回水,作为冲灰泵所在集水井的水源，循环水回水作为补充水,补充系统中因蒸发、漏损及物料带走部分的水。
缓冲水箱有效容积200m3，尺寸10Mx6Mx4M(长x宽x高),设置为地上式，为灰用河水升压泵提供水源,现来自循环水进水的水源作为补充水。
② 水泵
根据炉底渣所需冲渣水量960m3/h及渣斗密封所需水量200m3/h，且2者工作制度不同,考虑设2套回水泵组将沉淀后的水送回电厂。
a. 供渣斗冲渣用水泵
供渣斗冲渣用水的泵组(回水泵组1)共3台,2用1备。水泵采用灰渣泵,单台流量为480m3/h,扬程48m。
b. 供渣斗密封用水泵
供渣斗密封用水的泵组(回水泵组2)共2台,1用1备。水泵采用灰渣泵,单台流量为200m3/h,扬程60m。
c. 泥浆泵
每座沉淀池底部设置泥浆泵，将底部泥浆打入脱水仓。 泥浆泵共2组,每组泵蛇2台，1用1备。单台流量为50m3/h,扬程45m。
d. 冲洗泵
冲洗泵组共设2台泵，1用1备。单台流量为100m3/h,扬程65m。供脱水仓反冲洗用水、沉淀池和贮水池喷嘴用水、泥浆泵与渣水泵冲洗用水等。
③ 管道
新增回水管道(冲渣回水管道DN450,溢流回水管道DN250)部分明设(设支墩),部分在现有冲灰渣管管沟内敷设。
原有管道改造有二处:一是进入灰场的1#、2#、3#灰渣管及1根备用管合并成一根管道, 1#2#、3#溢流水管合并成一根管道,均接出送到本系统处理的管道并留出旁路管。二是循环水回水池到冲灰泵集水井之间的供水管道(DN900,共3根)改为从缓冲水池接到冲灰泵集水井,并新增1根从循环水回水池到缓冲水池的管道，并在该管上设置电动阀与止回阀。而灰用河水升压泵进水管上新增电动阀,并新增3根从缓冲水箱到灰用河水升压泵的管道。 上述在原管路或原系统上的接口预留可安排在除渣系统停运时或机组大修时，以便将来与新增系统相接。
④ 水质稳定
系统中由锅炉炉渣导致的活性钙高,水呈碱性(PH值在9－13之间),不断循环的水质将越来越差。电厂委托清华同方做的成垢机理试验研究表明，灰水管的结垢是由CaCO3的过饱和引起的，通过对加酸、大理石过滤、加阻垢剂、用阻垢管道等几个方法的比较，根据宝钢电厂灰系统实际情况，本设计选择加阻垢剂和用阻垢管道的方法来稳定水质。设置加药间,加阻垢剂的装置为成套设备,带计量泵与储罐液位的控制。 管道采用阻垢耐磨管道。
⑤ 附属设施
按照《火力发电厂设计技术规程》要求，除灰渣系统应根据生产及生活的需要，设置专用的附属建筑。由于本系统需24h有人值班,而所处灰场区域，附近没有厕所等生活设施，因此设置附属设施有值班室、办公室、备品仓库、检修间、厕所等。具体见建筑专业附图。
⑥ 生活给排水及消防给水
厕所给水取自纬五路上DN400生活消防水管，排水设置小型地埋式污水处理装置，处理后水达到国家二级排放标准后排到灰场现有灰沟中。新增设置冲洒地坪的水管，区域雨排水按地坪坡度自然排水。
根据《建筑设计防火规范》与建筑体积，水泵房与电气操作室外应设室外消火栓，因此在本区域内设置2套室外消火栓(DN100)，消防给水也取自纬五路上DN400生活消防水管。
(3) 控制要求
在灰场新增冲渣水回用系统设施所在场地上设置操作控制室，采用PLC控制系统实现CRT画面中央监控与操作，包括水泵、电动阀的运行、停止、故障状态显示及液位计流量计的信号显示。在现场各个用电设备处设置机旁操作箱，设启、停按钮及运行、故障信号灯实现现场控制与操作。在电厂2U EP控制室设置电气控制箱，实现部分电动阀状态与液位信号的监控。
电气控制的具体内容如下：
a. 工作泵与备用泵互为备用。工作泵故障，备用泵自动切换。
b. 水泵启动7-10秒后，水泵出口电动阀打开。
c. 贮水池液位与回水泵组1、2联锁。高高、低低液位报警。
d. 缓冲水池液位与回水泵组1、电动阀1联锁。高高、低低液位报警。
e. 缓冲水箱液位与回水泵组2、电动阀2-1、2-2、2-3联锁。高高、低低液位报警。
f. 回水泵出水总管上流量计读数与加药泵运行联锁。

g. 渣水池液位与渣水泵联锁。高高、低低液位报警。
h. 脱水仓反冲洗信号与冲洗泵运行联锁。
i. 冲洗泵、泥浆泵、排泥阀均能按时间设定启、停。
j. 缓冲水池与缓冲水箱液位信号及电动阀1、2的状态显示在灰场操作室和电厂操作室均能实现。
k. 电厂送至灰场的灰渣水管旁路管上的电动阀3控制与状态显示在灰场操作室和电厂操作室均能实现。(其启动的前提是电厂气力除灰系统故障1#2#炉空预器省煤器出灰情况下及本系统故障状况下)
(4) 主要设备与材料
◇ 渣斗冲渣供水泵或渣水提升泵Q=480m3/h H=48m N=110KW
6台
◇ 渣斗密封供水泵 Q=200m3/h H=60m N=75KW 2台
◇ 冲洗水泵 Q=100m3/h H=65m N=75KW 2台
◇ 泥浆泵 Q=50m3/h H=45m N=22KW 4台
◇ 脱水仓 φ12m V=900m3 1套
◇ 沉淀池 φ15m V=660m3 2座
◇ 贮水池 φ16.7m V=700m3 1座
◇ 皮带输送机 Q=30m3/h 带宽650mm 4台
◇ 搅拌机 N=3KW 4台
◇ 电动阀门 DN900 P=1.0MPa 1台
◇ 电动阀门 DN500 P=1.0MPa 3台
◇ 电动阀门 DN350 P=1.0MPa 6台
◇ 电动阀门 DN250 P=1.0Mpa 4台
◇ 电动阀门 DN200 P=1.0MPa 2台
◇ 电动阀门 DN150 P=1.0MPa 15台
◇ 排泥阀 DN150 P=1.0MPa 1台
◇ 地埋式污水处理装置 Q=0.5m3/h 1套
◇ 手动蝶阀 DN900 P=1.0MPa 1个
◇ 手动蝶阀 DN500 P=1.0MPa 2个
◇ 止回阀 DN900 P=1.0MPa 1个
◇ 手动蝶阀 DN450 P=1.0MPa 1个
◇ 手动蝶阀 DN350 P=1.0MPa 12个
◇ 止回阀 DN350 P=1.0MPa 6个
◇ 加药装置 N=2.5KW 1套
◇ 焊接钢管 DN900 25米
◇ 阻垢耐磨管道 DN450 2400米
◇ 阻垢耐磨管道 DN350 250米
◇ 阻垢耐磨管道 DN250 2300 米
◇ 阻垢耐磨管道 DN150 380米
◇ 焊接钢管 DN200 50米
◇ 手动蝶阀 DN250 P=1.0MPa 6个
◇ 手动蝶阀 DN200 P=1.0MPa 2个
◇ 手动蝶阀 DN150 P=1.0MPa 25个
◇ 止回阀 DN250 P=1.0MPa 2个
◇ 止回阀 DN150 P=1.0MPa 6个
2.2 电气
2.2.1设计内容
电厂灰场冲灰水回用改造新增泵、阀等设备配电、控制设计，加药设备、起重机和检修动力配电设计，场地照明。
2.2.2 现场调研
电厂3#机6kV开关室3C2 6kV母线3C2-5B为备用仓位。
2.2.3 设计方案
2.2.3.1 方案一
1) 负荷
新增动力设备总容量约450kW，计算容量约480kVA。
新增动力设备负荷如下：
a. 回水泵组（1）：二用一备，3x110kW，电压AC380V；
b. 回水泵组（2）：一用一备，2x75kW，电压AC380V；
c. 阀门：20x1kW，电压AC380V；
d. 起重机：2x40kW，电压AC380V；
e. 加药装置：1x2.5kW，电压AC380V；
f. 空调：35kW，电压AC380V；
g. 照明：22kW，电压AC380V/220V；
h. 皮带机：4x5.5kW，电压AC380V；
(2) 供电电源
在电厂灰场新设置一个电气室约12400x8900 x6000mm3，内设4面6kV高压柜、1台6/0.4~0.23kV 630kVA变压器、13面0.4kV低压柜为新增设备供配电，其高压电源引自电厂3#机6kV开关室3C2 6kV母线3C2-5B备用仓位。
(3) 控制与操作
在灰场新设操作室内实现PLC监控，现场设置机旁操作箱，现场操作优先。控制顺序如下：
① 吸水池高液位，回水泵组1、2启动；吸水池低液位，回水泵组1、2停止；高高液位、低低液位报警。
② 缓冲水池低1液位，电动阀1开启；低2液位，电动阀1关闭，回水泵组1启动；高液位，回水泵组1停止；高高液位、低低液位报警。
③ 缓冲水箱低1液位，电动阀2开启；低2液位，电动阀2关闭，回水泵组2启动；高液位，回水泵组2停止；高高液位、低低液位报警。
④ 回水泵启动7~10秒后，出口电动阀开启。
⑤ 流量计1读数＞100m3/h，同时流量计2读数＞10m3/h，加药泵启动；小于该数，加药泵停止。
⑥ 工作泵故障，备用泵自动投入。
⑦ 在电厂2UEP电除尘控制室新设一个低压柜，用于控制灰场新增旁路阀，显示水池、水箱的液位状态和电厂新增缓冲水池、缓冲水箱补水阀的启闭状态，并且将故障信号返回至2UEP电除尘控制室故障监视系统。
⑧ 回水泵采用软启动。
因此，新上一套PLC控制系统，对本次新增设备自动控制。新系统约350点DI/O，10点，8点AI。在新设操作室内设置中央HMI操作站，对本次改造新增设备操作站画面上进行监控。
手动控制不纳入PLC控制系统。
(4) 设备布置
新增3面高压柜、14面低压柜、1套PLC柜和1台6/0.4~0.23kV 630kVA变压器，分别安装在新增高压室、低压室、变压器室和电厂2UEP电除尘控制室；另在操作室设置1台HMI监控设备。
水泵及电动阀机旁操作箱安装于工艺设备附近。
加药装置控制柜随其成套，1面，设置在机旁。
(5) 照明
高压室、低压室、变压器室和操作室内设置若干荧光灯，对高低压柜、变压器和HMI监控设备等进行照明。
泵房、场地新增设备安装区域设置若干投光灯，对场地进行照明。
照明箱就近设置在低压室内。
(6)电缆敷设
电气室内电缆沿室内电缆沟敷设，至户外设备沿水泥槽埋地敷设，局部穿管或电缆桥架敷设。
(7)主要设备及材料
◇ 高压柜 4面
(其中1面改造)
◇ 低压柜 15面
(其中1面改造)
◇ 变压器
(6/0.4~0.23kV 630kVA) 1台
◇ 照明配电箱 1个
◇ PLC（包括HMI及系统软件） 1套
◇ 操作箱 2个
◇ 荧光灯（36W） 50套
◇ 投光灯（400W） 8套
◇ 动力电缆 YJV-FR-6kV 3x120 2500米
YJV-FR-1kV 3x150+