氮肥生產(chǎn)廢水用于鍋爐沖灰渣和煙道除塵
國(guó)內(nèi)中型氮肥廠均有自備的熱電廠供熱和發(fā)電。熱電廠鍋爐的灰渣和煙道的除塵器都要用大量的水沖洗。湘江氮肥廠有二臺(tái)130T/h和四臺(tái)75T/h的鍋爐。高負(fù)荷時(shí)每小時(shí)需沖渣水1023T/h，除塵用水263T/h。如果全部用新鮮水，每年約需新鮮水870萬(wàn)噸，不僅需要水費(fèi)和排污費(fèi)261萬(wàn)元，還增加了對(duì)江河的污染。氮肥生產(chǎn)中每小時(shí)要排出大量的污水。這種污水主要含NH4和少量的S2＋油；SS一般在95mg/L左右，我們利用該種污水沖灰和除塵用水，不僅工藝簡(jiǎn)單、成本低、節(jié)省水費(fèi)，還大大減輕了對(duì)環(huán)境的污染。
1、沖灰渣水源的選擇
合成氨、尿素生產(chǎn)盡管70%以上的水是冷卻循環(huán)使用，但仍有一些裝置有生產(chǎn)污水排出。其中污水量排出較多的地方為凈化車間、合成車間、尿素車間。凈化車間平均每小時(shí)排出430T/h污水，水質(zhì)主要含有硫化氰等。單獨(dú)用此股水沖灰渣,水量滿足不了要求且腐蝕性大。合成車間排出的污水水質(zhì)水量見表1
表1
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從以上表可以看出，在最小水量時(shí)Q=780m3/h時(shí)，不能滿足沖灰渣水量的要求。尿素車間排出的水的水質(zhì)水量見表2
表2
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從上表也可以看出，水量也不能滿足沖灰的水量要求。合成、尿素車間排放的污水量是生產(chǎn)裝置排放最大的，其它生產(chǎn)裝置的排水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。看來(lái)，沖灰渣的水源只能在各生產(chǎn)污水排放的匯集處-----總排水溝才能滿足水量要求。
湘江氮肥廠總排水處連續(xù)三年、年平均的水量、水質(zhì)情況見表3
表3
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從上表可以看出總排水溝處的污水，水量是完全滿足沖灰渣的要求，水質(zhì)對(duì)沖鍋爐的灰渣也沒(méi)有影響,而且用此水作煙道除塵器用水，水中反應(yīng)：
NH3·H2O+SO2=NH4·HSO3
生成了無(wú)毒的亞硫酸氨溶于水中，減少了煙道中SO2的含量，從而減輕了煙囪排煙對(duì)大氣的污染。因此，在總排水溝處利用氮肥污水到熱電廠沖灰渣是可行的，有益無(wú)害。
2、灰渣水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1、流程：從水質(zhì)分析表3可以看出，氮肥生產(chǎn)中排出的污水只有COD等數(shù)據(jù)超標(biāo)外，其它均不要采用什么特殊處理直接就可以用該污水沖灰渣，因而流程很簡(jiǎn)單，只需要在總排水溝合適的地方設(shè)一個(gè)攔溝閘，使水位提高(本工程提高1.6m)，讓設(shè)計(jì)水量的水重力流進(jìn)集水池。然后用三臺(tái)10SA-6B型(二開一備)加壓通過(guò)DN400管道輸送到熱電廠鍋爐處沖灰渣和作煙道除塵用水。整個(gè)布置見圖3：
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2.2、構(gòu)筑物設(shè)計(jì)
2.1.1進(jìn)水口設(shè)計(jì)：
進(jìn)水口可以采用兩種形式：一是采用管道進(jìn)水，為了使浮油不進(jìn)入系統(tǒng)，管口朝下或低于水面0.5m見圖1，該方式適合于溝深，閘門頂離地面高差大的地方，也可以采用進(jìn)水渠見圖2，進(jìn)口處設(shè)格柵，為了防止浮油進(jìn)入系統(tǒng)，格柵后設(shè)隔板，使污水從底部進(jìn)入系統(tǒng)，此方式適合于溝淺地方，湘氮用方式一。
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2.1.2蓄水池(吸水池)和事故補(bǔ)水管
氮肥生產(chǎn)總有出事故的時(shí)候而且每年有10多天的大檢修時(shí)間，為了保證沖灰渣必須設(shè)計(jì)一根事故供水管，供水量按設(shè)計(jì)水量，吸水井蓄水池必須有一定的調(diào)節(jié)容量，本人認(rèn)為蓄水池調(diào)節(jié)容積大于0.5h沖灰渣水量即可。
2.1.3泵房設(shè)計(jì)
泵房是本工程的主要部分，宜采用直灌式地下泵房。水泵材質(zhì)采用普通清水泵，因污水中含氨氮較高。
Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]+
生成絡(luò)合物使銅設(shè)備結(jié)垢、腐蝕，因此，進(jìn)出口閥門不能采用銅質(zhì)材料。
以湘江氮肥廠工程為例計(jì)算如下：
Q=1000~1363m3/h(按1300m3/h計(jì)算)
H=50m(沖灰渣噴嘴出口壓力)
管道管徑DN400管長(zhǎng)L=320m
選用10SA6B水泵三臺(tái)(二開一備)配TS1264電機(jī)
N=190KWQ=720~540m3/hH=67~74mη=0.80~0.79
泵房為兩層，地下為水泵間，地面為檢修操作室配CD1212D電動(dòng)葫蘆一臺(tái)起重2T起升高度12m泵房?jī)?nèi)設(shè)排水泵一臺(tái)，以便日常排除泵房?jī)?nèi)積水，還可以抽蓄水池中水，便于清理池中污泥。
2.1.4攔溝閘的設(shè)計(jì)
攔溝閘是本工程的關(guān)鍵部分，它的高度既要滿足工程設(shè)計(jì)水量，又要考慮暴雨時(shí)能從閘頂部排水。閘太低進(jìn)水水質(zhì)不好，太高總溝空余排水?dāng)嗝鏈p小，暴雨時(shí)溝漫水，使污水淹沒(méi)廠房和設(shè)備。對(duì)于直灌式泵房，閘高還是決定泵房標(biāo)高的條件，泵房底標(biāo)高可按下式計(jì)算。
泵房底標(biāo)高(絕對(duì)標(biāo)高)=溝底標(biāo)高(絕對(duì)標(biāo)高)+閘高－H－泵軸標(biāo)高
H：為閘前水位高于水泵頂高度
H=h1+h2+h3+h4
h1：進(jìn)水格柵進(jìn)水管路水頭損失（本工程為0.205m）
h2：蓄水池頭到最后一臺(tái)水泵的水頭損失，一般取0.1～0.2（本工程取0.1）
h3：水泵進(jìn)水管路水頭損失（本工程為1.01m）
h4：富余水頭取0.05m
泵房底絕對(duì)標(biāo)高=45.57＋1.6－1.365－0.79=45.015m
泵房底標(biāo)高取45.00m，操作室標(biāo)高為49.50m
3、應(yīng)用效果
湘氮廠全年運(yùn)行300d，實(shí)施氮肥生產(chǎn)污水沖灰渣后，全年可節(jié)省新鮮水720×104T，每年可省水費(fèi)和排污費(fèi)120萬(wàn)元以上，而該工程建設(shè)只需要60多萬(wàn)元，只需要0.6年就可回收全年投資。
氮肥污水沖熱電廠灰渣后，經(jīng)過(guò)灰渣的吸附、再沉淀后，排出的污水指標(biāo)基本上達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，而且減少了熱電廠煙囪中排放的SO2含量，減少環(huán)境污染。污水除濁度一項(xiàng)有所上升外其它均大大降低，見表4
表4
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如果沖灰渣水本身是循環(huán)使用裝置。氮肥污水又可作為沖灰渣水、造氣含氰污水處理等裝置的補(bǔ)充水和水洗煤洗滌用水（水量700～1000m3/h）。
本工程回收工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少，因而對(duì)國(guó)內(nèi)有自備熱電廠的幾十家中型氮肥廠有一定的推廣意義，如果均這樣做，全年可節(jié)省幾億噸水，不僅降低了生產(chǎn)成本，而且極大的保護(hù)了水資源和環(huán)境。
4、存在問(wèn)題及解決辦法
該工程投運(yùn)后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)污水含氨較多時(shí)，水泵及進(jìn)出口管件結(jié)圬較嚴(yán)重，要經(jīng)常停車清洗。后來(lái)我們采取如下措施：
引入不含氨污水沖稀水中含氨濃度。我們采取引入熱電廠排水(見圖3)沖稀水中含氨濃度，緩解了裝置的結(jié)圬，減少了該裝置停運(yùn)清洗的時(shí)間。
回收污水中的氨降低水中含氨濃度。在尿素生產(chǎn)裝置氨的集中排放點(diǎn)建一套解吸、水解裝置，對(duì)尿素裝置中的碳氨液進(jìn)行集中處理。通過(guò)解吸、水解，碳銨中的氨和尿素得到充分回收，污水中含氨量可減少到5mg/l以下，這樣不僅可回收氨降低尿素生產(chǎn)成本，沖灰渣工程的結(jié)圬問(wèn)題也就得到了解決。
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