摘要：利用氮肥生产中排出的污水作为冲热电厂锅炉的灰渣和烟道除尘器用水，该工程投运后，每年可节省新鲜水720×104T，减少水费和排污费120万元/a，且污水中的COD、NH3－N、CN－、S2＋以及烟道气中的SO2得以有效去除。 本人在《中国给水排水》2004年12期上发表的论文。
关键词：氮肥生产废水 热电厂 灰渣 除尘用水
国内中型氮肥厂均有自备的热电厂供热和发电。热电厂锅炉的灰渣和烟道的除尘器都要用大量的水冲洗。湘江氮肥厂有二台130T/h和四台75T/h的锅炉。高负荷时每小时需冲渣水1023T/h，除尘用水263T/h。如果全部用新鲜水，每年约需新鲜水870万吨，不仅需要水费和排污费261万元，还增加了对江河的污染。氮肥生产中每小时要排出大量的。这种主要含NH4和少量的S2＋油；SS一般在95mg/L左右，我们利用该种冲灰和除尘用水，不仅工艺简单、成本低、节省水费，还大大减轻了对环境的污染。
1、冲灰渣水源的选择
合成氨、尿素生产尽管70%以上的水是冷却循环使用，但仍有一些装置有生产排出。其中量排出较多的地方为净化车间、合成车间、尿素车间。
净化车间平均每小时排出430T/h，水质主要含有硫化氰等。单独用此股水冲灰渣,水量满足不了要求且腐蚀性大。
合成车间排出的水质水量见表1
表1
年份 | 水量(m3/h) | pH NH3—N 油 浊度 (m g / L) (m g / L) |
最大 平均 最小 |
1994年 2460 1640 1090 8.35 381.82 18.15 70 1995年 2115 1410 930 8.97 253.09 21.56 82 1996年 1740 1160 780 9.02 909.09 10.84 72 |
从以上表可以看出，在最小水量时Q=780m3/h时，不能满足冲灰渣水量的要求。
尿素车间排出的水的水质水量见表2
表2
年份 | 水量(m3/h) | pH NH3—N 油 浊度 (m g / L) (m g / L) |
最大 平均 最小 |
1994年 1470 980 660 9.93 169.20 11.46 72 1995年 1290 860 580 8.59 626.00 15.00 80 1996年 1425 640 780 9.30 916.68 6.11 75 |
从上表也可以看出，水量也不能满足冲灰的水量要求。
合成、尿素车间排放的量是生产装置排放最大的，其它生产装置的排水量远远不足。看来，冲灰渣的水源只能在各生产排放的汇集处-----总排水沟才能满足水量要求。
湘江氮肥厂总排水处连续三年、年平均的水量、水质情况见表3
表3
年份 水量 pH COD SS NH3—N 油 CN - S2- Cu2 浊度 (m3/h) ( m g /L) ( m g / L) ( m g / L ) ( m g / L) ( m g / L) ( m g / L) ( m g / L) |
1994年 3280 8.30 228 98.01 218.95 14.58 0.021 0.240 0.74 95 1995年 3296 8.80 323 95.81 179.12 20.12 0.078 0.280 1.66 115 1996年 3120 8.75 682 90.47 654.39 8.150 0.119 0.898 0.54 90 |
从上表可以看出总排水沟处的，水量是完全满足冲灰渣的要求，水质对冲锅炉的灰渣也没有影响,而且用此水作烟道除尘器用水，水中的NH3稨2O和烟道气中SO2反应：
NH3·H2O SO2= NH4·HSO3
生成了无毒的亚硫酸氨溶于水中，减少了烟道中SO2的含量，从而减轻了烟囱排烟对大气的污染。因此，在总排水沟处利用氮肥到热电厂冲灰渣是可行的，有益无害。
2、灰渣水系统设计
2.1、流程：从水质分析表3可以看出，氮肥生产中排出的只有COD等数据超标外，其它均不要采用什么特殊处理直接就可以用该冲灰渣，因而流程很简单，只需要在总排水沟合适的地方设一个拦沟闸，使水位提高(本工程提高1.6m)，让设计水量的水重力流进集水池。然后用三台10SA-6B型(二开一备)加压通过DN400管道输送到热电厂锅炉处冲灰渣和作烟道除尘用水。整个布置见图3：
2.2、构筑物设计
2.1.1进水口设计：
进水口可以采用两种形式：一是采用管道进水，为了使浮油不进入系统，管口朝下或低于水面0.5m见图1，该方式适合于沟深，闸门顶离地面高差大的地方，也可以采用进水渠见图2，进口处设格栅，为了防止浮油进入系统，格栅后设隔板，使从底部进入系统，此方式适合于沟浅地方，湘氮用方式一。
2.1.2蓄水池(吸水池)和事故补水管
氮肥生产总有出事故的时候而且每年有10多天的大检修时间，为了保证冲灰渣必须设计一根事故供水管，供水量按设计水量，吸水井蓄水池必须有一定的调节容量，本人认为蓄水池调节容积大于0.5h冲灰渣水量即可。
2.1.3泵房设计
泵房是本工程的主要部分，宜采用直灌式地下泵房。水泵材质采用普通清水泵，因中含氨氮较高。
Cu2 4NH3=[Cu(NH3)4]
生成络合物使铜设备结垢、腐蚀，因此，进出口阀门不能采用铜质材料。
以湘江氮肥厂工程为例计算如下：
Q=1000 ~ 1363 m3/h (按1300 m3/h计算)
H=50m (冲灰渣喷嘴出口压力)
管道管径DN400 管长L=320m
选用10SA6B水泵三台(二开一备)配TS1264电机
N=190KW Q=720 ~ 540 m3/h H=67 ~ 74m η=0.80 ~ 0.79
泵房为两层，地下为水泵间，地面为检修操作室
配CD1212D电动葫芦一台
起重2T 起升高度12m
泵房内设排水泵一台，以便日常排除泵房内积水，还可以抽蓄水池中水，便于清理池中污泥。
2.1.4拦沟闸的设计
拦沟闸是本工程的关键部分，它的高度既要满足工程设计水量，又要考虑暴雨时能从闸顶部排水。闸太低进水水质不好，太高总沟空余排水断面减小，暴雨时沟漫水，使淹没厂房和设备。对于直灌式泵房，闸高还是决定泵房标高的条件，泵房底标高可按下式计算。
泵房底标高(绝对标高)=沟底标高(绝对标高) 闸高－H－泵轴标高
H：为闸前水位高于水泵顶高度
H=h1 h2 h3 h4
h1：进水格栅进水管路水头损失（本工程为0.205m）
h2：蓄水池头到最后一台水泵的水头损失，一般取0.1～0.2（本工程取0.1）
h3：水泵进水管路水头损失（本工程为1.01m）
h4：富余水头取0.05m
泵房底绝对标高=45.57＋1.6－1.365－0.79=45.015 m
泵房底标高取45.00m，操作室标高为49.50m
3、应用效果
湘氮厂全年运行300d，实施氮肥生产冲灰渣后，全年可节省新鲜水720×104T，每年可省水费和排污费120万元以上，而该工程建设只需要60多万元，只需要0.6年就可回收全年投资。
氮肥冲热电厂灰渣后，经过灰渣的吸附、再沉淀后，排出的指标基本上达到排放标准，而且减少了热电厂烟囱中排放的SO2含量，减少环境污染。除浊度一项有所上升外其它均大大降低，见表4
表4
年份 水量 pH COD SS NH3—N 油 CN - S2- Cu2 浊度 (m3/h) ( m g / L) ( m g / L) ( m g / L ) ( m g / L) ( m g / L) ( m g / L) ( m g / L) |
处理前 829 8.3 226 98.01 218.05 14.28 0.022 0.24 0.74 95 处理后 7.8 124 95.61 89.12 5.12 0.018 0.12 0.66 115 |
如果冲灰渣水本身是循环使用装置。氮肥又可作为冲灰渣水、造气含氰处理等装置的补充水和水洗煤洗涤用水（水量700～1000m3/h）。
本工程回收工艺设备简单、投资少，因而对国内有自备热电厂的几十家中型氮肥厂有一定的推广意义，如果均这样做，全年可节省几亿吨水，不仅降低了生产成本，而且极大的保护了水资源和环境。
4、存在问题及解决办法
该工程投运后，发现当含氨较多时，水泵及进出口管件结圬较严重，要经常停车清洗。后来我们采取如下措施：
引入不含氨冲稀水中含氨浓度。我们采取引入热电厂排水(见图3)冲稀水中含氨浓度，缓解了装置的结圬，减少了该装置停运清洗的时间。
回收中的氨降低水中含氨浓度。在尿素生产装置氨的集中排放点建一套解吸、水解装置，对尿素装置中的碳氨液进行集中处理。通过解吸、水解，碳铵中的氨和尿素得到充分回收，中含氨量可减少到5mg/l以下，这样不仅可回收氨降低尿素生产成本，冲灰渣工程的结圬问题也就得到了解决。
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