國內(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130T/h和四臺75T/h的鍋爐。高負荷時每小時需沖渣水1023T/h，除塵用水263T/h。如果全部用新鮮水，每年約需新鮮水870萬噸，不僅需要水費和排污費261萬元，還增加了對江河的污染。氮肥生產(chǎn)中每小時要排出大量的污水。這種污水主要含NH₄和少量的S^2＋油；SS一般在95mg/L左右，我們利用該種污水沖灰和除塵用水，不僅工藝簡單、成本低、節(jié)省水費，還大大減輕了對環(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排出430T/h污水，水質(zhì)主要含有硫化氰等。單獨用此股水沖灰渣,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

從以上表可以看出，在最小水量時Q=780m³/h時，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

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)裝置的排水量遠遠不足。看來，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

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)對沖鍋爐的灰渣也沒有影響,而且用此水作煙道除塵器用水，水中反應：

NH₃·H₂O+SO₂=NH₄·HSO₃

生成了無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，有益無害。

2、灰渣水系統(tǒng)設計

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，因而流程很簡單，只需要在總排水溝合適的地方設一個攔溝閘，使水位提高(本工程提高1.6m)，讓設計水量的水重力流進集水池。然后用三臺10SA-6B型(二開一備)加壓通過DN400管道輸送到熱電廠鍋爐處沖灰渣和作煙道除塵用水。整個布置見圖3：

2.2、構筑物設計

2.1.1進水口設計：

進水口可以采用兩種形式：一是采用管道進水，為了使浮油不進入系統(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，也可以采用進水渠見圖2，進口處設格柵，為了防止浮油進入系統(tǒng)，格柵后設隔板，使污水從底部進入系統(tǒng)，此方式適合于溝淺地方，湘氮用方式一。

2.1.2蓄水池(吸水池)和事故補水管

氮肥生產(chǎn)總有出事故的時候而且每年有10多天的大檢修時間，為了保證沖灰渣必須設計一根事故供水管，供水量按設計水量，吸水井蓄水池必須有一定的調(diào)節(jié)容量，本人認為蓄水池調(diào)節(jié)容積大于0.5h沖灰渣水量即可。

2.1.3泵房設計

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]⁺

生成絡合物使銅設備結垢、腐蝕，因此，進出口閥門不能采用銅質(zhì)材料。

以湘江氮肥廠工程為例計算如下：

Q=1000~1363m³/h(按1300m³/h計算)

H=50m(沖灰渣噴嘴出口壓力)

管道管徑DN400管長L=320m

選用10SA6B水泵三臺(二開一備)配TS1264電機

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電動葫蘆一臺起重2T起升高度12m泵房內(nèi)設排水泵一臺，以便日常排除泵房內(nèi)積水，還可以抽蓄水池中水，便于清理池中污泥。

2.1.4攔溝閘的設計

攔溝閘是本工程的關鍵部分，它的高度既要滿足工程設計水量，又要考慮暴雨時能從閘頂部排水。閘太低進水水質(zhì)不好，太高總溝空余排水斷面減小，暴雨時溝漫水，使污水淹沒廠房和設備。對于直灌式泵房，閘高還是決定泵房標高的條件，泵房底標高可按下式計算。

泵房底標高(絕對標高)=溝底標高(絕對標高)+閘高－H－泵軸標高

H：為閘前水位高于水泵頂高度

H=h₁+h₂+h₃+h₄

h₁：進水格柵進水管路水頭損失（本工程為0.205m）

h₂：蓄水池頭到最后一臺水泵的水頭損失，一般取0.1～0.2（本工程取0.1）

h₃：水泵進水管路水頭損失（本工程為1.01m）

h₄：富余水頭取0.05m

泵房底絕對標高=45.57＋1.6－1.365－0.79=45.015m
泵房底標高取45.00m，操作室標高為49.50m

3、應用效果

湘氮廠全年運行300d，實施氮肥生產(chǎn)污水沖灰渣后，全年可節(jié)省新鮮水720×104T，每年可省水費和排污費120萬元以上，而該工程建設只需要60多萬元，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)過灰渣的吸附、再沉淀后，排出的污水指標基本上達到排放標準，而且減少了熱電廠煙囪中排放的SO₂含量，減少環(huán)境污染。污水除濁度一項有所上升外其它均大大降低，見表4

表4

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充水和水洗煤洗滌用水（水量700～1000m³/h）。
本工程回收工藝設備簡單、投資少，因而對國內(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，而且極大的保護了水資源和環(huán)境。

4、存在問題及解決辦法

該工程投運后，發(fā)現(xiàn)當污水含氨較多時，水泵及進出口管件結圬較嚴重，要經(jīng)常停車清洗。后來我們采取如下措施：

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，緩解了裝置的結圬，減少了該裝置停運清洗的時間。

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建一套解吸、水解裝置，對尿素裝置中的碳氨液進行集中處理。通過解吸、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，沖灰渣工程的結圬問題也就得到了解決。

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