從某電廠水平衡測試探討火電廠節(jié)水途徑

杜 佳,杜 峰

（東北電力科學(xué)研究院有限公司,遼寧 沈陽 110006）

電力工業(yè)面臨水資源日益緊張和工業(yè)水費(fèi)逐年上漲的壓力,開展水平衡測試,積極采取有效措施,提高水的綜合利用率,節(jié)約用水,已成為火力發(fā)電企業(yè)可持續(xù)發(fā)展和提高市場競爭能力的一個(gè)必要條件。

1 水平衡測試

1.1 概況

遼寧某燃煤電廠2臺(tái)135 MW燃煤超高壓雙抽供熱機(jī)組,配2臺(tái)440 t/h循環(huán)流化床鍋爐,總裝機(jī)容量為270 MW。水平衡測試期間,2臺(tái)機(jī)組均保持在較大負(fù)荷下（為設(shè)計(jì)總負(fù)荷的81%）運(yùn)行。通過對電廠水系統(tǒng)的分析,將全廠水系統(tǒng)劃分為中水處理系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、閉式水系統(tǒng)、化學(xué)除鹽水系統(tǒng)、輸煤沖洗水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、生活及消防水系統(tǒng)。針對全廠水系統(tǒng)復(fù)雜、試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集量大、個(gè)別測點(diǎn)不能滿足測試規(guī)定條件的問題,通過分系統(tǒng)逐級平衡、選擇合理的測試方法、增加平行測試次數(shù)等來減少試驗(yàn)的誤差,以保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和代表性。

測試主要參考《火力發(fā)電廠水平衡導(dǎo)則》第5部分：《水平衡試驗(yàn)》（DL/T606.5—2009）,《企業(yè)水平衡測試通則》（GB/T12452—2008）,《火力發(fā)電廠取水定額》（GB/T18916.1—2002）和《國家電力公司火電廠節(jié)約用水管理辦法（試行）》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),采用康創(chuàng)（美國產(chǎn)）超聲波流量計(jì)和國產(chǎn)明渠流量計(jì)。內(nèi)容包括：各水系統(tǒng)及排放口水量的測試與計(jì)算,總?cè)∷俊⒖傆盟?、?fù)用水果、循環(huán)水量的測試及計(jì)算,復(fù)用水率、排放水率的計(jì)算以及單位發(fā)電量取水量的計(jì)算等。

1.2 測試結(jié)果及分析

全廠水平衡試驗(yàn)結(jié)果和各類用水情況分析見表1和表2。

表1 全廠水平衡試驗(yàn)結(jié)果

表2 全廠各類用水情況分析表

表2說明如下：

a.新鮮取水量是指直接用于系統(tǒng)的新鮮水;凈補(bǔ)水量指的是最終用于系統(tǒng)的水量,計(jì)算公式為：凈補(bǔ)水量=新鮮取水量+其它系統(tǒng)回用至本系統(tǒng)（回用量進(jìn)）-本系統(tǒng)回用至其它系統(tǒng)（回用量出）;

b.除鹽水系統(tǒng)指的是制取和使用除鹽水的系統(tǒng),包括鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng),鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)和閉式冷卻循環(huán)水系統(tǒng);

c.循環(huán)水量指循環(huán)使用的水,其水質(zhì)經(jīng)過處理后,仍用于原工藝流程;

d.消耗量指的是水在使用過程中因蒸發(fā)、飛散、滲漏、風(fēng)吹、污泥攜帶、灰渣攜帶及綠化等形式消耗掉的水量;

e.排放量指的是企業(yè)實(shí)際排放的水量,包括工業(yè)排水量和廠區(qū)生活排水量;

f.其它系統(tǒng)指生活消防水系統(tǒng)以及預(yù)處理系統(tǒng);

g.復(fù)用水量（包括循環(huán)水量、串用水量、回用水量）;復(fù)用水率（復(fù)用水量/總用水量）;排放率（排放水量/取水量）。

＊外排水包括5m3/h溢流水。

1.2.1 測試結(jié)果分析

a.該電廠取水量為628.5 m3/h,排、耗水量之和為609 m3/h,計(jì)算全廠水量不平衡率為3.1%,滿足水平衡試驗(yàn)的不平衡率σ＜5%的要求。

b.該電廠總裝機(jī)容量為270 MW,裝機(jī)水耗為0.6m3/s?GW,低于《國家電力公司火電廠節(jié)約用水管理辦法（試行）》中“單機(jī)容量在300 MW以下的電廠不大于1.0 m3/s?GW”的規(guī)定。

c.鍋爐補(bǔ)水率為1.99%,低于《國家電力公司火電廠節(jié)約用水管理辦法（試行）》中“單機(jī)容量在300MW以下的機(jī)組補(bǔ)水率應(yīng)小于2%”的規(guī)定。

d.在水平衡試驗(yàn)期間,平均發(fā)電量按220 MWh計(jì)。全廠平均單位發(fā)電量取水量（發(fā)電耗新鮮取水量/全廠平均發(fā)電量）為2.86m3/MWh,單位發(fā)電量取水量略高于國內(nèi)同類裝機(jī)容量電廠。

e.全廠復(fù)用水率（復(fù)用水量/總用水量）為98.4%,高于國家規(guī)定汽輪機(jī)循環(huán)水為閉式循環(huán)的電廠應(yīng)大于95%的要求。

f.全廠外排水率為24.3%,外排水率較高,有較大的節(jié)水潛力。

g.廠區(qū)和外圍的生活用水水量合計(jì)為16.9 m3/h。按廠內(nèi)、外職工306人計(jì),人均生活取水量0.73 m3/d,對比其他火力發(fā)電廠人均生活用水量（0.3～0.6 m3/d）指標(biāo),人均生活取水量略高。

1.2.2 全廠用水評價(jià)及節(jié)水建議

1.2.2.1 全廠用水評價(jià)

該廠總?cè)∷?、裝機(jī)水耗、鍋爐補(bǔ)水率、單位發(fā)電量取水量以及復(fù)用水率等指標(biāo)均符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求或高于國內(nèi)同類裝機(jī)容量的電廠,因此該廠總體節(jié)水水平較高。但是,全廠的循環(huán)冷卻水排污水、生活污水等均直接排放,不僅造成部分水質(zhì)較好的水直接排放而浪費(fèi),而且使全廠的外排水率處于一個(gè)較高的水平。此外,廠內(nèi)存在不合理用水以及溢流、漏水等情況。

1.2.2.2 節(jié)水建議

通過水平衡測試對各個(gè)用水系統(tǒng)的用水情況分析,全廠在節(jié)水方面還有較大潛力。

a.其生活用水量約為16.9 m3/h,直接外排。如果盡可能收集生活區(qū)和廠區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的生活污水,經(jīng)處理后可以作為循環(huán)水補(bǔ)水,每年可節(jié)省中水14.8萬t,不僅減排了污水,保護(hù)了環(huán)境,也具有一定經(jīng)濟(jì)效益。按照中水廠0.45元/t的取水水價(jià),每年可節(jié)省水費(fèi)6.7萬元。雖然目前中水的取水費(fèi)較低,且無排污繳費(fèi),但隨著國家環(huán)保政策的要求進(jìn)一步從嚴(yán),總體水價(jià)和排污水費(fèi)必將整體呈上漲趨勢,節(jié)水項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)愈加明顯。

b.目前廠里中水澄清池?cái)嚢铏C(jī)潤滑水使用生活水（14.5 m3/h）,造成了生活水的浪費(fèi)。如果改用循環(huán)水代替生活水作為澄清池?cái)嚢铏C(jī)潤滑水,每年可以節(jié)約12.7萬t生活水。

c.在測試期間,發(fā)現(xiàn)消防穩(wěn)壓泵一直在運(yùn)行,流量為10.1m3/h,去向不明。如果盡快找到漏點(diǎn)并采取措施,可以每年節(jié)省約消防水8.8萬t。第b、c項(xiàng),按照生活消防水費(fèi)4.52元/t的水價(jià)計(jì)算,每年可節(jié)省生活水水費(fèi)97萬余元。

采取上述節(jié)水措施后,共可減少取水量41.1 m3/h,全廠發(fā)電耗水量由628.5 m3/h降至587 m3/h;單位發(fā)電量取水量將由2.86 m3/MWh降至2.67 m3/MWh;外排水量可減少17m3/h。

2 進(jìn)一步節(jié)水途徑分析

2.1 采取措施減少消耗和新鮮水補(bǔ)給

外排水量高和單位發(fā)電量取水量高是火電廠節(jié)水面臨最主要的2個(gè)問題。

2.1.1 減少消耗

在火電廠的外排水中,循環(huán)水外排水占外排水總量的80%左右。因此減少循環(huán)水的排污量可以顯著降低火電廠的排水量。采用對補(bǔ)充水進(jìn)行石灰軟化、弱酸樹脂離子交換處理的方法可以提高濃縮倍率,使排污下降,取得顯著節(jié)水效果。此外為使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能在較高濃縮倍率下運(yùn)行,可以采取循環(huán)水旁路軟化的方法節(jié)約補(bǔ)充水量,即在循環(huán)水系統(tǒng)中引出一部分冷卻水進(jìn)行石灰軟化、弱酸樹脂離子交換處理后,再回到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,保持循環(huán)水在合理的硬度下運(yùn)行,提高濃縮倍率,以達(dá)到降低冷卻塔排污和節(jié)約系統(tǒng)補(bǔ)充水的目的。

2.1.2 降低冷卻塔的蒸發(fā)損失

帶濕式冷卻塔的循環(huán)冷卻水系統(tǒng),循環(huán)水蒸發(fā)、風(fēng)損耗水量大是單位發(fā)電量取水量高的主要原因之一。該電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的耗水量占總耗水量的97%以上,應(yīng)該考慮采取措施降低冷卻塔的蒸發(fā)損失,如加裝節(jié)水罩、收水器,安裝后可使風(fēng)吹損失顯著降低。

2.1.3 降低外排水減少新鮮水補(bǔ)給

對于生產(chǎn)、生活中產(chǎn)生的廢水,如能根據(jù)不同用水系統(tǒng)的水質(zhì)要求經(jīng)簡單處理后回用,在降低外排水的同時(shí),也減少了新鮮水的補(bǔ)給。

a.循環(huán)水經(jīng)旁流弱酸軟化處理后,大部分懸浮物、碳酸鹽硬度可被除去,產(chǎn)水可直接補(bǔ)入冷卻塔水池;過濾器和弱酸陽床的反洗或再生水經(jīng)過沉淀澄清處理后可作為煙氣脫硫工藝用水或用于輸煤系統(tǒng)沖洗除塵、煤場噴灑用水等。

b.反滲透產(chǎn)水可以作為循環(huán)水系統(tǒng)和化學(xué)鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)的補(bǔ)充水;而反滲透濃水則可以用于對水質(zhì)要求很低的末端消耗水系統(tǒng),如煙氣脫硫工藝用水、渣系統(tǒng)、爐底密封冷卻水、輸煤除塵等。

c.化學(xué)車間水處理排水可先集中于廢水池,利用所設(shè)的加酸、加堿系統(tǒng)調(diào)節(jié)pH值為6～9,最后排至廢水清水池,供除灰、沖渣用水。

d.生活污水占全廠總排廢水的10%以上,經(jīng)深度脫氨處理后可以用作循環(huán)冷卻系統(tǒng)的補(bǔ)充水。

2.2 科學(xué)管理,加強(qiáng)監(jiān)檢

a.通過定期進(jìn)行水平衡試驗(yàn),可以摸清各系統(tǒng)的用水、排水情況及進(jìn)出水水質(zhì)的變化,分析對節(jié)水有影響的各種因素,找出潛在的節(jié)水效益點(diǎn),通過水平衡優(yōu)化合理調(diào)配全廠水資源和廢水資源,降低設(shè)備的耗水量,增加水的梯級使用級數(shù),減少不合理的用水方式和耗水。

b.充分重視水平衡測試發(fā)現(xiàn)的漏點(diǎn),對于漏水的設(shè)備、管道及時(shí)報(bào)修處理,杜絕跑、冒、滴、漏現(xiàn)象的發(fā)生,這是投資最少而節(jié)水效果最顯著的措施。

c.為實(shí)現(xiàn)合理用水的監(jiān)督管理,應(yīng)在各條用水系統(tǒng)管路安裝流量表計(jì),并且定期對儀表進(jìn)行維護(hù)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析,以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除電廠的非正常用水和漏水。

d.根據(jù)實(shí)際情況采用切實(shí)可行的措施減少生活用水用量,如加強(qiáng)宣傳提高員工的節(jié)水意識,采用節(jié)水型水龍頭及腳踏板開關(guān)等。

3 結(jié)束語

加強(qiáng)節(jié)水工作是每個(gè)電廠今后需要重點(diǎn)加強(qiáng)的一項(xiàng)工作。開展水平衡測試,使水資源得到有效合理的利用,在保護(hù)環(huán)境的同時(shí),也將獲得更大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

[1] DL/T606.5—2009.火力發(fā)電廠水平衡導(dǎo)則（第5部分：水平衡試驗(yàn)）[S].

[2] GB/T12452—2008.企業(yè)水平衡測試通則[S].

[3] GB/T18916.1—2002.火力發(fā)電廠取水定額[S].