淺談火力發(fā)電廠的節(jié)水措施

趙君

摘 要：火力發(fā)電廠是用水大戶，采用合理的冷卻方式是建設(shè)節(jié)水型電廠，節(jié)約用水，降低耗水指標(biāo)，減少污水污染，保護(hù)環(huán)境，使有限的水資源發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益，是我國(guó)北方富煤缺水地區(qū)發(fā)展電力工業(yè)的必然選擇和發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電；節(jié)水措施；重要性

人類(lèi)生存的空間——地球，約有四分之三的面積覆蓋著水。地球上各種水體中，海洋水占地球水儲(chǔ)量的96.5%，但它卻不能直接飲用，不易用之于生產(chǎn)和生活。分布在陸地上的河流、湖泊、冰川和地下水等水體占地球水儲(chǔ)量的3.5%，它們才是生產(chǎn)和生活用水的主要來(lái)源。但實(shí)際可利用的淡水資源占全球淡水總儲(chǔ)量的0.3%，占全球總儲(chǔ)水量的十萬(wàn)分之七。

我國(guó)是一個(gè)缺水的國(guó)家，尤其是在華北、東北及西北等煤炭資源豐富的地區(qū)，水資源嚴(yán)重短缺，再加上環(huán)境污染，導(dǎo)致水質(zhì)日益惡化?；鹆Πl(fā)電廠作為用水大戶，需要大量水資源。當(dāng)在缺水地區(qū)選定火力發(fā)電廠時(shí)，許多發(fā)電廠的選擇原則往往被迫限定為“以水定電”。根據(jù)可獲取水量的多少來(lái)決定發(fā)電廠的建設(shè)規(guī)模，因此水資源問(wèn)題已成為制約這些缺水地區(qū)電力發(fā)展的“瓶頸”。同時(shí)火力發(fā)電廠又是排水大戶，大量污廢水外排不利于水環(huán)境的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。由此看來(lái)，如何節(jié)能減排成為電力設(shè)計(jì)行業(yè)面臨的一項(xiàng)嚴(yán)峻課題。

1 火力發(fā)電廠的節(jié)水措施

節(jié)約用水和減少外排廢水是電廠水務(wù)管理的核心。進(jìn)行火電廠的污廢水治理，提高水的重復(fù)利用率，減少新鮮水用水量，實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水，已成為火電廠生存和發(fā)展的關(guān)鍵。供水設(shè)計(jì)中可采取的節(jié)水措施有以下方式：

（1）電廠輔機(jī)冷卻系統(tǒng)采用熱交換器閉式循環(huán)系統(tǒng)。

（2）生產(chǎn)廢水（淡水——含鹽量較少、與原水含鹽量變化不大的廢水，如制氫站冷卻水、油罐區(qū)冷卻水及鍋爐排污水、熱力設(shè)備和管道正常、事故工況的疏放水等）經(jīng)工業(yè)廢水處理間處理后可回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水。

（3）生產(chǎn)廢水（中高濃度——含鹽量較高的冷卻水系統(tǒng)排污水、各類(lèi)中和后的化學(xué)廢水）經(jīng)收集后可供輸煤系統(tǒng)用水、干灰加濕及灰場(chǎng)噴灑等。

（4）循環(huán)水系統(tǒng)排污水供脫硫系統(tǒng)補(bǔ)充水及輸煤系統(tǒng)用水等。

（5）生活污水經(jīng)生物氧化處理后可用于廠區(qū)綠化。進(jìn)一步深度處理后也可用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水。

（6）輸煤棧橋沖洗水經(jīng)煤水處理間處理后重復(fù)利用或用于煤場(chǎng)噴灑、除塵用水。

（7）采用氣力除灰、干式輸送、干灰貯存系統(tǒng)。除渣系統(tǒng)用水采用循環(huán)供水系統(tǒng)或采用干除渣系統(tǒng)。

（8）暖通空調(diào)系統(tǒng)采用循環(huán)供水系統(tǒng)。

（9）在嚴(yán)重缺水地區(qū)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后由濕冷循環(huán)冷卻系統(tǒng)改為干式冷卻系統(tǒng)。

2 開(kāi)發(fā)應(yīng)用節(jié)水新技術(shù)及其效果

2.1 廢水回收利用

廢水回收利用即全廠污廢水在滿足環(huán)保要求排放標(biāo)準(zhǔn)的處理系統(tǒng)基礎(chǔ)上僅增設(shè)少量的回用設(shè)備和處理工藝，將污廢水資源化，再次回用，在減少新鮮水耗量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)零排放。

濕式循環(huán)冷卻系統(tǒng)是電廠用水、耗水最大的環(huán)節(jié)，回收利用冷卻塔排污水、處理回收其它工業(yè)廢水及生活污水作為冷卻塔循環(huán)水的補(bǔ)充水已取得了明顯的節(jié)水效果，也是電廠耗水定額下降的主要原因。

我們這里要引用“梯級(jí)供水”的概念，即當(dāng)上一級(jí)排水水質(zhì)能滿足要求時(shí)，經(jīng)簡(jiǎn)單處理后，可作為下一級(jí)的供水水源，一般電廠主要設(shè)三級(jí)供水系統(tǒng)。

（1）第一級(jí)供水為全場(chǎng)清水供水系統(tǒng)，水源為經(jīng)凈化站處理后的原水。供水對(duì)象主要為：鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)所需的生水、生活用水、制氫站冷卻用水、油罐區(qū)工業(yè)用水、除灰空壓機(jī)冷卻水、灰?guī)鞖饣L(fēng)機(jī)房冷卻水、暖通空調(diào)用水、沖洗汽車(chē)及地面沖洗用水等。

（2）第二級(jí)供水系統(tǒng)主要為主廠房區(qū)域輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)。供水對(duì)象為主廠房輔機(jī)冷卻水、鍋爐排污冷卻水。采用第一級(jí)供水系統(tǒng)中的制氫站冷卻用水、油罐區(qū)工業(yè)用水、除灰空壓機(jī)冷卻水、灰?guī)鞖饣L(fēng)機(jī)房冷卻水、暖通空調(diào)用水、沖洗汽車(chē)及地面的排水，通過(guò)工業(yè)廢水（淡水）下水道收集，經(jīng)工業(yè)廢水處理間處理（混凝、沉淀和油水分離）后作為輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，不足部分由第一級(jí)供水系統(tǒng)直接供給。

（3）第三級(jí)供水為廠區(qū)中高濃度廢水回用系統(tǒng)和廠區(qū)綠化系統(tǒng)。供給對(duì)象為輸煤系統(tǒng)沖沖洗除塵噴灑用水、干灰加濕用水以及干灰場(chǎng)噴灑用水。通過(guò)中高濃度中水管道收集第二級(jí)供水的輔機(jī)循環(huán)系統(tǒng)的排污水和化學(xué)廢水，循環(huán)水系統(tǒng)排污水及化學(xué)廢水含鹽量較高，一部分可直接進(jìn)入煤水處理系統(tǒng)，經(jīng)處理后供輸煤系統(tǒng)用水，其余水量可通過(guò)中水系統(tǒng)用于干灰加濕及干灰場(chǎng)噴灑。廠區(qū)綠化系統(tǒng)水源為處理后的生活污水。

2.2 采用空冷技術(shù)

空冷是指火電廠直接采用環(huán)境空氣來(lái)冷凝汽輪機(jī)排氣的冷卻系統(tǒng)，采用空冷技術(shù)的機(jī)組稱(chēng)為空冷機(jī)組?？绽錂C(jī)組與常規(guī)濕冷機(jī)組相比，空冷機(jī)組節(jié)水效果顯著。常規(guī)濕冷機(jī)組其自然通風(fēng)冷卻塔的循環(huán)水損失占電廠生產(chǎn)用水量的80%左右，而空冷機(jī)組則沒(méi)有循環(huán)水損失即節(jié)省了濕冷機(jī)組冷卻塔的蒸發(fā)、風(fēng)吹及排污損失。一般來(lái)講，同容量空冷機(jī)組耗水量約為濕冷機(jī)組耗水量的四分之一。

2.3 采用干式除灰及干式除渣系統(tǒng)

采用干式除灰、除渣系統(tǒng)可以完全不用水，且產(chǎn)生的粉煤灰和爐渣均可回收利用。

2.4 應(yīng)用節(jié)水新技術(shù)效果

2.4.1 廢水回收利用可實(shí)現(xiàn)電廠廢水零排放。

2.4.2 采用空冷技術(shù)及干式除灰、除渣系統(tǒng)等節(jié)水新技術(shù)效果

以某電廠2×600MW機(jī)組為例，詳見(jiàn)下表。

從上表中可以看出，相同規(guī)模機(jī)組采用不同的冷卻技術(shù)和除灰系統(tǒng)年用水總量相差很大。因此在新建電廠時(shí)，采用空冷機(jī)組和干式除灰、除渣系統(tǒng)可以大量有效的節(jié)水，為今后電廠建設(shè)的方向。

3 節(jié)水工作存在的主要問(wèn)題

盡管目前新建單機(jī)容量300MW及以上的電廠從設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理等環(huán)節(jié)均考慮了節(jié)水問(wèn)題，并取得了良好的節(jié)水效果。但從整個(gè)電力行業(yè)來(lái)說(shuō)，仍存在不少問(wèn)題。

3.1 水務(wù)管理不夠重視。

一般電廠在投產(chǎn)運(yùn)行以后對(duì)節(jié)水、污廢水處理裝置是否能正常運(yùn)行、以及其處理效果等方面的管理要求低。相當(dāng)一部分電廠長(zhǎng)期沒(méi)有開(kāi)展水平衡測(cè)試，少數(shù)電廠用水無(wú)定額，用量不計(jì)數(shù)。部分電廠跑、冒、滴、漏、溢現(xiàn)象依然嚴(yán)重，特別是對(duì)溢流水的浪費(fèi)沒(méi)有引起足夠的重視?？偟膩?lái)講，電廠水務(wù)管理粗放，節(jié)水機(jī)構(gòu)不健全，監(jiān)督考核不嚴(yán)等問(wèn)題仍然存在。

3.2 主要耗水指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求和測(cè)試值。

耗水指標(biāo)達(dá)不達(dá)標(biāo)原因很多，包括設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、運(yùn)行管理等諸多因素。一般而言，電廠循環(huán)水濃縮倍率達(dá)不到設(shè)計(jì)水平，污廢水回收率低，重復(fù)利用次數(shù)少是主要原因。

3.3 節(jié)水技術(shù)水平落后，節(jié)水治污資金不足。

節(jié)水治污需要大量的資金投入，往往由于資金不足，采用的節(jié)水治污設(shè)備陳舊、處理效率低，可靠性差。

4 結(jié)束語(yǔ)

火力發(fā)電廠用水量大，系統(tǒng)復(fù)雜，節(jié)水工作必須系統(tǒng)的、堅(jiān)持開(kāi)源節(jié)流的方針，及時(shí)采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，推廣節(jié)水器具，采用一水多用，廢水回收，循環(huán)利用等工藝，強(qiáng)化運(yùn)行調(diào)整，就能大幅度的減少生產(chǎn)和生活用水量，緩解水資源短缺造成的壓力。加強(qiáng)各級(jí)計(jì)量及設(shè)施管理，重視水平衡測(cè)試工作和水務(wù)管理，這是節(jié)水工作的有效措施。做好火電廠的節(jié)水工作，不僅能減少水資源的開(kāi)采，還可以減少企業(yè)的能耗損失，減少污廢水排放對(duì)環(huán)境的污染，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程水務(wù)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國(guó)電力出版社，2005.

[2]何世德，等.火力發(fā)電廠節(jié)水技術(shù)進(jìn)展[J].四川電力技術(shù)，2008.

[3]楊文靜，等.火力發(fā)電廠節(jié)水措施[J].內(nèi)蒙古水利，2010，2.