平度市生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目用水效率分析研究

王松祿　王振廳　李春俊（青島市水文局青島266700）

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平度市生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目用水效率分析研究

王松祿王振廳李春俊
（青島市水文局青島266700）

本文選用全廠裝機(jī)水耗率、單位發(fā)電量取水量、蒸汽用水水平、生活用水水平、水重復(fù)利用率、污水處理回用率定量分析了平度市垃圾焚燒發(fā)電廠項(xiàng)目用水效率，并據(jù)此分析研究其節(jié)水潛力，提出相應(yīng)的節(jié)水措施，為進(jìn)一步推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建立提供科學(xué)依據(jù)。

平度市垃圾焚燒用水效率重復(fù)利用率

隨著社會(huì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，產(chǎn)生的生活垃圾量會(huì)大大的增加。垃圾焚燒處理具有占地小、處理時(shí)間短、減量化顯著、無(wú)害化較徹底以及資源化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。為提高垃圾處置資源化程度，在平度市田莊固體廢棄物處理廠南側(cè)興建一座日處理規(guī)模900t的生活垃圾焚燒發(fā)電廠，年發(fā)電量72.87× 106kW·h，共分二期實(shí)施。

垃圾焚燒發(fā)電廠主要有垃圾接收與儲(chǔ)存、垃圾焚燒、余熱利用、煙氣處理、自動(dòng)控制、電氣、灰渣處理系統(tǒng)、垃圾滲瀝液處理系統(tǒng)以及給排水等子系統(tǒng)組成。

1　供用水現(xiàn)狀

該項(xiàng)目取水水源為明村水廠原水，取水口位于明村水廠蓄水平塘，自平塘接管線送至項(xiàng)目區(qū)，取水方式為管網(wǎng)取水。原水經(jīng)廠區(qū)內(nèi)凈化水系統(tǒng)后到達(dá)廠內(nèi)工業(yè)消防水池，再由不同抽水泵送至不同取水單元。

1.1生活用水供水系統(tǒng)

生活用水采用兩級(jí)凈化工藝，取用的原水經(jīng)凈化站一級(jí)處理后經(jīng)工業(yè)及消防水池經(jīng)工業(yè)新水泵送至生活水處理站，經(jīng)二次處理達(dá)標(biāo)后經(jīng)生活水變頻泵加壓后供給廠區(qū)內(nèi)部自來(lái)水供水管網(wǎng)。生活水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用精密過(guò)濾器+多介質(zhì)過(guò)濾器+活性炭過(guò)濾器+殺菌消毒的處理工藝，處理后出水水質(zhì)務(wù)必保證滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）。生活水處理設(shè)備處理規(guī)模為1.5m3/h。

1.2生產(chǎn)用水供水系統(tǒng)

廠區(qū)生產(chǎn)用水供水系統(tǒng)設(shè)凈化站一座，水處理規(guī)模定為130t/h，采用FA130型一體化全自動(dòng)凈水器2套，1用1備。來(lái)水經(jīng)過(guò)“混凝+沉淀+過(guò)濾”凈化處理后進(jìn)入工業(yè)消防水池，再由工業(yè)新水泵供給廠內(nèi)的生產(chǎn)用水。綜合泵房?jī)?nèi)設(shè)2臺(tái)工業(yè)新水泵，Q=120t/h，H=35m，2臺(tái)，1用1備。工業(yè)消防水池有效容積為2000m3。

1.3循環(huán)冷卻水供水系統(tǒng)

1.3.1循環(huán)冷卻水供水對(duì)象及設(shè)備選擇

循環(huán)冷卻水主要的供水對(duì)象為汽輪發(fā)電機(jī)組、空冷器、冷油器等設(shè)備。選用單級(jí)雙吸離心泵，Q=1900t/h、H=24m，配套電動(dòng)機(jī)。一期2用1備。選用2臺(tái)工業(yè)冷卻水泵，Q= 110t/h，H=45m，2臺(tái)，1用1備。廠區(qū)循環(huán)水供回水母管管徑DN1200，焊接鋼管。

1.3.2冷卻塔的選擇

一期廠區(qū)設(shè)2臺(tái)逆流式機(jī)力通風(fēng)冷卻塔，型號(hào)：NH-1900，單臺(tái)冷卻水量1900t/h，配用玻璃鋼軸流風(fēng)機(jī)。

1.3.3循環(huán)水補(bǔ)水系統(tǒng)

由于冷卻塔的風(fēng)吹、蒸發(fā)損失的影響會(huì)使循環(huán)水中的鹽分濃縮，從而對(duì)設(shè)備的運(yùn)行帶來(lái)安全隱患，因此，冷卻塔系統(tǒng)需要進(jìn)行排污才能保持鹽分的相對(duì)穩(wěn)定，排污的同時(shí)需要補(bǔ)水，由工業(yè)新水供給。

1.3.4循環(huán)水加藥系統(tǒng)

為保證循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定，防止在各用水設(shè)備中產(chǎn)生污垢和腐蝕，設(shè)計(jì)在冷卻水中投加水質(zhì)穩(wěn)定劑，選擇水質(zhì)穩(wěn)定劑設(shè)備1套放置在綜合泵房?jī)?nèi)，包括緩蝕劑、阻垢劑及殺菌滅藻劑等。投加水質(zhì)穩(wěn)定劑的種類、數(shù)量及清洗、預(yù)膜等，宜經(jīng)過(guò)水質(zhì)穩(wěn)定試驗(yàn)確定。

1.4消防用水供水系統(tǒng)

廠區(qū)消防給水系統(tǒng)包括室外消火栓系統(tǒng)和室內(nèi)消火栓系統(tǒng)以及消防炮滅火系統(tǒng)。消防用水儲(chǔ)存在工業(yè)消防水池中，采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)，平時(shí)由屋頂消防水箱（有效容積18m3）保證火災(zāi)初期10min的水量，火災(zāi)時(shí)啟動(dòng)水泵滅火。在綜合水泵房?jī)?nèi)設(shè)置消火栓泵及消防炮泵。

選用消火栓水泵2臺(tái)，設(shè)于綜合泵房?jī)?nèi)，型號(hào)：Q=50L/s，H=82m，1用1備。消防炮水泵2臺(tái)，Q=60L/s，H=120m，1用1備。

1.5摻冷水供水系統(tǒng)

摻冷水泵從工業(yè)消防水池中取水，管道支狀敷設(shè)至汽機(jī)間和冷卻塔集水池內(nèi)，直埋敷設(shè)，埋深1m左右。平時(shí)狀態(tài)下?lián)嚼渌貌贿\(yùn)行，只在廠外停止供水或冷油器、空冷器需要摻冷水時(shí)運(yùn)行。

1.6除鹽水系統(tǒng)

鍋爐供水采用化水處理間制備的除鹽水，補(bǔ)充由于余熱鍋爐排污和各種汽水損失的水量，維持余熱鍋爐的正常安全運(yùn)行。為滿足鍋爐補(bǔ)給水和鍋爐蒸汽對(duì)減溫水品質(zhì)的要求，保證鍋爐安全運(yùn)行，項(xiàng)目設(shè)化水車間處理來(lái)自工業(yè)及消防水池的蓄水。本設(shè)計(jì)確定除鹽水設(shè)備生產(chǎn)能力為2×5 t/h，1用1備，一二期共用?；囬g的廢水經(jīng)濃水箱及中和池中和后進(jìn)入沖渣機(jī)冷卻等水點(diǎn)回用。

化水車間出水水質(zhì)指標(biāo)：二氧化硅＜20μg/L，電導(dǎo)率＜0.2μs/cm。自化水車間出來(lái)的水經(jīng)除氧器除氧后即可供給鍋爐。

2　用水效率分析

2.1機(jī)組設(shè)計(jì)裝機(jī)水耗率

該項(xiàng)目一期配備1臺(tái)12MW凝氣式汽輪發(fā)電機(jī)組，設(shè)計(jì)額定總發(fā)電裝機(jī)容量為12MW，業(yè)主提出的全廠新鮮水取用量為1593.2m3/d。則機(jī)組設(shè)計(jì)發(fā)電水耗率為：

式中：

B—設(shè)計(jì)全廠發(fā)電水耗率，單位：m3/（s·GW）；

Qx.s—設(shè)計(jì)全廠新鮮水取用量，單位：m3/a；

N—設(shè)計(jì)全廠機(jī)組額定總發(fā)電裝機(jī)容量，單位：GW。

業(yè)主提出的全廠發(fā)電水耗率為1.54m3/（s·GW），尚未達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《小型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50049-2011）中火力發(fā)電單機(jī)容量＜300MW、淡水循環(huán)冷卻水供水系統(tǒng)裝機(jī)取水量≤1.2m3/（s·GW）的要求，但由于《小型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50049-2011）適用于燃煤電廠，垃圾發(fā)電廠的設(shè)計(jì)發(fā)電水耗率標(biāo)準(zhǔn)尚無(wú)，此次主要參照同行業(yè)項(xiàng)目對(duì)項(xiàng)目用水水平進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，見表1。

2.2單位發(fā)電量取水量

單位發(fā)電量取水量采用下式進(jìn)行計(jì)算：Vui=Vi/Q式中：

Vui—單位發(fā)電量取水量，m3/（MW·h）；

Vi—在一定計(jì)量時(shí)間內(nèi)，生產(chǎn)過(guò)程中取水量總和，m3；Q—在一定計(jì)量時(shí)間內(nèi)的發(fā)電量，MW·h。

該項(xiàng)目年發(fā)電量72.87×106kW·h，業(yè)主提出的全廠新鮮水年取用量為53.05萬(wàn)m3，經(jīng)計(jì)算，該項(xiàng)目單位發(fā)電量取水量為72.8m3/（萬(wàn)kW·h），高于《山東省重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)產(chǎn)品取水定額》中循環(huán)冷卻系統(tǒng)純發(fā)電電廠45 m3/萬(wàn)kW·h的標(biāo)準(zhǔn)。但由于該標(biāo)準(zhǔn)適用于燃煤電廠，垃圾發(fā)電廠的設(shè)計(jì)發(fā)電水耗率標(biāo)準(zhǔn)尚無(wú)，此次主要參照同行業(yè)項(xiàng)目對(duì)項(xiàng)目用水水平進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，見表1。

2.3蒸汽用水水平

該項(xiàng)目一期產(chǎn)蒸汽量為1132.8t/d，鍋爐產(chǎn)蒸汽用水一部分來(lái)自化水制備間，一部分來(lái)自回收的蒸汽冷凝水，經(jīng)計(jì)算，化水制備間供給鍋爐補(bǔ)水用新鮮水量為68m3/d，回收的蒸汽冷凝水量為1064.16m3/d，則蒸汽用水總量為1132.16m3/d，業(yè)主提出的蒸汽耗水指標(biāo)為1.00m3/t。根據(jù)《山東省節(jié)水型社會(huì)建設(shè)技術(shù)指標(biāo)》（魯水資字〔2006〕28號(hào)），節(jié)水型社會(huì)蒸汽耗水定額為1.5m3/t，業(yè)主提出的蒸汽用水指標(biāo)優(yōu)于規(guī)范指標(biāo)，蒸汽用水水平較高。

2.4生活用水水平

該項(xiàng)目業(yè)主提出的員工生活用水指標(biāo)為220L/人·d，根據(jù)《關(guān)于發(fā)布〈山東省城市生活用水量標(biāo)準(zhǔn)（試行）〉的通知》（魯建城字〔2004〕14號(hào)），城市居民生活用水定額為85～120L/人·d，因此，該項(xiàng)目業(yè)主提出的生活用水設(shè)計(jì)偏大。

2.5水重復(fù)利用率

水重復(fù)利用率指在一定的計(jì)量時(shí)間（年或月）內(nèi)，使用的重復(fù)利用水量與總用水量之比。計(jì)算公式：R=Vzy/Vt×100%式中：

R—水重復(fù)利用率，%；

Vzy—重復(fù)利用水量，即循環(huán)水量與串聯(lián)水量之和；Vt—總用水量。

表1　主要用水指標(biāo)與同行業(yè)項(xiàng)目比較表

該項(xiàng)目業(yè)主提出的日重復(fù)利用水量Vzy=82366m3，日用水量Vt=83959.2m3，因此，該項(xiàng)目業(yè)主提出的水重復(fù)利用率。

R=Vzy/Vt×100%=82366/83959.2=98.1%

根據(jù)《國(guó)家節(jié)水型城市考核標(biāo)準(zhǔn)》（建城〔2012〕57號(hào)），工業(yè)用水重復(fù)利用率≥80%、《火力發(fā)電節(jié)水導(dǎo)則》（DL/T 783-2001）中“單機(jī)容量為125MW及以上新建或擴(kuò)建凝汽式電廠，全廠復(fù)用水率不宜低于95%”的要求，該項(xiàng)目業(yè)主提出的水重復(fù)利用率均大于以上規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。因此，該項(xiàng)目業(yè)主提出的水重復(fù)利用率水平較高。

2.6污水處理回用率

該項(xiàng)目污廢水產(chǎn)生主要為循環(huán)排污水（106m3/d）、鍋爐排污（12m3/d）、化水制備間排污（40m3/d）、垃圾卸料區(qū)、車輛沖洗排污（8m3/d）、滲瀝液（120m3/d）、主廠房地面沖洗排污（8 m3/d）、生活污水（12.8m3/d）、化驗(yàn)室污水（1m3/d），總量為307.8 m3/d，該項(xiàng)目回用中水總量為211m3/d，由此計(jì)算得該項(xiàng)目污水處理回用率為68.55%，尚未達(dá)到《山東省節(jié)水型社會(huì)建設(shè)技術(shù)指標(biāo)》（魯水資字〔2006〕28號(hào)）中的污水處理回用率≥80%的要求，污水處理回用水平偏低。

綜上所述，該項(xiàng)目業(yè)主提出的蒸汽用水水平及水重復(fù)利用率水平較高，生活用水水平及污水處理回用率水平較低。此外，單位發(fā)電量取水量和單位裝機(jī)取水量與《小型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50049-2011）定額相比偏高。分析其原因，主要為該項(xiàng)目燃燒原料為生活垃圾，熱能較煤炭等常規(guī)燃料低，且裝機(jī)容量小，造成單位發(fā)電量取水量和單位裝機(jī)取水量不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但與同行業(yè)對(duì)比中，該項(xiàng)目的用水水平處于較高水平，用水較合理，但仍有一定的節(jié)水空間。

3　節(jié)水潛力分析與節(jié)水措施

生產(chǎn)用水方面：可從采用先進(jìn)設(shè)備及技術(shù)方面入手，提高用水效率，以進(jìn)一步減少新鮮水的消耗，尚有節(jié)水潛力。

生活用水方面：可從采用節(jié)水型器具、加強(qiáng)節(jié)水宣傳等方面以減少新鮮水取用。

此外，項(xiàng)目區(qū)雨水未得到收集和利用，建議業(yè)主增加雨水集蓄利用裝置，將雨水收集起來(lái)用于綠化，可以進(jìn)一步減少新鮮水的消耗。

4　結(jié)語(yǔ)

經(jīng)以上分析研究，可以看出該項(xiàng)目用水基本合理，用水效率較高。但是廠區(qū)未對(duì)雨水進(jìn)行充分收集處理回用，建議業(yè)主增加雨水集蓄利用裝置，進(jìn)一步降低該項(xiàng)目新鮮水消耗。并通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新等方式，合理安排取水系統(tǒng)，進(jìn)一步優(yōu)化污廢水回用系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)約用水，實(shí)現(xiàn)水資源的合理利用■