某電廠全廠水平衡測試方案淺析

張 婭

(山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 長治 046000)

西部某公司共裝有四臺汽輪發(fā)電機(jī)組，其中一期為2×300 MW燃煤直接空冷機(jī)組，鍋爐為武漢鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的WGZ1045/17.5-1自然循環(huán)汽包爐，汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的NZK300-16.7/537/537空冷機(jī)組，發(fā)電機(jī)為哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的QFSN-300-2型機(jī)組；二期為2×600 MW燃煤直接空冷機(jī)組，鍋爐為上海鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的SG2093/17.5-M919亞臨界一次中間再熱強(qiáng)制循環(huán)汽包爐，汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的N600-16.67/538/538亞臨界、單軸、三缸四排汽、中間再熱直接空冷凝汽式汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)為上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司三相兩極同步發(fā)電機(jī)。從節(jié)約水資源，保持可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，采用直接空冷機(jī)組，其中一期300 MW機(jī)組是全國第一臺采用直接空冷的300 MW機(jī)組。

全廠輔機(jī)冷卻用水分別采用兩臺機(jī)力通風(fēng)塔冷卻。另外，一期在2011年為了保證夏季機(jī)組背壓不超限、減少全年不滿發(fā)全廠小時數(shù)，與空冷系統(tǒng)并聯(lián)了一臺尖峰冷卻器作為夏季使用；二期出于同樣的目的，在2013年與#4機(jī)空冷系統(tǒng)并聯(lián)了28臺蒸發(fā)式冷卻器作為夏季使用。全廠用水取水采用以某污水廠來水為主、另一電廠貫流用水的回水為輔、加以某自來水廠作為補(bǔ)充的方式維持電廠的冷卻、蒸發(fā)和排污。鍋爐除灰系統(tǒng)采用干除灰。為了提高水資源的利用率，全廠還設(shè)有廢水調(diào)節(jié)池和處理站作為回收廢水之用。出于環(huán)保要求，在2012年將一期半干法脫硫改為濕法脫硫，在2013年對二期脫硫進(jìn)行增容改造。綜上所述，全廠用水情況與建廠初期已經(jīng)有了很大的改變。因此，對現(xiàn)有的全廠一、二期主要用水情況進(jìn)行水平衡測試摸底，給全廠的節(jié)水工作、下一步制定有效、合理的節(jié)水措施具有重大意義。

1 某電廠A水平衡測試方案實(shí)例[1-2]

某電廠A的水平衡測試方案是依據(jù)《火力發(fā)電廠水平衡導(dǎo)則》進(jìn)行的，測點(diǎn)規(guī)劃和布置是通過全面分析考慮及各子系統(tǒng)及全廠的水平衡需要進(jìn)行計(jì)算的。

該廠的水平衡測試目的主要有6點(diǎn)：(1)依據(jù)該廠的現(xiàn)場測試情況，對全廠各用水系統(tǒng)制定切實(shí)可行的合理用水量；(2)理順該廠的用水現(xiàn)狀，定量的確定各用水系統(tǒng)之間水量的相互關(guān)系；(3)充分考證全廠水系統(tǒng)合理用水的程度，深挖節(jié)約潛力，為今后出臺節(jié)水省水管理措施和提出改造節(jié)水項(xiàng)目方案提供事實(shí)依據(jù)；(4)合理匯總?cè)珡S水系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)全廠用水有檔案可查；(5)通過改進(jìn)手段不斷縮減全廠用水排放總量、溢流水量和損耗水量，進(jìn)一步提高各類水的重復(fù)利用率比例；(6)使電廠的可用水資源得到充分合理的使用和精細(xì)化的科學(xué)管理，對可用水資源進(jìn)行優(yōu)化管理，最終實(shí)現(xiàn)廢水零排放的目標(biāo)。

各類用水的測量方法：管道流量的測量方案是超聲波法，明渠流量的測量方案是三角形薄壁堰法。

通過對該廠的實(shí)際取、用水和排放情況的分析，共明確了水平衡測試測點(diǎn)的總數(shù)目為118個點(diǎn)。通過全廠的水平衡測試試驗(yàn)和主要分系統(tǒng)的水平衡核算以及不平衡水量產(chǎn)生的成因分析，共得出以下3點(diǎn)結(jié)論：(1)全廠合計(jì)浪費(fèi)水量為473.41 m3/h，從灰?guī)煲缌鞯目偭坑?65.26 m3/h，從工業(yè)及消防水池溢流的總量有95.90 m3/h，從輸煤沖洗水池溢流的總量有12.25 m3/h，這些部分共占源水泵取水總量(1148.75 m3/h)的41.21%。這些用水去向不但污染環(huán)境(電廠2號路上灰場溢流和含煤廢水排放口對周圍環(huán)境影響大)，浪費(fèi)水，又耗電，增加了電廠的維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用。以目前電廠從水庫買水的水價(單價0.15 元/ m3)計(jì)算，僅用水費(fèi)用年增加費(fèi)用為62.21萬元。(2)目前電廠公共用水部分(水力沖灰、沖渣、工業(yè)水、輸煤沖洗等系統(tǒng))用水總量與電廠總負(fù)荷水平之間沒有線性關(guān)系；現(xiàn)狀為電廠機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時的耗水量與機(jī)組僅帶80%負(fù)荷時，甚至更低負(fù)荷水平總的耗水量接近。在進(jìn)行水平衡測試時，一般要求機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定負(fù)荷滿足水平衡測試條件，但受各方面影響因素的限制，考核期內(nèi)所測試到的機(jī)組運(yùn)行指標(biāo)沒有達(dá)到《火力發(fā)電廠水平衡導(dǎo)則》的要求負(fù)荷水平(平均負(fù)荷量僅為70.19 %)，因此實(shí)際測試到的全廠發(fā)電耗水率指標(biāo)(1.364 kg/(kW·h)普遍偏高(以滿負(fù)荷數(shù)據(jù)運(yùn)行計(jì)算的全廠發(fā)電耗水率指標(biāo)為0.957 %)。(3)當(dāng)2號機(jī)組單獨(dú)運(yùn)行時與1、2號機(jī)組同時運(yùn)行情況相比，全廠的耗水情況幾乎沒有任何變化。僅從循環(huán)水總流量來分析，1、2號機(jī)組凝汽器與1、2號冷卻塔換熱效果之間存在明顯差異[3-4]。

2 本廠試驗(yàn)測試方案及目的

根據(jù)公司經(jīng)濟(jì)性分析，對全廠所有的用水系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)分解和細(xì)化，確定了全廠水平衡試驗(yàn)范圍和具體的測試方案。試驗(yàn)的主要測量范圍及測試點(diǎn)包括：市污水廠來水、一期尖峰冷卻塔補(bǔ)水及回水、某電廠回水、某自來水廠來水、中水處理站出口、中水處理站至一、二期水處理設(shè)備、中水處理站至#4機(jī)蒸發(fā)冷卻器補(bǔ)水及排污、中水處理站至二期機(jī)力通風(fēng)塔補(bǔ)水、中水處理站至二期脫硫用水等。測量儀器采用多臺美國康創(chuàng)1011超聲波流量計(jì)分別對電廠以上系統(tǒng)進(jìn)行測量，并對關(guān)口流量進(jìn)行了表計(jì)比對校核，同時分別對全廠取、用水量表計(jì)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，從而為全廠制定合理的節(jié)水措施提供了可靠的依據(jù)。

本次試驗(yàn)的目的是：(1)通過對電廠各種取、用、排、耗水的測定，查清電廠用水狀況，為電廠找出節(jié)水潛力，制定切實(shí)可行的節(jié)水技術(shù)措施和規(guī)劃，使火力發(fā)電廠的用水達(dá)到合理使用和科學(xué)管理提供科學(xué)依據(jù)。(2)通過水平衡測試，正確地評價電廠的用水水平。(3)繪制全廠水量分布圖，得出當(dāng)前季節(jié)的全廠的實(shí)際用水量狀況，為電廠提供真實(shí)可靠的實(shí)際取用水量。

3 試驗(yàn)項(xiàng)目及內(nèi)容

全廠主要測量項(xiàng)目包括：市污水來水東側(cè)、市污水來水西側(cè)、#1綠化泵出口、#1至二期脫硫泵泥漿、清水泵出口、中水供二期機(jī)力塔、中水供一期尖峰、空壓機(jī)至二期脫硫、中水至一期制漿工藝水箱補(bǔ)水、某電廠回水至一期機(jī)力塔補(bǔ)水、某電廠回水北側(cè)、某電廠回水南側(cè)、馬廠自來水、#4機(jī)3、4區(qū)循環(huán)水池補(bǔ)水、#4機(jī)1、2區(qū)循環(huán)水池補(bǔ)水、污水站#3供水泵出口(至灰場)、污水站#1供水泵出口(清水池出口至脫硫)、#1生活廢水進(jìn)過濾器、#2生活廢水進(jìn)過濾器、廢水調(diào)節(jié)池#3廢水提升(#2管工業(yè)廢水)、廢水調(diào)節(jié)池#3廢水提升(#1管工業(yè)廢水)、化學(xué)反滲透至二期脫硫(回收水泵出口)、二期水處理母管#1管、二期水處理母管#2管、一期水處理母管、一期水處理#1、一期水處理#2、雨水回收水泵出口、復(fù)回水池出口(A泵)、二期廢水清水箱清水泵入口。通過測量可知，全廠新鮮取用水來源共有：市污水來水東側(cè)、市污水來水西側(cè)、某電廠回水北側(cè)、某電廠回水南側(cè)、某自來水廠五個部分?？傁乃繛?248.36 m3/h。

其中，現(xiàn)場未安裝運(yùn)行表計(jì)的有：中水供一期脫硫工藝水、中水供一期脫硫制漿水、中水供二期輔機(jī)循環(huán)水、中水供#4機(jī)蒸發(fā)冷卻器供水母管、一期混床出口母管至二期二級除鹽水箱、一二期二級除鹽水箱至一、二期除鹽水各個用戶、化學(xué)中和水池供灰場、化學(xué)回收水池供二期脫硫工藝水箱、化學(xué)回收水池供多介質(zhì)反洗水箱、一期精處理中和水池供灰場、一期輔機(jī)水至一期工業(yè)廢水池、#4蒸發(fā)冷卻器排污至二期脫硫工藝水箱、復(fù)用水供灰場水、復(fù)用水供輸煤水、二期精處理排污水至二期廢水池、機(jī)組排水槽水至二期廢水池、輸煤雨水泵供煤廠、輸煤雨水泵供二期廢水池。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及討論

全廠水平衡試驗(yàn)期間，全廠4臺機(jī)組運(yùn)行，負(fù)荷率為81.6%，達(dá)到水平衡試驗(yàn)要求的80%。全廠水平衡試驗(yàn)按照分系統(tǒng)、分專業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行測量，水平衡試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)整理層次按小系統(tǒng)到大系進(jìn)行逐級整理計(jì)算與平衡。長期以來，全廠各用水點(diǎn)，特別是一些主要用水點(diǎn)缺少計(jì)量裝置，導(dǎo)致與供水點(diǎn)的用水量無法平衡，兩者相差較大。所以，在實(shí)際測量過程中，對裝有表計(jì)的各個主要用水點(diǎn)都進(jìn)行了校核比對，并在全廠水平衡的三天用水統(tǒng)計(jì)中加以修正全廠。其中，沒有計(jì)量表計(jì)的用水有：中水供一期脫硫工藝水、中水供一期脫硫制漿水、中水供二期輔機(jī)循環(huán)水、中水供#4機(jī)蒸發(fā)冷卻器供水母管、一期混床出口母管至二期二級除鹽水箱、一二期二級除鹽水箱至一、二期除鹽水各個用戶、化學(xué)中和水池供灰場、化學(xué)回收水池供二期脫硫工藝水箱、化學(xué)回收水池供多介質(zhì)反洗水箱、一期精處理中和水池供灰場、一期輔機(jī)水至一期工業(yè)廢水池、#4蒸發(fā)冷卻器排污至二期脫硫工藝水箱、復(fù)用水供灰場水、復(fù)用水供輸煤水、二期精處理排污水至二期廢水池、機(jī)組排水槽水至二期廢水池、輸煤雨水泵供煤廠、輸煤雨水泵供二期廢水池等。從以上的現(xiàn)象分析，認(rèn)為運(yùn)行表計(jì)與實(shí)測流量存在較大差距，是供水側(cè)與各用水點(diǎn)水量不平衡的重要原因之一。自從電廠投產(chǎn)以來，由于經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的要求，全廠設(shè)備進(jìn)行過大量的技術(shù)改造，如：增加一期尖峰冷卻器、#4機(jī)尖峰冷卻器、一期脫硫由半干法改為濕法脫硫、二期濕法脫硫系統(tǒng)增容改造、全廠雨水回收等措施，經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益顯著。以上情況同時也帶來了全廠用水量、用水點(diǎn)較設(shè)計(jì)期間有了較大的變化。為了進(jìn)一步搞好全廠的水平衡工作，需要進(jìn)一步完善計(jì)量表計(jì)，尤其是缺少水量計(jì)量的用水點(diǎn)，如：中水供一期脫硫工藝水、中水供一期脫硫制漿水、中水供二期輔機(jī)循環(huán)水、中水供#4機(jī)蒸發(fā)冷卻器供水母管、一期混床出口母管至二期二級除鹽水箱、一二期二級除鹽水箱至一、二期除鹽水各個用戶；這些表計(jì)安裝工作對搞好全廠用水量的統(tǒng)計(jì)工作有著重要的作用。水平衡試驗(yàn)期間進(jìn)行了全廠用水量的統(tǒng)計(jì)，由試驗(yàn)結(jié)果得出了全廠新鮮水取用水量為：1248 m3/h；全廠發(fā)電水耗為0.24 m3/s GW。全廠發(fā)電水耗的增加，其主要原因是增加了環(huán)保要求的脫硫、脫銷設(shè)備，以及采用了尖峰系統(tǒng)設(shè)備、全年負(fù)荷率不高等因素造成的。因采用了干式除灰、干式除渣等大量的節(jié)水措施，使得目前全廠水耗略有增加。

5 結(jié)論及建議

西部某公司水平衡試驗(yàn)期間，全廠負(fù)荷率為81.6%，達(dá)到了水平衡試驗(yàn)要求的80%。水平衡試驗(yàn)期間，全廠新鮮水取用水量為1248 m3/h，全廠發(fā)電水耗為0.24 m3/s GW。建議盡快完善主要用水點(diǎn)的計(jì)量表計(jì)補(bǔ)缺安裝工作。