生物質(zhì)熱電項目取用水合理性分析

唐偉霄，于文祥，劉松濤，張新星

（江蘇省水文水資源勘測局淮安分局，江蘇 淮安 223001）

傳統(tǒng)能源煤、石油、天然氣儲量是有限的，而生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式貯存的能源，利用生物質(zhì)能源符合經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，較傳統(tǒng)火力發(fā)電有污染程度低，用水量少，能夠創(chuàng)造農(nóng)村就業(yè)崗位等優(yōu)點。目前，針對生物質(zhì)熱電項目水資源論證研究較少。本文以淮陰區(qū)生物質(zhì)熱電項目水資源論證為例，對該項目所在區(qū)域的水資源及其開發(fā)利用情況，取用水合理性，取水水源論證，取水退水影響論證等進行合理性分析，從而為生物質(zhì)熱電項目的水資源論證提供技術(shù)支持。

1 項目概況

該項目為光大城鄉(xiāng)再生能源（淮安）有限公司淮安市淮陰區(qū)生物質(zhì)熱電項目，其是利用農(nóng)作物秸稈、林木廢棄料等作為燃料，通過秸稈直燃鍋爐產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動汽輪發(fā)電機組，實現(xiàn)可再生能源綜合利用、環(huán)保的項目。項目建設(shè)規(guī)模為175 t/h 高溫高壓循環(huán)流化床生物質(zhì)鍋爐+1C15MW 高溫高壓抽汽凝汽式汽輪機+1 臺15MW 發(fā)電機組。年生物質(zhì)消耗量約為11.64 萬t,年發(fā)電量1.08×108kW·h，自用電率約為12.3%，年上網(wǎng)電量9.475×107kW·h，年供熱量 3.9×105GJ。

2 區(qū)域水資源狀況

2.1 地表水資源分析

分析范圍內(nèi)多年平均降水量956.1 mm，空間分布變化不大，時間分布不均勻，體現(xiàn)在年際變化和年內(nèi)變化較大，分析范圍多年平均地表徑流量7.292 億m3（徑流深243 mm）。由于降水量時間分布不均，導(dǎo)致當(dāng)?shù)貜搅髁繒r間分布也不均。其時間分布規(guī)律和降水量基本相似，但徑流量時間分布不均勻的程度要比降水量大得多。從年內(nèi)分配來看，5 月～9 月地表徑流量占全年的95%左右；從年際變化來看，最大年徑流量為25.016 億 m3(徑流深 702.3 mm，2003 年)，最小年徑流量為 1.36億 m3(徑流深 38.2 mm，1978 年)。

2.2 地下水資源分析

分析范圍內(nèi)多年平均（淺層）地下水資源量5.973 億m3，地下水資源量主要為降雨入滲補給量。降水量多，地下水資源量則較大，反之較小。具體情況見表1。

表1 分析范圍當(dāng)?shù)厮Y源量情況表

3 取用水合理性分析

本項目年生產(chǎn)小時數(shù)為7200 h，夏季最大取水量79.8 m3/h，冬季最小54.6 m3/h，平均取水量67.2 m3/h，年取水總量為48.384 萬m3。

3.1 用水定額合理性分析

本項目勞動定員為86 人，設(shè)計生活總用水量為7.2 m3/d，用水額度為83.7 L/人·d。由于員工食宿均在廠區(qū)內(nèi)，與城市居民用水相似，根據(jù)《江蘇省城市生活與公共用水定額》（2012 年修訂）中規(guī)定城市居民生活用水蘇北地區(qū)定額為130 L（/人·d），生活用水量是合理的。

按焚燒余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機組年工作7200 h 計，本項目年發(fā)電量108000 MW·h，年取用新水量48.384 萬 m3，用水指標(biāo)為4.48 m3（/MW·h）。根據(jù)江蘇省水利廳和江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒布的《江蘇省工業(yè)、服務(wù)業(yè)和生活用水定額（2014年修訂）》（蘇水資〔2015〕33 號）中其它發(fā)電項目用水定額為67 m3（/MW·h）。本項目發(fā)電用水指標(biāo)符合江蘇省工業(yè)、服務(wù)業(yè)和生活用水定額（2014 年修訂）》的規(guī)定，取水量是合理的。

3.2 用水水平分析

根據(jù)本項目設(shè)計用水量平衡表，本項目機組的重復(fù)利用率為3747.85/3815.05×100%＝98.2%（單位：m3/h，下同）。根據(jù)國家經(jīng)貿(mào)委公布的調(diào)查數(shù)據(jù)，目前國內(nèi)循環(huán)冷卻電廠工業(yè)用水重復(fù)利用率平均在95%左右，行業(yè)先進水平為97%，本項目用水重復(fù)利用率達98.2%以上，達到國內(nèi)同行業(yè)先進水平。本項目機組的循環(huán)水利用率為3720/3782.15×100%=98.4%，符合我國一類城市冷卻水循環(huán)利用率，2010 年達到95%～97%的指標(biāo)要求。

本項目冷卻塔蒸發(fā)損失量夏季為61.8 m3/h（冬季為37.7 m3/h），冷卻蒸發(fā)損失率夏季為61.8/4297.2×100%=1.4%，冬季為37.7/3267.1×100%=1.15%，滿足規(guī)范：空氣干球溫度10℃時，蒸發(fā)損失率為1.2%；20℃時, 蒸發(fā)損失率為1.4%的要求。冷卻塔冷卻蒸發(fā)損失率為3.6/3782.15×100%=0.095%，低于有收水器風(fēng)吹損失率1.2%的要求。本項目循環(huán)水排放污水量11.3 m3/h,全部回收至凈水站處理再利用。損失率為零。

綜上分析，本項目用水工藝合理，技術(shù)可靠，主要用水指標(biāo)符合有關(guān)規(guī)范要求，取水規(guī)模合理。

4 取水水源論證

4.1 取水水源可靠性和可行性分析

項目取水口位置設(shè)在鹽河閘下游22.68 km 處，237 省道鹽河大橋和京滬高速鹽河大橋中間的鹽河北岸，距上下游橋各約350 m，分析數(shù)據(jù)以1982 年～2015 年共34 年的取水口所在的鹽河兩頭控制閘-鹽河閘和朱碼閘的水文資料以及分析范圍內(nèi)多站降雨量資料為基礎(chǔ)，分析枯水年水文特征及供用水狀況，論證本項目取水口設(shè)置的合理性以及取水的可靠性、可行性。由于取水區(qū)域當(dāng)?shù)厮Y源遠遠不能滿足區(qū)域用水需求，主要依靠外來水資源和水利工程調(diào)度。取水水域鹽河的水量主要來自洪澤湖（淮水），淮水的豐枯用洪澤湖入湖水量來衡量。

根據(jù)實測與調(diào)查水量（流量）資料，采用倒演算的方法推求洪澤湖入湖水量，以年為計算時段，計算公式為：

入湖水量（含湖面產(chǎn)流）＝出湖水量（包括二河閘、三河閘、高良澗閘、高良澗水電站、高良澗船閘、蔣壩船閘下泄水量）＋直接從洪澤湖取用水量＋洪澤湖蓄變量

根據(jù)《淮安市水資源綜合規(guī)劃》和《淮安市水資源公報》成果，采用P－III 頻率曲線對1982 年～2015 年洪澤湖歷年入湖水量進行分析計算，入湖水量接近95%保證率的是1999 年、2001 年和2013 年。這3 年洪澤湖入湖、出湖水量、鹽河閘年徑流量統(tǒng)計見表2。這三年中，2001 年區(qū)域發(fā)生特大大旱，洪澤湖入湖水量少，出湖水量多，鹽河閘來水量比2013 年少4.77 億m3。從不利于供水的角度，結(jié)合取水水域進出水量資料條件，選擇2001 年作為典型枯水年。

表2 枯水年份洪澤湖入出湖水量、鹽河閘來水量統(tǒng)計表單位：億m3

水源的可靠性采用1982 年～2015 年鹽河閘和朱碼閘長系列（34 年）流量監(jiān)測資料，歷年鹽河閘來水量、朱碼閘出水量來分析。經(jīng)過分析取水水域來水水源較多，通過水利工程調(diào)度和對水量的合理配置，鹽河來水量可以滿足區(qū)間用水需求。

本項目年取水量為48.384 萬m3，取水量較小，取水區(qū)域水量能滿足項目的用水需求，項目取水區(qū)域的水源水量是可靠的。

4.2 取水水源水質(zhì)

根據(jù)多年水質(zhì)監(jiān)測資料，上游來水“淮水”、“江水”、“沂水”水質(zhì)類別基本達到或優(yōu)于地表水Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)；上游入河排污口入河污廢水在經(jīng)過稀釋、沉淀、降解、揮發(fā)等一系列作用后，污染物量得到有效地降低，現(xiàn)狀取水河段水質(zhì)類別基本達到或優(yōu)于地表水Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，滿足本項目取水水質(zhì)要求。

5 取水、退水影響分析

5.1 取水影響分析

本項目為工業(yè)用水，日取水量約1612.8 m3/d，年取水量48.384 萬m3，取水量較小，年內(nèi)分配基本均勻。由于鹽河的水量、水位受水利工程控制調(diào)度，通過對取水水域鹽河的來水水源和枯水年水源水量的分析，增加該項目取水后，通過水利工程調(diào)度，有及時的水源補充。本項目從鹽河取水對區(qū)域水資源及其時空分布影響甚微。

5.2 退水影響分析

本項目生產(chǎn)廢水經(jīng)處理后回用至同期建設(shè)的垃圾發(fā)電項目，少量生活污水在廠內(nèi)處理達到污水處理廠接納標(biāo)準(zhǔn)要求后，通過污水管網(wǎng)輸送到淮安市青園污水處理廠集中處理。

本項目不設(shè)置入河排污口，且在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水經(jīng)處理后全部回用。因此，本項目對該段鹽河水功能區(qū)及第三方?jīng)]有影響，不改變鹽河淮安農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水區(qū)的使用功能。

6 結(jié)論與建議

（1）本項目原用水量為：夏季最大取水量107 m3/h，冬季最小72 m3/h，年取水總量為64.44 萬m3。經(jīng)論證，通過優(yōu)化用水結(jié)構(gòu)，提高用水效率，在冷卻塔系統(tǒng)降低了用水量，且在水工自用水、循環(huán)水排污等環(huán)節(jié)重復(fù)利用了水量，從而降低企業(yè)取用新水量。

（2）生物質(zhì)熱電項目是節(jié)能減排的重要舉措，利于社會經(jīng)濟和水資源的可持續(xù)發(fā)展。本項目取用水方案基本合理，取水和退水對區(qū)域水資源及其他用水戶的影響較小。

（3）建議項目單位在取水口處安裝計量設(shè)施，并定期對計量設(shè)施進行率定，以取得準(zhǔn)確的用水量數(shù)據(jù)，以便水行政主管部門對水資源的統(tǒng)一管理。

（4）遇到特殊干旱年區(qū)間水量不能滿足區(qū)間用水需要壓縮工業(yè)用水時，項目單位應(yīng)服從水行政主管部門的統(tǒng)一調(diào)度，確保特殊干旱時期的用水秩序。