海綿城市理念在東營燃煤電廠中的應用

季 宏， 楊 芳 ，張忠興，李錄新

(1.中國電力工程顧問集團東北電力設計院有限公司，長春 130021；2.大唐東營發(fā)電有限公司，山東 東營 257000)

海綿城市是指通過加強城市規(guī)劃建設管理，優(yōu)先利用自然排水系統(tǒng)，創(chuàng)建生態(tài)排水設施，充分發(fā)揮城市綠地、道路、水系等生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，從而有效控制雨水徑流，實現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式。本文根據(jù)大唐東營發(fā)電廠2×1 000 MW超超臨界機組新建工程實際情況合理應用海綿城市理念，對電廠雨水排水系統(tǒng)運行方式進行分析和探討，實現(xiàn)節(jié)約淡水水源供水量，減少初期雨水污染物排放。

1 “海綿城市”建設目標

大唐東營2×1 000 MW新建工程廠址位于山東省東營市北約110 km的東營港經(jīng)濟開發(fā)區(qū)。該區(qū)域?qū)倥瘻貛Ъ撅L型大陸性氣候，主要雨季集中在夏季。電廠水源：供水系統(tǒng)采用以直流冷卻單元制供水系統(tǒng)，供水水源為海水；工業(yè)水來自海水淡化；生活和消防用水為城市自來水。電廠屬于淡水缺乏地區(qū)，且海水淡化成本要高于城市自來水，故雨水的回收利用具有可觀的經(jīng)濟效益。

根據(jù)住房城鄉(xiāng)建設部2014年頒發(fā)的《海綿城市建設技術(shù)指南—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》，構(gòu)建低影響開發(fā)雨水系統(tǒng),規(guī)劃控制目標一般包括徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用等。鑒于徑流污染控制目標、雨水資源化利用目標可通過徑流總量控制實現(xiàn)，各地低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建可選擇徑流總量控制作為首要的規(guī)劃控制目標。低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)徑流總量控制一般采用年徑流總量控制。根據(jù)我國大陸地區(qū)年徑流總量控制率分區(qū)圖，東營年徑流總量控制率α為70%≤α≤85%。根據(jù)東營城市總體規(guī)劃：年徑流量總量控制率不低于75%，對應的設計降雨量D不小于23.1 mm，即各項設施可容納單位面積用地不低于23.1 mm/d的降雨量。

2 防止水體污染措施

東營電廠廠區(qū)的工藝布置特點與城市傳統(tǒng)建筑小區(qū)相比綠化率低、海綿設施布置難度大，需因地制宜以最小成本達到雨水年徑流控制率和徑流污染控制率指標，因此本電廠利用傳統(tǒng)雨水排水系統(tǒng)(由雨水口、收集管、溝和雨水泵房組成)與酸洗廢水儲存池相結(jié)合，通過電動切換閥門實現(xiàn)初期雨水收集利用和防止雨水徑流污染的目的。

東營電廠雨水最終排放至附近景觀水系，環(huán)保要求較高，排放水體需潔凈無污染。燃煤電廠需汽車和鐵路兩種方式運煤，汽車運煤方式勢必帶來路面粉塵，另外其他運輸車輛也可能帶來路面粉塵，故必須采取相應措施防止污染，具體措施：運煤區(qū)域道路兩側(cè)設置排水溝，人工定期沖洗清掃路面，沖洗污水通過排水溝收集至集水坑，最終由集水坑排水泵升壓進入輸煤廢水處理站回收利用；雨季時通過排水溝收集多余的雨水采用上部溢流方式進入雨水排水系統(tǒng)。另外，在運煤道路設置汽車自動沖洗裝置，防止煤車粉塵帶出電廠，雨季時，全廠初期雨水通過排水泵升壓進入酸洗廢水儲存池。

3 雨水量計算及年可利用雨水量估算

東營電廠廠區(qū)地勢比較平坦，電廠廠區(qū)除鐵路占地部分雨水不易收集外，其他部分雨水均能通過廠區(qū)雨水排水系統(tǒng)收集。廠區(qū)占地面積A約為24.5×104m2(不包括廠內(nèi)鐵路用地)，其中：綠化系數(shù)15%(雨量徑流系數(shù)取0.15)，道路廣場系數(shù)21.2%(雨量徑流系數(shù)取0.9)，建筑系數(shù)45.4%(雨量徑流系數(shù)取0.9)，其他占地系數(shù)約18.4%(雨量徑流系數(shù)取0.4)，綜合雨量徑流系數(shù)B約為0.7。按照對應的設計降雨量D=23.1 mm，年徑流總控制率不低于75%需要調(diào)蓄的雨水容積計算如下：A×B×D/1 000=3 962 m3。

根據(jù)廠址氣象條件，年平均降雨深度556 mm，結(jié)合廠區(qū)面積24.5×104m2(不包括鐵路占地)與綜合徑流系數(shù)0.7，計算得年地面雨水徑流量95 354 m3。

東營地區(qū)年降雨多集中在夏季，約占全年降水量的65%，其他季節(jié)雨量偏小，本工程夏季雨水量作為電廠主要可收集利用雨水量。考慮到蒸發(fā)、下滲、地面徑流形成的不均性以及雨水調(diào)蓄池可利用容積等因素，折減系數(shù)取0.8，電廠年可利用雨水量為年地面雨水徑流量的52%，即95 354 m3的52%為49 584 m3。

4 雨水儲存、處理和利用

酸洗廢水儲存池有效容積為10 000 m3，分成3格。正常運行過程中電廠酸洗水池使用概率比較?。哄仩t酸洗廢水排水0～6 000 m3/次，4～6年1次；鍋爐啟動排水0～1 400 m3/次，每臺機每年1次；空氣預熱器水沖洗排水0～2 400 m3/次，每臺機每年2次。降雨期間利用該水池作為雨水儲存調(diào)節(jié)水池，一方面降低了酸洗水池的閑置率，另一方面又解決了降雨的收集儲存難題。通過排放表可知儲存池冗余量，調(diào)蓄雨水容積可按4 000 m3考慮，滿足設計調(diào)蓄容量要求。

降雨時，廠區(qū)雨水匯流至雨水泵站，經(jīng)升壓送至鍋爐酸洗廢水儲存池。正常情況下降雨時(鍋爐酸洗廢水、空氣預熱器沖洗水及鍋爐啟動排水未投入時)，廠區(qū)雨水匯流至綜合排水泵房雨水泵前池，3臺雨水泵升壓管道匯流出口有兩個，分別去往雨水調(diào)蓄池(鍋爐酸洗廢水儲存池)和廠外。在兩個方向管道上各設置相關(guān)電動蝶閥，雨水調(diào)蓄池方向的蝶閥常開，廠外方向的蝶閥常閉。雨水經(jīng)雨水泵提升后首先匯入雨水調(diào)蓄池貯存，池內(nèi)注滿后水位升至報警水位，傳感器反饋信號聯(lián)動控制兩個方向的電動蝶閥，廠外方向的電動蝶閥首先打開，雨水調(diào)蓄池方向的電動蝶閥隨后關(guān)閉，此時多余的雨水排至廠外。

廠區(qū)收集的雨水主要污染物是懸浮物SS、可能含微量的油等，與常規(guī)工業(yè)廢水水質(zhì)類似。為節(jié)約投資，本工程不設置專門的雨水處理設施，雨水通過鍋爐酸洗水池內(nèi)水泵升壓至生產(chǎn)廢水處理站與常規(guī)生產(chǎn)廢水一并處理。

生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)流程如下：鍋爐酸洗水池內(nèi)雨水廢水調(diào)節(jié)池斜管(板)沉淀池氣浮池過濾回用水池回收利用。

經(jīng)過上述處理流程，處理后雨水水質(zhì)可以滿足濁度不大于5 NTU 、SS質(zhì)量濃度不大于5 mg/L、化學耗氧量CODCr不大于30 mg/L、石油類質(zhì)量濃度不大于5 mg/L的要求。處理后的雨水可用于廠區(qū)道路和綠地噴灑，也可用于輸煤沖洗補充水、干除灰加濕水等。

5 經(jīng)濟性評價

雨水回收系統(tǒng)主要增加的設備材料及投資：雨水泵房至酸洗水池的玻璃鋼輸水管，內(nèi)徑1 000 mm，管長160 m，約4.15×105元；水池內(nèi)水位報警裝置2×104元；雨水泵出水管道電動蝶閥，內(nèi)徑1 000 mm的1套；內(nèi)徑600 mm的3套，約1.65×105元。電廠年可利用雨水量49 584 m3，電廠海水淡化工業(yè)水水質(zhì)水價按6.1元/m3計算，即每年可節(jié)約3.02×105元海水淡化費用，約2年可以收回雨水回收系統(tǒng)投資成本，經(jīng)濟效益顯著。

6 結(jié)束語

通過對大唐東營發(fā)電廠2×1 000 MW超超臨界機組工程應用海綿城市理念，節(jié)約淡水資源，每年可節(jié)約3.02×105元海水淡化費用，約2年可以收回雨水回收系統(tǒng)投資成本，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。本工程利用海綿城市理念對全廠雨水進行收集、儲存和處理后再利用，實現(xiàn)雨水徑流控制指標和解決初期雨水污染問題。如何運用海綿城市理念需結(jié)合每個電廠的實際情況，因地制宜以最小成本實現(xiàn)當?shù)睾＞d城市建設目標。