火力發(fā)電廠節(jié)水設(shè)計(jì)

孟洪金

摘要：本文介紹了內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡稱“托克托發(fā)電公司”）五期擴(kuò)建工程節(jié)水設(shè)計(jì)和節(jié)水優(yōu)化設(shè)計(jì)，對五期擴(kuò)建工程的節(jié)水優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，從水量平衡設(shè)計(jì)和新型節(jié)水設(shè)計(jì)方面對火力發(fā)電廠節(jié)水的設(shè)計(jì)和改造提出了建議。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;節(jié)水;優(yōu)化設(shè)計(jì)

0引言

我國是一個(gè)水資源嚴(yán)重匱乏的國家，而且水資源分布極不平衡，尤其是我國黃河流域及以北地區(qū)水資源及其匱乏。而我國70%以上的煤炭資源基本上分布在黃河流域及以北地區(qū)，比如我國的山西、內(nèi)蒙古、陜西及其新疆等地。這些地區(qū)富煤缺水，建設(shè)大型火力發(fā)電廠時(shí)節(jié)水設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

托克托發(fā)電公司位于呼和浩特市南約70km的托克托縣境內(nèi)。一至四期工程總裝機(jī)容量8×600MW，其中一二期工程建設(shè)4×600MW亞臨界濕冷機(jī)組，三四期工程建設(shè)4×600MW亞臨界直接空冷機(jī)組。五期擴(kuò)建2×660MW超超臨界直接空冷機(jī)組，水源為黃河水和一二期工程的循環(huán)水排污水。

五期擴(kuò)建工程把節(jié)約用水作為一項(xiàng)重要的技術(shù)原則，通過機(jī)組選型、優(yōu)化機(jī)組冷卻方式，采用先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)和成熟的節(jié)水工藝，努力降低各系統(tǒng)的用水量。工程建設(shè)中經(jīng)過多次優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低了黃河水的取水量，減少了全廠的外排廢水量。

內(nèi)蒙古錫林浩特地區(qū)的大唐國際錫林浩特電廠、京能五間房電廠成功應(yīng)用了煙氣提水技術(shù)，為后續(xù)在水資源極度匱乏的地區(qū)建設(shè)大型火力發(fā)電廠帶來了希望，提供了技術(shù)支持。

1五期擴(kuò)建工程的節(jié)水設(shè)計(jì)

五期擴(kuò)建2×660MW機(jī)組采用超超臨界直接空冷技術(shù)，采用汽動(dòng)給水泵排汽濕冷、濕法脫硫、干除灰、干除渣、輔機(jī)冷卻水濕冷等方案。采取的主要節(jié)水措施如下：

（1）采用空冷機(jī)組是最重要的節(jié)水措施?；鹆Πl(fā)電廠中耗水量最大的是汽輪機(jī)排汽冷卻系統(tǒng)用水，采用空冷技術(shù)能夠最有效的降低用水量，與同等容量的濕冷機(jī)組相比，節(jié)水效率可達(dá)70%以上。

（2）利用處理后的一二期工程循環(huán)水排污水作為鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)的制水水源，年用水量約86.8萬立方米，減少了黃河水取水量，有利于水資源可持續(xù)利用。

（3）工程采用氣力除灰、干式除渣系統(tǒng)，節(jié)水效果可觀。

（4）電廠輔機(jī)和小汽輪機(jī)冷卻水系統(tǒng)的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔內(nèi)安裝高效除水器，有效減少冷卻塔的風(fēng)吹損失。

（5）工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在脫硫吸收塔前設(shè)置煙氣余熱利用裝置，降低脫硫系統(tǒng)入口煙溫，有效減少脫硫耗水量，煙氣余熱裝置的利用將脫硫系統(tǒng)的耗水量降至150t/h。

（6）輸煤系統(tǒng)沖洗廢水收集至含煤廢水處理站，處理后重復(fù)利用于輸煤系統(tǒng)的沖洗、噴霧抑塵及煤場噴灑，含煤廢水不外排。

（7）將冷卻塔排污水回用于灰渣調(diào)濕和脫硫系統(tǒng)用水，工業(yè)廢水經(jīng)處理后回用于脫硫和輸煤系統(tǒng)，體現(xiàn)了"串聯(lián)用水、一水多用、重復(fù)利用"的節(jié)水原則。

（8）將生活污水經(jīng)過生活污水處理站處理后，用于廠區(qū)綠化和循環(huán)水補(bǔ)水。

經(jīng)過上述節(jié)水措施，五期擴(kuò)建工程實(shí)現(xiàn)了廢水“零排放”，設(shè)計(jì)耗水指標(biāo)為0.119m3/（s·GW），年取水總量為390.5萬立方米，其中年取黃河原水303.7萬立方米，年取托克托發(fā)電公司一二期工程循環(huán)水排污水86.8萬立方米，符合《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50660-2011）中相關(guān)要求。五期擴(kuò)建工程投運(yùn)后無外排廢水，同時(shí)還減少托克托發(fā)電公司全廠廢水排放量，有利于改善黃河下游水質(zhì)狀況。

2五期擴(kuò)建工程節(jié)水優(yōu)化設(shè)計(jì)

從節(jié)約用水、保護(hù)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行等角度出發(fā)，五期擴(kuò)建工程在初步階段、施工圖設(shè)計(jì)階段按照“清污分流”、“一水多用”、“優(yōu)先利用工業(yè)廢水”的原則進(jìn)一步優(yōu)化水量平衡圖，減少了黃河水的取水量和全廠的廢水排放量。主要的優(yōu)化設(shè)計(jì)如下：

（1）全廠統(tǒng)籌考慮，將四期供熱改造配套的水處理、工業(yè)廢水處理項(xiàng)目與五期擴(kuò)建工程的水處理、工業(yè)廢水處理合并設(shè)置，在工業(yè)廢水處理站設(shè)置3×200t/h的工業(yè)廢水回用水泵。采用合并建設(shè)的方案降低工程造價(jià)2300萬元，同時(shí)有利于托克托發(fā)電公司全廠的水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行。

（2）對五期擴(kuò)建工程循環(huán)水排污水預(yù)處理系統(tǒng)機(jī)械加速澄清池進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將原設(shè)計(jì)的2×150t/h的機(jī)械加速澄清池變?yōu)?×300t/h的機(jī)械加速澄清池（廠內(nèi)多套水處理設(shè)備作為備用），設(shè)置4臺φ3000多介質(zhì)過濾器，正常出力可達(dá)200t/h，最大出力可達(dá)300t/h。該項(xiàng)優(yōu)化在不增加工程造價(jià)的情況下，提高了循環(huán)水排污水預(yù)處理系統(tǒng)的出力，不僅滿足了五期擴(kuò)建工程用水的需求，還可為前期工程制備除鹽水，同時(shí)更多的處理循環(huán)水排污水，減少全廠廢水排放量。

（3）循環(huán)水排污水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)置回用水池，回收利用多介質(zhì)過濾器反洗水等，有效的降低了循環(huán)水排污水預(yù)處理系統(tǒng)的自用水率。

（4）鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)采用超濾+反滲透+一級除鹽+混床的技術(shù)，整個(gè)除鹽系統(tǒng)的再生廢水產(chǎn)生量大大降低。反滲透設(shè)備在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的濃水直接輸送至工業(yè)廢水回用水池，然后輸送至脫硫工藝水箱，作為脫硫的工藝用水。

（5）根據(jù)前四期工程的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，取消從機(jī)力通風(fēng)塔取水的中壓服務(wù)水泵，中壓服務(wù)水泵由工業(yè)廢水回用水泵代替，這樣可以提高機(jī)力通風(fēng)塔的濃縮倍率，有利于節(jié)水，同時(shí)降低工程造價(jià)約300萬元。該項(xiàng)優(yōu)化設(shè)計(jì)減少了五期擴(kuò)建工程黃河水的用水量約135t/h，年少取黃河水約95萬立方米，同時(shí)每年減少外排廢水95萬立方米，相當(dāng)于五期擴(kuò)建工程利用了前期工程廢水約181.8萬立方米。

（6）五期擴(kuò)建工程輸煤系統(tǒng)、灰渣冷卻、地面沖洗、脫硫系統(tǒng)等均采用經(jīng)過處理后的工業(yè)廢水，多余的工業(yè)廢水回用至四期脫硫系統(tǒng)。

（7）回用水汽取樣系統(tǒng)的水樣排水，將水樣排水回收至凝汽器，減少了鍋爐補(bǔ)水率。

（8）加強(qiáng)水務(wù)管理，設(shè)置獨(dú)立的用、排水量監(jiān)控系統(tǒng)，加強(qiáng)各個(gè)系統(tǒng)取水口和廢水口的水量和水質(zhì)監(jiān)控。布置合理的監(jiān)控點(diǎn)，在工程取黃河水和一二期循環(huán)水排污水進(jìn)水干管上分別安裝水量計(jì)量裝置，嚴(yán)格控制用水指標(biāo);在各主要用水支管上（如冷卻塔進(jìn)排水干管、鍋爐補(bǔ)給水處理站、脫硫供水管道）安裝水量計(jì)量裝置，確定嚴(yán)格實(shí)用的監(jiān)控內(nèi)容和監(jiān)控規(guī)程，及時(shí)掌握工程用、排水量和水質(zhì)變化動(dòng)態(tài)，根據(jù)相關(guān)的水量和水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，合理地進(jìn)行供用水調(diào)度，嚴(yán)格控制用水量。

3其它新型節(jié)水設(shè)計(jì)

在水資源極度匱乏的地區(qū)，可以考慮煙氣提水技術(shù)，主要原理是針對脫硫后的飽和濕煙氣，對煙氣進(jìn)行冷卻，隨著煙氣溫度降低，對煙氣析出冷凝水進(jìn)行回收利用。煙氣提水系統(tǒng)主要由煙氣換熱器系統(tǒng)、循環(huán)水管路系統(tǒng)、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)、冷凝水回收系統(tǒng)組成。從煙氣中提取的水可用于脫硫系統(tǒng)補(bǔ)水和化學(xué)制水，從而大幅降低機(jī)組的耗水指標(biāo)。

4結(jié)語

采用節(jié)水設(shè)計(jì)的電廠有利于在北方富煤缺水的地方發(fā)展，水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理決定了火力發(fā)電廠是否節(jié)水，因此在各個(gè)設(shè)計(jì)階段一定要想盡一切辦法對水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，確保新建電廠耗水指標(biāo)處于領(lǐng)先水平。

另外，從目前我國火電廠用水現(xiàn)狀來看，仍然存在部分火電廠浪費(fèi)水資源和用水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理的現(xiàn)象，通過對水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造，可以有效地降低廢水排放量和新鮮水取用量，經(jīng)濟(jì)和社會效益十分明顯。

參考文獻(xiàn)

[1]周仲康、楊浩、喬德暉、劉前進(jìn) 從節(jié)水角度談火電廠化學(xué)專業(yè)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的優(yōu)化 [會議論文] 2011。

[2]郭錦龍 從節(jié)水角度談火力發(fā)電廠的設(shè)計(jì)思路 [會議論文] 2006。