熱電企業(yè)節(jié)水評價及節(jié)水策略優(yōu)化研究

于國強

（山東省費縣水利工程保障中心,山東 費縣 273400）

0 引言

電力工業(yè)是用水大戶,隨著水資源日益緊缺和環(huán)保要求愈加嚴格,為保證電力工業(yè)快速健康發(fā)展,節(jié)水減污勢在必行[1]。為切實加強節(jié)水工作,水利部出臺了一系列節(jié)水評價工作的相關(guān)文件[2-3]。對于非水利建設(shè)項目,其節(jié)水評價主要分析建設(shè)項目的用水工藝與用水過程,節(jié)水目標和指標評價,節(jié)水符合性分析等。本文對費縣上源熱電企業(yè)用水排水情況系統(tǒng)分析,結(jié)合水資源論證要求評價其節(jié)水水平,是完善取水許可管理,提升水資源管理科學(xué)性與合理性的重要依據(jù)。

1 項目概況

費縣上源熱電公司進行150 t/h循環(huán)流化床鍋爐改造項目,主要建設(shè)內(nèi)容包括鍋爐房、除氧煤倉間設(shè)施。項目計劃取用上冶水庫地表水128.25 萬m3/a,光華紙業(yè)污水處理站再生水47.17 萬m3/a,自來水4896 m3/a。生活用水量為4896 m3/a,全部取用自來水?；幚?、爐外脫硫、設(shè)備維修以及濕式電除塵器用水全部取用上冶水庫地表水,合計取用地表水128.250 萬m3/a。冷卻循環(huán)補充水、綠化用水取光華紙業(yè)再生水,取水量為47.17 萬m3/a。

2 節(jié)水評價

2.1 用水環(huán)節(jié)與用水工藝分析

2.1.1 生產(chǎn)工藝分析

本項目主機設(shè)備鍋爐采用1×150 t/h自然循環(huán)中溫中壓固態(tài)排渣煤粉鍋爐,額定過熱蒸汽壓力5.29 MPa,鍋爐熱效率91%,經(jīng)濟性較高。鍋爐煙氣采用電袋復(fù)合除塵+濕式靜電除塵,考慮濕法脫硫除塵效率,綜合除塵效率達99.97%以上,有效降低了煙塵排放量；采用石灰石-石膏脫硫工藝,設(shè)5 層噴淋層,脫硫效率可達97%以上,大大地減少了二氧化硫排放量；采用低氮燃燒+SNCR+臭氧脫硝工藝,脫硝效率不低于82%,有效降低了氮氧化物的排放量。

2.1.2 用水工藝分析

現(xiàn)有工程用水包括鍋爐補充水、脫硝系統(tǒng)用水、脫硫系統(tǒng)用水、循環(huán)冷卻水補充水、生活用水及綠化用水。其中生活用水量約為4896 m3/a,由費縣恒盛供水有限公司提供；生產(chǎn)用水量（以鍋爐最大負荷運行計算）約為214.97 m3/h,即為175.42 萬m3/a,引用上冶水庫地表水和光華紙業(yè)再生水。

（1）鍋爐補充水

鍋爐補充水使用除鹽水,企業(yè)目前配置的化水處理裝置,采用“多介質(zhì)過濾器+活性炭過濾器+反滲透脫鹽系統(tǒng)+混合離子交換床”的處理工藝,產(chǎn)水率約為65%。

（2）脫硝系統(tǒng)用水

企業(yè)外購氨水濃度約為22%,采用新鮮水稀釋為10%的氨水后,用于爐內(nèi)脫硝系統(tǒng)。該部分用水為處理后的除鹽水。

（3）白泥—石膏脫硫系統(tǒng)用水

企業(yè)外購白泥固體物含量約為50%,采用新鮮水稀釋為20%后,用于白泥—石膏脫硫塔。

（4）循環(huán)冷卻水補充水

由于蒸發(fā)、排放等原因損耗,廠區(qū)內(nèi)的循環(huán)冷卻塔冷卻循環(huán)水需定期進行補水。

（5）設(shè)備維修用水

設(shè)備檢修時滴落地面的油漬需用水沖洗。

（6）生活用水

企業(yè)現(xiàn)有員工120 人,廠區(qū)內(nèi)設(shè)有職工餐廳、宿舍等,生活用水量用水為自來水。

（7）綠化用水

廠區(qū)綠化面積約為15000 m2,需不定期進行澆灌噴灑。

2.2 用水過程及水量平衡分析

2.2.1 各用水環(huán)節(jié)水量分析

用水環(huán)節(jié)主要包括化水處理系統(tǒng)和鍋爐用水、爐外脫硫用水、設(shè)備維修用水、濕式電除塵器用水、冷卻循環(huán)補充水、綠化用水、職工生活用水等,項目年運行時間340 天,合計8160 h,綠化天數(shù)按210 天計。

①本項目職工生活用水量為0.6 m3/h,損耗0.12 m3/h,產(chǎn)生生活污水0.48 m3/h排入光華紙業(yè)污水處理站。

②化水處理系統(tǒng)新鮮水用水量155.67 m3/h；產(chǎn)生除鹽水116.5 m3/h用于下一工序；廢水39.17 m3/h,其中39.06 m3/h用于中和過濾系統(tǒng),0.11 m3/h用于脫硝系統(tǒng)；中和過濾系統(tǒng)取用化水處理廢水39.06 m3/h,其中10.16 m3/h用于儲煤棚等灑水降塵,28.9 m3/h排入光華紙業(yè)污水處理站；除氧器取用除鹽水116.5 m3/h,凝汽機、高壓和除氧用汽系統(tǒng)回用33.5 m3/h,合計150 m3/h,全部供給鍋爐；鍋爐取用除氧器水150 m3/h,供給汽輪機117.2 m3/h,減溫減壓裝置26.8 m3/h（全部外供損耗）,損耗3.0 m3/h,產(chǎn)生鍋爐排污水3.0 m3/h；汽輪機取用鍋爐蒸汽117.2 m3/h,外供熱用戶80 m3/h,供給凝汽機、高壓和除氧用汽系統(tǒng)37.2 m3/h；凝汽機、高壓和除氧用汽系統(tǒng)取用汽輪機蒸汽37.2 m3/h,33.5 m3/h回用于除氧器,損耗3.7 m3/h；工業(yè)用戶取用汽輪機蒸汽80 m3/h,全部損耗。

③脫硝系統(tǒng)取用化水處理廢水0.11 m3/h,物料帶水0.08 m3/h,全部損耗。

④爐外脫硫用水取用上冶水庫地表水0.4 m3/h,物料帶水0.46 m3/h,串聯(lián)用水1.0 m3/h,1.48 m3/h回用于石膏脫水,損耗0.38 m3/h；石膏脫水工序產(chǎn)生廢水1.48 m3/h,回用于爐外脫硫用水1.0 m3/h,剩余0.48 m3/h經(jīng)脫硫廢水裝置凈化后回用于灑水降塵。

⑤設(shè)備沖洗用水使用上冶水庫地表水1.0 m3/h,損耗0.2 m3/h,產(chǎn)生廢水0.8 m3/h排入光華紙業(yè)污水處理站。

⑥濕式電除塵器沖洗用水,使用上冶水庫地表水0.1 m3/h,損耗0.02 m3/h,產(chǎn)生廢水0.08 m3/h排入光華紙業(yè)污水處理站。

⑦冷卻循環(huán)補充水取用光華紙業(yè)污水處理站再生水57 m3/h,循環(huán)水量1843 m3/h,損耗38 m3/h,產(chǎn)生污廢水19.0 m3/h排入光華紙業(yè)污水處理站。

⑧綠化用水取用光華紙業(yè)污水處理站再生水0.8 m3/h,全部損耗。

綜上,本項目取用新水量為215.57 m3/h,物料帶水0.54 m3/h；損耗166.85 m3/h；外排49.26 m3/h。

2.2.2 水量平衡分析

項目用水主要用于生產(chǎn)和生活。年生產(chǎn)時間為8160 h,項目取用新水量為215.57 m3/h,物料帶水0.54 m3/h；損耗166.85 m3/h；外排49.26 m3/h。水量平衡圖見圖1。

圖1 水量平衡圖（單位：m3/h）

2.3 取用水規(guī)模節(jié)水符合性評價

2.3.1 用水指標分析

（1）單位產(chǎn)品用水量

表達式為：

式中：Vui為單位產(chǎn)品用水量,m3/單位產(chǎn)品；Vi為在一定的計量時間內(nèi),生產(chǎn)過程中用水量,m3；Q為在一定的計量時間內(nèi),產(chǎn)品產(chǎn)量。

本項目外供蒸汽87.15 萬t/a,外供蒸汽用水量為153.07萬 m3/a,單位產(chǎn)品用水量為1.76 m3/t。本項目年發(fā)電量8042 萬kW·h,發(fā)電用水量22.35 萬m3,單位產(chǎn)品用水量為2.78 m3/（MW·h）。

（2）生活取水定額

本項目生活用水量為4896 m3/a,年運營時間340 天,勞動定員120人,廠區(qū)內(nèi)設(shè)有職工宿舍和餐等,生活用水量120 L/（人·d）。

（3）綠化用水

采用光華紙業(yè)再生水,年用水量為6528 m3,綠化面積為15000 m2,綠化天數(shù)為210天,單位面積綠化用水量為2.1 L/（m2·d）。

（4）間接冷卻水循環(huán)率

式中：Rc為間接冷卻水循環(huán)率,%；Vcr為間接冷卻水循環(huán)水量,m3/h；Vcf為間接冷卻水循環(huán)系統(tǒng)補充水量,m3/h。項目冷卻循環(huán)水量為1843 m3/h,間接冷卻新水量為57 m3/h,所以間接冷卻水循環(huán)率97%。

2.3.2 取用水規(guī)模合理性評價

（1）單位產(chǎn)品用水

本項目蒸汽單位產(chǎn)品用水量為1.76 m3/t,符合《山東省重點工業(yè)產(chǎn)品取水定額》蒸汽耗水1.8 m3/t的要求。本項目發(fā)電單位產(chǎn)品用水量為2.78 m3/（MW·h）,符合《中華人民共和國國家標準》火力發(fā)電循環(huán)冷卻中單機容量小于300 MW中3.0 m3/（MW·h）的規(guī)定。

（2）生活取水定額

本項目職工生活用水量120 L/（人·d）,符合《建筑給排水設(shè)計規(guī)范》中的職工宿舍生活用水量100 L/（人·d）～150 L/（人·d）的標準。

（3）綠化用水

本項目單位面積綠化用水量為2.1 L/（m2·d）,符合《室外給水設(shè)計規(guī)范》規(guī)定。

（4）間接冷卻水循環(huán)率

本項目間接冷卻水循環(huán)率97%,符合《山東省節(jié)水型社會建設(shè)技術(shù)指標》的規(guī)定。

綜合以上分析,本項目單位產(chǎn)品用水量、職工生活用水量、單位綠化面積用水量等用水水平符合相關(guān)用水標準。該項目符合國家產(chǎn)業(yè)政策和當?shù)鼐C合規(guī)劃,符合水資源規(guī)劃、配置和管理要求,生產(chǎn)工藝和節(jié)水措施符合要求,取用水量是合理的。

3 結(jié)論

綜上所述,本項目現(xiàn)狀單位產(chǎn)品用水量、工業(yè)用水重復(fù)利用率、職工生活用水量和綠化用水量等用水水平符合相關(guān)用水標準,廠區(qū)節(jié)水水平較高,項目核定的取用水量是合理的。電廠節(jié)水是一項綜合性的工作,通過對電廠各設(shè)備進行水平衡分析和重復(fù)利用率計算,達到節(jié)水評價要求,以實現(xiàn)合理用水、節(jié)約用水、降低耗水量的目的,從而實現(xiàn)水資源的合理利用。