基于已建熱電聯(lián)產(chǎn)項目的用水合理性分析

王艷菊

(哈爾濱市水利規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，哈爾濱 150000)

0 引 言

水資源是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，也是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，我國水資源總量豐富，但人均占有水資源量低，僅為世界人均水資源量的1/4，美國的1/5，是全球人均水資源最貧乏的國家之一[1]。近年來，水資源供需矛盾日益突出，為加強水資源合理開發(fā)、高效利用、優(yōu)化配置和可持續(xù)利用，水利部、原國家計委2002年頒布施行了《建設(shè)項目水資源論證管理辦法》，2006年國務(wù)院發(fā)布了《取水許可和水資源費征收管理條例》，均要求新建、改建、擴建的建設(shè)項目應(yīng)編制水資源論證報告書，并辦理取水許可?！督ㄔO(shè)項目水資源論證導(dǎo)則》(GB/T 35580-2017)要求，水資源論證應(yīng)分析項目的取用水合理性，為水資源決策及合理開發(fā)利用提供依據(jù)。

項目用水合理性分析，應(yīng)明確項目的用水系統(tǒng)組成及其用水工藝技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，對項目的用水量及水量平衡進行復(fù)核，計算用水指標，分析用水水平的合理性和節(jié)水情況，最后提出用水合理性分析結(jié)論。對已建項目來說，重點和難點在于確定項目實際用水量及水量平衡過程。熱電聯(lián)產(chǎn)項目是國家鼓勵發(fā)展的節(jié)能技術(shù)，屬于火電類高用水行業(yè)[2]，用水定額和用水指標有更加嚴格的規(guī)定，這也是已建熱電聯(lián)產(chǎn)項目面臨的一個挑戰(zhàn)。

本文以哈爾濱市某已建集中供熱熱電聯(lián)產(chǎn)項目為例，介紹該項目的用水合理性分析原則及方法，通過深入項目區(qū)調(diào)查和研究項目的生產(chǎn)工藝流程、用水過程、污水產(chǎn)生和排放情況以及水表計量情況等，劃分測試單元，采用逐級平衡法對用水過程進行測試，最終完成全廠水量平衡。在此基礎(chǔ)上，對項目的用水指標及節(jié)水措施進行詳細分析，進而得出該項目用水合理性分析結(jié)論及建議，對行業(yè)同類項目的用水合理性分析具有一定的參考價值，同時為水行政主管部門加強水資源論證及管理提供一定的參考依據(jù)。

1 項目建設(shè)運行情況

該項目分為多期工程建設(shè)并運行，自2002年開始建設(shè)，對原電廠進行擴建及合并，并陸續(xù)新建循環(huán)流化床熱水鍋爐、蒸汽鍋爐，環(huán)保更新改造及老系統(tǒng)除塵、脫硫脫硝等改造，至2017年共建成并運行20臺鍋爐及2臺機組，包括17臺循環(huán)流化床熱水鍋爐，3臺循環(huán)流化床蒸汽鍋爐和2臺12 MW汽輪發(fā)電機組。機組設(shè)備年運行小時數(shù)為4 296 h，實現(xiàn)集中供熱面積4 200×104m2以上，年發(fā)電量45 810×104kW·h，年供熱量1 583×104GJ。

項目運行期生產(chǎn)用水取水量為286.88 m3/h，年總?cè)∮盟繛?23.24×104m3?？紤]二次處理廠用水和管道輸送損失，年總?cè)∷繛?35.57×104m3，最大取水流量為0.09 m3/s，取水水源為松花江水地表水。

2 用水合理性分析

2.1 分析思路與方法

該項目為已建項目，共運行20臺鍋爐及2臺機組。根據(jù)項目實際運行情況，17臺熱水鍋爐的生產(chǎn)工藝和用水工藝技術(shù)均是相同的，3臺蒸汽鍋爐及發(fā)電機組聯(lián)合運行，其用水技術(shù)工藝與熱水鍋爐不同，主要體現(xiàn)在熱力系統(tǒng)和化水處理的除鹽水上，其他循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)和除灰渣系統(tǒng)等工藝技術(shù)均是相同的，用水系統(tǒng)也是合并運行的。因此，在用水合理性分析時，熱力系統(tǒng)中熱水鍋爐和蒸汽鍋爐分別分析，用水工藝化水處理系統(tǒng)中熱水鍋爐補給水和蒸汽鍋爐補給水系統(tǒng)分別分析，其他系統(tǒng)均合并分析。

通過深入項目區(qū)調(diào)查，與主要用水部門負責人溝通和和研究，了解項目生產(chǎn)工藝流程、用水過程、污水產(chǎn)生和排放情況以及水表計量情況等，對項目區(qū)劃分測試單元，采用逐級平衡法對整個用水過程進行測試，完成全廠水量平衡，計算用水指標并進行用水水平評價。

2.2 用水工藝及系統(tǒng)組成

本工程生產(chǎn)用水系統(tǒng)主要包括熱網(wǎng)補充水和工業(yè)冷卻水兩部分。

2.2.1 熱網(wǎng)補充水系統(tǒng)

1) 熱水鍋爐補給水系統(tǒng)。軟化系統(tǒng)采用全自動逆流再生鈉離子交換器，設(shè)備為機電一體化設(shè)計。交換樹脂為001×7型強酸陽離子交換樹脂，數(shù)值失效后用NaCl再生。

軟化水系統(tǒng)流程為：經(jīng)預(yù)處理后(生水)→逆流再生鈉離子交換器→軟化水箱→軟化水泵→軟化水除氧器→熱網(wǎng)補水泵→熱網(wǎng)。熱水鍋爐除氧采用組合式解吸除氧裝置，由噴射器、解吸器、氣水分離器、除氧反應(yīng)器、水封器、換熱器及控制儀表組成。

2) 蒸汽鍋爐補給水系統(tǒng)。蒸汽鍋爐為汽輪發(fā)電機組提供汽源，其補給水水質(zhì)要求較高，需經(jīng)過軟化、除鹽、除氧等處理。

原水經(jīng)軟化后，需在反滲透裝置內(nèi)，通過壓力作用透過RO膜脫除水中鹽份得到除鹽水。為保護RO膜，反滲透裝置前應(yīng)設(shè)保安過濾器截留水中懸浮物、顆粒等微小物質(zhì)。除鹽后的水儲存于無鹽水箱，再經(jīng)除氧后作為蒸汽鍋爐補給水。

2.2.2 工業(yè)冷卻水系統(tǒng)

工業(yè)冷卻水系統(tǒng)主要包括風(fēng)機及取樣冷卻用水、冷渣機冷卻用水、熱網(wǎng)循環(huán)泵冷卻水、給水泵冷卻器冷卻用水等。分為高溫和常溫循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

高溫循環(huán)冷卻水系統(tǒng)：高溫循環(huán)水池—→高溫循環(huán)水泵—→供水總管—→需要冷卻的設(shè)備—→回水總管—→高溫冷卻塔—→高溫循環(huán)水池。

常溫循環(huán)冷卻水系統(tǒng)：常溫循環(huán)水池—→常溫循環(huán)水泵—→供水總管—→需要冷卻的設(shè)備—→回水總管—→常溫冷卻塔—→常溫循環(huán)水池。

2.3 用水量及水量平衡

2.3.1 用水過程

本項目生產(chǎn)用水量為3 154.88 m3/h，取用新水量286.88 m3/h，其余水量2 868 m3/h來自廠區(qū)內(nèi)部回用和循環(huán)水，見表1。

表1 生產(chǎn)生活用水量表 /m3·h-1

2.3.2 水量平衡分析

本工程本著節(jié)約用水、一水多用、循環(huán)使用和廢水回收利用的原則，盡可能提高水的重復(fù)利用率，水量平衡表見表2。本項目用水總量為3 157.38 m3/h，其中循環(huán)水量2 750 m3/h，回用水量118 m3/h，耗水量269 m3/h，排水量20.38 m3/h。

表2 水量平衡表 /m3·h-1

2.4 用水指標及用水水平評價

用水指標計算應(yīng)根據(jù)建設(shè)項目的具體情況(類型、行業(yè))選擇計算指標， 所選計算指標要具有可比性，通過比較能從不同角度分別說明項目的用水水平及發(fā)現(xiàn)用水不合理環(huán)節(jié)，指標計算宜采用已頒布的規(guī)范、標準及技術(shù)性文件所規(guī)定的方法[3]。

根據(jù)國家水利行業(yè)指導(dǎo)性技術(shù)文件和標準，選取該電廠節(jié)約用水的考核指標，主要為間接冷卻水利用率、單位發(fā)電取水量、單位發(fā)電量耗水量、單位裝機取水量、單位裝機耗水量、重復(fù)利用率、循環(huán)水冷卻倍率、循環(huán)水濃縮倍率、全廠廢水回用率等。依據(jù)水量平衡表和水量平衡圖為基礎(chǔ)，分析計算各項用水量考核指標，成果見表3。

項目用水指標滿足《火電建設(shè)項目水資源論證導(dǎo)則》(SL 763-2018)、《火力發(fā)電廠節(jié)水導(dǎo)則》(DL/T 783-2018)條款和《取水定額第一部分：火力發(fā)電》(GB/T 18916.1-2012)、《節(jié)水型企業(yè)火力發(fā)電行業(yè)》(GB/T 26925-2011)、《發(fā)電節(jié)水設(shè)計規(guī)范》(DL/T 5513-2016)、《黑龍江省地方標準用水定額》(DB23/T 727-2021)等規(guī)程、規(guī)范、標準等相關(guān)節(jié)水指標要求，節(jié)水水平較高。與省內(nèi)同類項目相比，本項目處于較為先進水平。

表3 用水指標計算成果表

3 結(jié) 論

用水合理性分析是項目水資源論證工作中的一個重要環(huán)節(jié)。本文以已建熱電聯(lián)產(chǎn)項目為例，根據(jù)項目實際運行的生產(chǎn)工藝和用水過程，有針對性地提出了用水合理性分析方法和重點難點，選取并計算用水指標，經(jīng)過縱向多指標及橫向同類項目比較后，較全面和客觀地給出了項目的用水水平評價結(jié)果，對已建同類項目具有一定的參考價值，同時對于控制項目的合理用水需求和提高水資源利用效率具有重要意義。