從某電廠水平衡測試探討火電廠節水途徑

杜 佳,杜 峰

（東北電力科學研究院有限公司,遼寧 沈陽 110006）

電力工業面臨水資源日益緊張和工業水費逐年上漲的壓力,開展水平衡測試,積極采取有效措施,提高水的綜合利用率,節約用水,已成為火力發電企業可持續發展和提高市場競爭能力的一個必要條件。

1 水平衡測試

1.1 概況

遼寧某燃煤電廠2臺135 MW燃煤超高壓雙抽供熱機組,配2臺440 t/h循環流化床鍋爐,總裝機容量為270 MW。水平衡測試期間,2臺機組均保持在較大負荷下（為設計總負荷的81%）運行。通過對電廠水系統的分析,將全廠水系統劃分為中水處理系統、循環水系統、閉式水系統、化學除鹽水系統、輸煤沖洗水系統、廢水處理系統、生活及消防水系統。針對全廠水系統復雜、試驗數據采集量大、個別測點不能滿足測試規定條件的問題,通過分系統逐級平衡、選擇合理的測試方法、增加平行測試次數等來減少試驗的誤差,以保證試驗數據的準確性和代表性。

測試主要參考《火力發電廠水平衡導則》第5部分：《水平衡試驗》（DL/T606.5—2009）,《企業水平衡測試通則》（GB/T12452—2008）,《火力發電廠取水定額》（GB/T18916.1—2002）和《國家電力公司火電廠節約用水管理辦法（試行）》等相關標準,采用康創（美國產）超聲波流量計和國產明渠流量計。內容包括：各水系統及排放口水量的測試與計算,總取水量、總用水量、復用水果、循環水量的測試及計算,復用水率、排放水率的計算以及單位發電量取水量的計算等。

1.2 測試結果及分析

全廠水平衡試驗結果和各類用水情況分析見表1和表2。

表1 全廠水平衡試驗結果

表2 全廠各類用水情況分析表

表2說明如下：

a.新鮮取水量是指直接用于系統的新鮮水;凈補水量指的是最終用于系統的水量,計算公式為：凈補水量=新鮮取水量+其它系統回用至本系統（回用量進）-本系統回用至其它系統（回用量出）;

b.除鹽水系統指的是制取和使用除鹽水的系統,包括鍋爐補給水處理系統,鍋爐汽水循環系統和閉式冷卻循環水系統;

c.循環水量指循環使用的水,其水質經過處理后,仍用于原工藝流程;

d.消耗量指的是水在使用過程中因蒸發、飛散、滲漏、風吹、污泥攜帶、灰渣攜帶及綠化等形式消耗掉的水量;

e.排放量指的是企業實際排放的水量,包括工業排水量和廠區生活排水量;

f.其它系統指生活消防水系統以及預處理系統;

g.復用水量（包括循環水量、串用水量、回用水量）;復用水率（復用水量/總用水量）;排放率（排放水量/取水量）。

＊外排水包括5m3/h溢流水。

1.2.1 測試結果分析

a.該電廠取水量為628.5 m3/h,排、耗水量之和為609 m3/h,計算全廠水量不平衡率為3.1%,滿足水平衡試驗的不平衡率σ＜5%的要求。

b.該電廠總裝機容量為270 MW,裝機水耗為0.6m3/s?GW,低于《國家電力公司火電廠節約用水管理辦法（試行）》中“單機容量在300 MW以下的電廠不大于1.0 m3/s?GW”的規定。

c.鍋爐補水率為1.99%,低于《國家電力公司火電廠節約用水管理辦法（試行）》中“單機容量在300MW以下的機組補水率應小于2%”的規定。

d.在水平衡試驗期間,平均發電量按220 MWh計。全廠平均單位發電量取水量（發電耗新鮮取水量/全廠平均發電量）為2.86m3/MWh,單位發電量取水量略高于國內同類裝機容量電廠。

e.全廠復用水率（復用水量/總用水量）為98.4%,高于國家規定汽輪機循環水為閉式循環的電廠應大于95%的要求。

f.全廠外排水率為24.3%,外排水率較高,有較大的節水潛力。

g.廠區和外圍的生活用水水量合計為16.9 m3/h。按廠內、外職工306人計,人均生活取水量0.73 m3/d,對比其他火力發電廠人均生活用水量（0.3～0.6 m3/d）指標,人均生活取水量略高。

1.2.2 全廠用水評價及節水建議

1.2.2.1 全廠用水評價

該廠總取水量、裝機水耗、鍋爐補水率、單位發電量取水量以及復用水率等指標均符合國家相關標準的要求或高于國內同類裝機容量的電廠,因此該廠總體節水水平較高。但是,全廠的循環冷卻水排污水、生活污水等均直接排放,不僅造成部分水質較好的水直接排放而浪費,而且使全廠的外排水率處于一個較高的水平。此外,廠內存在不合理用水以及溢流、漏水等情況。

1.2.2.2 節水建議

通過水平衡測試對各個用水系統的用水情況分析,全廠在節水方面還有較大潛力。

a.其生活用水量約為16.9 m3/h,直接外排。如果盡可能收集生活區和廠區內產生的生活污水,經處理后可以作為循環水補水,每年可節省中水14.8萬t,不僅減排了污水,保護了環境,也具有一定經濟效益。按照中水廠0.45元/t的取水水價,每年可節省水費6.7萬元。雖然目前中水的取水費較低,且無排污繳費,但隨著國家環保政策的要求進一步從嚴,總體水價和排污水費必將整體呈上漲趨勢,節水項目的經濟效益將會愈加明顯。

b.目前廠里中水澄清池攪拌機潤滑水使用生活水（14.5 m3/h）,造成了生活水的浪費。如果改用循環水代替生活水作為澄清池攪拌機潤滑水,每年可以節約12.7萬t生活水。

c.在測試期間,發現消防穩壓泵一直在運行,流量為10.1m3/h,去向不明。如果盡快找到漏點并采取措施,可以每年節省約消防水8.8萬t。第b、c項,按照生活消防水費4.52元/t的水價計算,每年可節省生活水水費97萬余元。

采取上述節水措施后,共可減少取水量41.1 m3/h,全廠發電耗水量由628.5 m3/h降至587 m3/h;單位發電量取水量將由2.86 m3/MWh降至2.67 m3/MWh;外排水量可減少17m3/h。

2 進一步節水途徑分析

2.1 采取措施減少消耗和新鮮水補給

外排水量高和單位發電量取水量高是火電廠節水面臨最主要的2個問題。

2.1.1 減少消耗

在火電廠的外排水中,循環水外排水占外排水總量的80%左右。因此減少循環水的排污量可以顯著降低火電廠的排水量。采用對補充水進行石灰軟化、弱酸樹脂離子交換處理的方法可以提高濃縮倍率,使排污下降,取得顯著節水效果。此外為使循環冷卻水系統能在較高濃縮倍率下運行,可以采取循環水旁路軟化的方法節約補充水量,即在循環水系統中引出一部分冷卻水進行石灰軟化、弱酸樹脂離子交換處理后,再回到循環冷卻水系統中,保持循環水在合理的硬度下運行,提高濃縮倍率,以達到降低冷卻塔排污和節約系統補充水的目的。

2.1.2 降低冷卻塔的蒸發損失

帶濕式冷卻塔的循環冷卻水系統,循環水蒸發、風損耗水量大是單位發電量取水量高的主要原因之一。該電廠循環冷卻水系統的耗水量占總耗水量的97%以上,應該考慮采取措施降低冷卻塔的蒸發損失,如加裝節水罩、收水器,安裝后可使風吹損失顯著降低。

2.1.3 降低外排水減少新鮮水補給

對于生產、生活中產生的廢水,如能根據不同用水系統的水質要求經簡單處理后回用,在降低外排水的同時,也減少了新鮮水的補給。

a.循環水經旁流弱酸軟化處理后,大部分懸浮物、碳酸鹽硬度可被除去,產水可直接補入冷卻塔水池;過濾器和弱酸陽床的反洗或再生水經過沉淀澄清處理后可作為煙氣脫硫工藝用水或用于輸煤系統沖洗除塵、煤場噴灑用水等。

b.反滲透產水可以作為循環水系統和化學鍋爐補給水處理系統的補充水;而反滲透濃水則可以用于對水質要求很低的末端消耗水系統,如煙氣脫硫工藝用水、渣系統、爐底密封冷卻水、輸煤除塵等。

c.化學車間水處理排水可先集中于廢水池,利用所設的加酸、加堿系統調節pH值為6～9,最后排至廢水清水池,供除灰、沖渣用水。

d.生活污水占全廠總排廢水的10%以上,經深度脫氨處理后可以用作循環冷卻系統的補充水。

2.2 科學管理,加強監檢

a.通過定期進行水平衡試驗,可以摸清各系統的用水、排水情況及進出水水質的變化,分析對節水有影響的各種因素,找出潛在的節水效益點,通過水平衡優化合理調配全廠水資源和廢水資源,降低設備的耗水量,增加水的梯級使用級數,減少不合理的用水方式和耗水。

b.充分重視水平衡測試發現的漏點,對于漏水的設備、管道及時報修處理,杜絕跑、冒、滴、漏現象的發生,這是投資最少而節水效果最顯著的措施。

c.為實現合理用水的監督管理,應在各條用水系統管路安裝流量表計,并且定期對儀表進行維護校驗和數據分析,以及時發現并消除電廠的非正常用水和漏水。

d.根據實際情況采用切實可行的措施減少生活用水用量,如加強宣傳提高員工的節水意識,采用節水型水龍頭及腳踏板開關等。

3 結束語

加強節水工作是每個電廠今后需要重點加強的一項工作。開展水平衡測試,使水資源得到有效合理的利用,在保護環境的同時,也將獲得更大的經濟和社會效益。

[1] DL/T606.5—2009.火力發電廠水平衡導則（第5部分：水平衡試驗）[S].

[2] GB/T12452—2008.企業水平衡測試通則[S].

[3] GB/T18916.1—2002.火力發電廠取水定額[S].