火電廠綜合節水降耗技術改造實踐

張 振 張 林 郭 林 任華玉 劉興民

某電廠一期為2×200MW機組（后改造擴容為220MW），二期為2×300MW機組，裝機容量1040MW，2006年全年水耗量曾達到2400萬m3。為了減少水耗，降低發電成本，進行了生產區域水平衡測試，摸清全廠取水、用水和耗水情況及各類用水之間的關系。根據測試結果及用水現狀，開展了節水技術研究和探索實踐。通過一系列技術改造，發電水耗由2007年的3.59kg/kW·h下降到2011年的2.62kg/（kW·h），降本增效顯著。

一、電廠耗水狀況

1.循環冷卻水系統耗水

汽機凝結器循環冷卻水系統采用閉式循環冷卻系統，通過自然通風冷卻塔來冷卻水溫，其耗水由排污、蒸發及風吹損失三個部分組成，其中蒸發損失最大，是第一大耗水點。

（1）蒸發損失。這部分水損失主要由大氣環境溫度決定，氣溫越高水發損失越大，據統計一期兩臺220MW機組僅夏季蒸發損失就達700m3/h。

（2）排污損失。閉式循環冷卻水系統的水損失主要是在排污損失上，而排污損失則主要與循環冷卻水的濃縮倍率有關。

（3）風吹損失。自然通風冷卻塔的風吹損失與是否安裝除水器有關，安裝后可降至0.1%以內，當冷卻水量變大時，風吹損失水量相應加大，風損量約為50m3/h。

2.工業用水系統耗水

（1）電廠各類表面式冷卻器的用水為循環水，回水返回冷卻塔，該項用水雖然對水質要求不高，但用量較大。

（2）引風機、送風機、排粉機、磨煤機、一次風機和各種泵等轉動機械軸承冷卻用水和其他用水由循環水系統供水，回水至綜合水池（用于鍋爐沖渣）。這部分水量較小，要求水中碳酸鹽硬度小于 5mol/l，pH=6.5～9.6,懸浮物小于 50～100mg/l。

（3）汽輪機主汽門、主給水泵機械密封等處的冷卻用水量較小，用凝結水，回水至凝結器。

3.鍋爐補充水（除鹽水）

正常水汽循環損失為全廠鍋爐蒸發量的2%,其中排污為1%,加上澡堂洗浴及冬季熱網用汽（水）等，全年全廠機組補水率在3%左右。

4.鍋爐除渣排灰用水

沖渣、除灰系統用水與除塵方式及灰渣量等因素有關，該廠原設計采用電除塵器、低濃度水力沖渣除灰系統，其灰水比往往超過1∶18，年耗水量達700萬m3，是該廠第二大耗水點。

5.鍋爐脫硫系統用水

脫硫系統為2009年建成投運，脫硫系統用水主要是補充制漿用水和管道系統沖洗用水。按照設計要求，整個脫硫系統的耗水量主要是煙氣帶走的水量，其次為石膏含水，大約230m3/h。投產初期，設備運行不正常，耗水量達到490m3/h，2010年前5個月與2009年同比耗水量和水費支出都有較大上升（表1）。

表1 2007—2011年水耗有關指標統計

二、節水改造實踐

1.建灰渣預沉淀池減少沖渣用水量

2×200MW機組原設計為水力沖渣，即鍋爐排渣在沖渣泵高壓水的沖動下沿渣溝進入渣漿池，通過渣漿泵打至儲灰場，該生產工藝灰水比低，用水量大，如果減少水量，就會造成泵和排渣管堵塞。為減少沖渣水量，在原灰渣池前增建了沉渣池，鍋爐的沖渣水經沉渣池沉淀后再進入灰渣池，由排渣泵打至儲灰場。沉淀后的爐渣用撈渣機撈出外賣綜合利用，每年爐渣外賣量約7000～8000t，可節約沖渣水量300萬m3，同時減輕了對除灰設備及管道的磨損，延長了設備使用壽命，減少了維修費用。

2.電除塵器由水力沖灰改為氣力排灰

2×200MW機組除灰系統原設計為水力除灰，主要工作流程是將除塵器收集下的粉煤灰按一定比例與水混合后形成漿液，漿液流至一期渣漿池，通過灰漿泵輸送至灰場。水力除灰不僅耗水量大、綜合電耗高，而且灰渣回收利用用途小，價值低。隨著國家對土燒磚的禁止和粉煤灰綜合利用技術的不斷開發，粉煤灰做為多種新型建筑材料主要原料和其他材料，其用途和需求量越來越大，市場供不應求，為此，2010年底對2×220MW機組由原設計的水力除灰方式改為氣力干排灰，干灰送至附近的建材廠，制作水泥、空心磚、汽塊磚等。改造后，按照歷年運行6500h計算，每年節約用水量為208萬m3，不僅可減少向灰場的污水排放量，延長灰場的使用年限，而且減少了原水泵、提升水泵、渣漿泵等各級泵電耗，提高了粉煤灰利用價值和范圍，企業經濟效益、環保效益和社會效益顯著。

3.冷卻水塔淋水區優化配水布置

2×200MW機組擴容改造為220MW后，每臺每年發電量增加1.5億kW·h,排入凝結器的蒸汽量增加28萬m3（機組冷卻循環水量增加1000萬m3），真空降低，要保持原來的真空度，就需提高循環水泵的出力，通過增大循環水流量帶走這部分增加的熱量，但改造投資很大。鑒于機組循環冷卻水塔由于淋水不均而造成的冬季結冰、夏季換熱不充分、換熱效率低的問題，在對冷卻塔空氣動力場監測實驗和分析論證基礎上，提出了通過對冷卻塔優化配水布置，提高換熱效率來保持凝結器真空的技術方案：將配水系統母管（選用Φ315mm和Φ200mm兩種規格）加以延伸（原塔內母管部分），延伸部分主要用于塔壁外區，配水區分為內、中、外三個區（循環冷卻水塔原設計配水為內外圍二個區）。增加外圍淋水量，充分利用塔壁外區的冷卻面積。內圍噴濺裝置數量不變，噴嘴口徑從原來Φ30mm減小為Φ28mm，淋水密度降至5.5t/m2。中圍配水增加224套，噴濺裝置噴嘴口徑不變，仍采用Φ30mm，中圍配水淋水密度達到6.3t/m2。外圍配水增加噴濺裝置244套，噴濺裝置噴嘴口徑采用Φ32mm，外圍配水淋水密度達到達到7.1t/m2。這樣就使內圍配水流向中、外圍，均衡了冷卻塔內氣水比例，冷卻塔的冷卻能力得到充分發揮。水塔噴淋裝置優化后，降低冷卻循環水溫1.5℃，相當于每年增加5000萬m3循環水流量，在滿足機組增容后真空需要的同時，年節水20萬m3。

4.循環水系統冬季運行由“一機一塔”方式改為“一塔帶兩機”

2×300MW機組循環水系統采用單機單循環泵單元制運行方式，機組在180MW、210MW、240MW三個工況下，真空分別為-95.1kPa、-95.1kPa、-94.6kPa，4 號汽輪機凝結器循環水的平均溫升分別為5.5℃、6.4℃、7.2℃，循環泵的容量有部分富余，在環境溫度低的冬季，機組真空達到-98kPa以上，根據制造廠家提供的真空修正曲線，機組真空達到-96kPa時熱耗變化率最小，超過這個數值汽輪機余速損失增加。另外冬季運行水塔結冰嚴重，同時鑒于循環泵電機功率高、耗電量多等不利于機組經濟運行原因，經計算分析，在滿足循環水安全經濟運行和冬季供暖工況的基礎上，對循環水系統實施了兩機一塔一泵運行方式改造。改造實施后實現冬季節水、節電雙節目標。單塔運行，可減少循環水蒸發50m3/h，按冬季運行120天計，總計節水14.4m3，同時節約循環水泵電費210萬元。

5.回收排放廢水按質梯次利用

（1）生活污水、工業廢水及鍋爐沖渣水分別經污水泵、灰渣泵排到電廠灰場，經過自然沉淀、澄清和灰場內大量蘆葦的生化處理，其中的有機物得到凈化，到達排水口處已基本達到鍋爐沖渣水質的要求。為此，在灰場排水末端安裝了回收水泵，每天回收約8000m3用于鍋爐渣井水封和沖渣。

（2）化學車間有兩套制水設備，平均每兩天再生一次，每次產生的正洗廢水原來是通過地溝排至綜合水池，后化驗正洗廢水的含鹽量小于原水含鹽量，因此對各離子交換器的正洗排水門進行改造，通過在排水門前將正洗排水管串連導入反洗水箱，從反洗水箱出口用管道聯至反洗水泵，反洗泵將其送入過濾器，替代部分原水制取除鹽水，此項改造每年回收正洗水3.6萬m3。

6.完善脫硫系統用水計量與考核

根據脫硫工藝流程和用水單元的特點，新增了循環水至脫硫工藝水、清水泵至脫硫工藝水、脫硫公用區工藝水和石膏沖洗水等12臺流量計，完善了脫硫系統的用水計量系統和用水考核定額，使脫硫用水量大幅下降，目前脫硫耗水量基本控制在240m3/h左右，年節水約162.5萬m3。

四、效果

通過上述一系列運行調整和技術改造措施，電廠在保證各種冷卻器換熱效果、機組安全穩定運行的前提下，發電水耗和發電用水總量（表1）及水費大幅度下降。

W13.04-37