天津市火力發電行業取水綜合定額研究與制定

葉偉超 張永昊 崔盼 劉蕾

（1天津市節約用水事務管理中心 天津 300074 2河南黃河勘測設計研究院北京分院 北京 100073 3天津江河弘元環境技術研究有限公司 天津300204）

隨著城市的不斷發展和由于天津市多年干旱少雨，為節約水資源，降低發電成本，制定節約為重點的發電行業用水定額勢在必行，從可持續發展的角度考慮，必須加強火電廠的節水工作。

1 火力發電調查研究的對象及意義

水作為電廠發電中僅次于燃料的重要物質，作為工質和載體進入發電廠，經過一系列的用水過程最后損失一部分并被排放掉。它作為工質吸收燃料的熱量，然后由發電機變為電能輸出。在發電的其他環節也離不開水，各轉動設備和凝汽器的冷卻用水，作為載體的鍋爐排灰用水，以及綠化用水，生活區的用水等。以上各種用途的水會有不同的水質要求，經過不同的途徑使用后，常會混入各種雜質使水質發生變化，形成電廠復雜的用水系統。

全國水資源公報和行業統計顯示：中國70%的電廠依靠煤炭發電，截止2013年底，我國火電裝機容量約達8億kW。全國火電用水量占工業用水量的45%，火力發電耗水量約為3.5kg/kW·h時，火電消耗的水量是原煤的6倍左右，年排工業廢水約占全國工業排放量的10%?；痣姀S是用水、排水大戶，且耗水指標高于國外先進水平（發達國家發電水耗為2.52kg/kW·h）。隨著水資源的短缺、水價和排污費的提高、廢水排放控制的日趨嚴格，火電廠節水問題已成為當務之急。隨著電力市場的逐步建立和發電企業競價上網的逐步實施，以及水資源短缺造成的價格上漲和更加嚴格的環保要求的實行，發電企業節水的要求不斷增強。

隨著城市的不斷發展和由于華北地區多年干旱少雨，為節約水資源，降低發電成本，節水工作勢在必行，從可持續發展的角度考慮，也必須加強火電廠的節水。

2 定額編制原則

2.1 定額編制原則

2.1.1 科學性和先進性原則

制定取水定額應以科學的理論為指導，以有關法律法規、政策、技術規范和科研成果為依據，并通過調查研究用水基本情況，獲得詳實可靠的數據資料，如水平衡測試、水源供水資料、生產工藝的現狀以及用水單位已經采取的節水措施等，在此基礎上采用規范、正確的分析計算方法，合理制定取水定額。

2.1.2 客觀性和合理性原則

取水定額的制定是城市用水管理的客觀需求，取水定額管理在理論、方法和手段上必須科學化、信息化，以適應現代科學技術和信息社會發展的需要，同時定額本身要易于操作，方便管理。

2.1.3 可操作性和發展性原則

定額水平要切合實際，要結合水資源宏觀控制和微觀管理的要求，具有可操作性，便于實施和管理。

取水定額的制定是和當前用水水平以及行業產品的當前實際生產狀況密不可分的，它具有一定的時效性。隨著節水技術的進步和用水管理水平的不斷提高，定額值也會隨之進行相應的調整和改進。這反映了經濟、社會和環境發展的用水需求，體現了以人為本的科學發展觀，以適應全面、協調、可持續的經濟社會和環境發展需要。

3 研究內容

3.1 電廠基本情況

調查電廠機組臺號、裝機容量、燃料方式和冷卻方式，以及年發電量、供熱量和水表配備情況。

3.2 電廠年用水總量及用水構成

調查電廠年用水總量，以及主要用水項目如冷卻水、化學單元、脫硫單元、輸灰單元、煤場及輸煤、污水處理廠及化驗室、檢修、企業職工生活用水及其他，還有外供水歷年來用水量。

3.3 電廠用水水源類型

包括地表水資源量、地下水資源量、自來水工程供水以及再生水、淡化海水和海水的用量。

3.4 電廠用水系統具體狀況

包括新取水量和取水類型，回用水量，排放水和排放去向等。

4.取水定額確定

4.1 新取水量定額初始值計算

此定額編制主要采用統計分析法與經驗法相結合的方法。具體方法選擇過程如下：

根據取水定額制定的原則，我們首先確定填寫有關數據的客觀真實性，在這樣的基礎上，觀察是否有奇異值，如果存在，應該去除奇異值，然后依據有關數據進行取水定額的初步編制。如：調查表中xx產品2011年、2012年、2013年的單位產品用水量分別為1.2×104m3，0.4×104m3，0.9×104m3。2012年數值明顯與其他年份差異較大，應作為奇異值剔除。

剔除奇異值后，取水定額相差不大，可以利用簡單平均法來確定定額初始值，具體方法如下：

也可以用加權平均法來確定定額初始值，具體方法如下：

平均取水定額=（水量1+水量2+…）/(產量1+產量2+…)

4.2 初始定額的確定

4.3 定額的最終確定

由計算分析得：

對各電廠運用概率測算法對定額進行計算：=2.3kg/kW·h

按照單機容量具體分析得：

單機容量≥500MW，火力發電取水定額初始值為2.14kg/kW·h；

單機容量200_500MW，火力發電取水定額初始值為2.4kg/kW·h；

單機容量≤200MW，火力發電取水定額初始值為2.7kg/kW·h。

a.根據一致性公式計算最大Eigen值，λmax =（1.53×0.606）+（9×0.103）+（4.33×0.291）=3.114 b.根據一致性比率公式：可算出，表明該判斷矩陣的計算結果通過一致性檢驗。

鑒于天津市火電廠用水水源分析，存在電廠使用再生水的情況（陳塘熱電廠、東北郊電廠等），并且東北郊電廠再生水水量約占到新取水量的80%，再生水的使用將是天津市電廠用水的發展趨勢，所以最終定額如下：

5 與2003 版定額比較

2003年頒布的天津市《工業產品取水定額（DB12/T101—2003）》中，火力發電的用水定額為1.381～1.77m3/MW·h，熱力發電的用水定額為2.115～2.75m3/MW·h。

而此次最終修訂的定額標準是：定額值2.3m3/MW·h，單機容量≥500MW 時，系數為1；單機容量200MW～500MW 時，系數為1.1；單機容量＜200MW時，系數為1.2。

此次定額相比舊版熱力發電定額減小，關鍵是由于各電場冷卻水的濃縮倍率的提高和水的復用率的提高。

循環水濃縮倍率是指循環冷卻水系統在運行過程中，由于水分蒸發、風吹損失等情況使循環水不斷濃縮的倍率，它是衡量水質控制好壞的一個重要綜合指標。濃縮倍率低，耗水量、排污量均大且水處理藥劑的效能得不到充分發揮；濃縮倍率高可以減少補水量，節約水處理費用；可是濃縮倍率過高，水的結垢傾向會增大，結垢控制及腐蝕控制的難度變大，使水處理藥劑在冷卻水系統內的停留時間增長而水解，水處理藥劑會失效，不利于微生物的控制，故循環水的濃縮倍率要有一個合理的控制指標。

調查得知，75%的電廠濃縮倍率在3以上，其中，國華盤山發電廠濃縮倍率達5.7，中石化熱電部5.2，陳塘熱電4.92，大唐4.16，渤天化工3.5，國電津能3.2。而在舊版定額制定時電廠濃縮倍率大部分均為3以下。所以，近年來電廠濃縮倍率的顯著提高，使得水利用循環增多，排放的水也越少。極大的節約了水資源。

由調查知，冷卻水重復利用率的提高和回用水的增加也是節水的關鍵因素。90%的電廠冷卻水復用率均在97%以上，冷卻水的重復循環使用，降低了電廠取新水量，只需進行少量補水。工藝回用水也是電廠節水的關鍵，調查知，70%以上的電廠脫硫系統的取水來自于冷卻循環水的排污水，軍糧城熱電還將這部分水用于化學除鹽系統，工藝回用水的使用大大降低了新鮮水的取水量，達到了節能減排的雙重效果。

除塵除渣系統原是火電廠的大耗水量系統，據調查我國電廠沖灰水用量約占全廠耗水量的20%～40%不等。在電廠中，沖灰水的耗水量僅循環冷卻水補充水量。近年隨著電廠生產工藝的改進，而且沖灰水其水質要求較低，可以使用回用水，這為電廠節水帶來了很大空間。

天津市89%的電廠除塵方式為干式除塵，不耗費水量，由于長蘆海晶電廠裝機容量只有6MW，屬于小機組，更適合用濕式除塵。除塵除渣用水的取水類型為地下水。有44%的電廠除渣為固態除渣，67%的電廠輸灰為干輸灰、氣力輸灰，剩余電廠使用水沖方式除渣、水力輸灰，但其取水類型均為循環排污水，不增加電廠的耗新鮮水指標。而且根據調查數據分析，除塵、除渣、輸灰系統用水量小于總用水量的10%，相對于十年以前沖灰水量顯著降低，是電廠節水的關鍵因素。以上因素使得天津市電廠節水水平提高，在全國也處于領先地位，所以此次修訂定額值也小于2012年頒布的國標火力發電取水定額。

6 結語

經過分析研究，對天津市火力發電行業綜合用水定額進行了確定，基本定額值為2.3kg/kW·h。經過一年試運行，在滿足火力發電生產的同時，達到了節約用水的效果。

[1]楊勇平，楊志平，徐鋼，王寧玲.中國火力發電能耗狀況及展望[J].中國電機工程學報，2013,（23）：3-4.

[2]孫艾艾.火力發電廠工程造價控制淺析[J].企業導報，2009,（3）：2-3.

[3]王支東.火力發電企業節能管理[J].東方企業文化，2014,（21）：2-6.