火力發電廠水工設計中用水量計算方法探討

張艷

摘 要：以某火力發電廠為例，探討了火電廠工程水工設計時，合理計算生產、生活用水量的重要性，并對電廠生活各項用水最大小時用水量，生產各項用水中連續用水及間斷用水最大小時用水量同時發生的概率進行分析，提出了火電廠總用水量的一種計算方法，希望筆者的分析對該領域的研究具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：火力發電廠；水工設計；用水量計算；方法；概率分析

1引言

在火電廠的初步設計階段，水利專業需要計算電廠的用水量，做好水管理和水量平衡。水量常以日用水量（以m3/d計），平均小時用水量和最大小時用水量（以m3/h計）來計量。平均每小時耗水量和最大小時用水量是電廠耗水量的重要參數，因為它決定了火力發電廠新供水泵站的大小和供水管網的管徑，并最終確定了電廠的供水管網。對火電廠的初期投資進行了探討。

2火電廠用水量分類及計算重點

根據《火力發電廠水工設計規范》（DL/T5339-2006）的規定，電廠的用水量應根據冷凝器的冷卻水、冷凝器以外的各種輔助設備（輔機）、化學補給水、工業用水、生活和消防用水、除灰水、脫硫水等確定。在上述各用水量中，消防用水量是根據《火力發電廠與變電站設計防火規范》（GB50229-2006）中的規定確定的，當確定單元的大小時，水的量是固定的。因此，火電廠耗水量的計算主要集中在整廠生產、平均日耗水量和最大時耗水量等方面。

3火電廠用水量的計算

從水量單位可以看出，火電廠耗水量的確定有兩個因素：一是水量（一般按M3），另一個是用水的時間（一般為H）。為了正確計算耗水量，除了需要對這兩個因素進行必要的分析外，還應同時分析各水點的最大耗水量的概率。

3.1火電廠生活用水量

根據《火力發電廠水力設計規范》（DL/T533—2006）中的用水定額、發電廠的用水最大數量和小時變化系數，確定火電廠工人的用水量，一般由三部分組成：耗水量、工人（QS1）和淋浴工人的用水（QS2），宿舍用水量（記錄為QS3）。

三部分的最大耗水量應同時分析。工人的生活用水主要在工作時間，淋浴水和宿舍用水主要在下班后。因此，工人、淋浴間和宿舍三個項目的最大用水量通常不會同時出現。宿舍內的用水可能同時出現。在三水中，淋浴器和宿舍中的工作人員用水最多可疊加，兩個水不能疊加在工人使用的最大水量上。

3.2火電廠生產用水量

與生活用水相比，火力發電廠耗水量大，生產用水的計算更為重要。火力發電廠的水、化學補給水（記錄為QY）和循環水補水（QX）與汽輪機的不同工況。汽輪機在不同工況下的冷凝水和冷卻速度不同，其耗水量也不同。一般來說，工廠的沖洗水和洗滌水都是間歇水。耗水時間各不相同。

3.3火電廠生產生活用水的計算方法

其次，以300MW火力發電廠的初步設計為例，討論了生產和生活用水的計算方法。表1根據水定額、用水最大數量和小時變化系數計算熱電廠工人的耗水量。表2在火力發電廠初步設計中提取了汽輪機、鍋爐、輸煤、除灰、化學水處理等水耗。

從表1可計算得出：

QH1=3.94+2.50+1.25=6.69m3/h；QH2=2.15+0.60+1.25=5.25m3/h

因此，火電廠工人使用的最大小時水量是QS，QH1和QH2的最大值為6.69M3/h。

表2中，由化學系統提供的補充水量和循環水系統的補充水量也與汽輪機的工作條件有關。在計算水量時，通常根據三種工況進行計算。

從表2可以看出，生產用水主要有兩種類型，一種是連續用水，另一種是間歇用水。

連續耗水量分為平均小時耗水量和最大耗水量。當計算連續水的平均每小時耗水量時，表2中的平均每小時耗水量可以加在一起。在計算連續用水量的最大水量時，通常的方法是在表2中加入最大的水量數據，但水的量明顯更大，因為所有產生最大水量的事件同時存在概率問題。并且進行必要的概率分析。將系數加入到最大小時耗水量數據中是合理的。

在前一種情況下使用不連續的情況下，一天中使用的最大水量僅半小時，并且一次使用的水量不多，但是當它被分解成用水量時它更大。在表2中直接加入“合成小時耗水量”表明，水的消耗量為315.25M3/h，同樣，如果用水量作為間歇耗水量，則明顯太大。

因此，如何計算連續耗水量的最大耗水量、最小耗水量和平均耗水量是本研究的重點。

（1）計算連續耗水量QL1的平均每小時耗水量

汽輪機和鍋爐連續耗水量的平均水量加入QL1。表1中序列號的平均耗水量為2，3，4，5和9，QL1=430.0M3/h；

（2）計算QL2連續用水部分的最大小時耗水量

將連續耗水量的最大耗水量歸納為QL3，即表2，3，4，5和9的最大耗水量如表2所示：QL3=595.0M3/h。同時，將QL3乘以系數K（K<1），即QL2=KQL3，作為連續用水的最大水量。K的值可以用數學概率論來解釋。以下是連續水點的數目和K.的相應值連續用水點個數：1；2～3；4～5；6～8；9～11；12～15；16～20；21～25；>25

k依次取值：1；0.6；0.65；0.7；0.75；0.8；0.85；0.9；0.95

本例中連續用水點個數為5個，k取0.65，即QL2=0.65×595.0=386.75m3/h。

（3）計算循環水系統補充水量QX

最大供熱工況：QX=190.0m3/h；額定供熱工況：QX=390.0m3/h；純凝發電工況：QX=650.0m3/h

（4）計算化學補充水量QY

最大供熱工況：QY=340.0m3/h；額定供熱工況：QY=205.0m3/h；純凝發電工況：QY=44.0m3/h

（5）計算間斷用水部分的平均小時用水量QJ1

上層表2中的所有不連續水部分（6，7，8，10，11，12，13）的水消耗疊加在一天的耗水量上，并記錄為QP，然后將不連續水的所有水使用時間疊加并記錄為T。在這種情況下，QP=151m3/h，t=2.7h，a。間歇水的平均每小時耗水量OJ1=OP/t=55.93m3/h。

（6）計算QJ2間歇用水部分的最大小時耗水量

上述間歇水（即序號6，7，8、10，11，12、13）被折疊以合成每小時的耗水量，并且記錄為QJ3、QJ3=315.25m3/h。同樣地，考慮到幾個不連續的水點的最大耗水量的概率，QJ3乘以系數M（m<1），即QJ2=MQJ3，作為不連續用水的最大小時耗水量。下面是不連續水點的數目和m的相應值。

間斷用水點個數：1；2～3；4～5；6～8；9～11；12～15；16～20；21～25；>25

m依次取值：1；0.6；0.65；0.7；0.75；0.8；0.85；0.9；0.95

本例中間斷用水點個數為7個，m取0.7，即QJ2=0.7×315.25=220.675m3/h。

結語

（1）火電廠生活用水最大小時耗水量的計算應同時分析不同水項目最大時耗水量的概率，以確定火力發電廠的總生活用水的最大水量。

（2）火電廠生產用水的連續水耗水量和間歇水利用量的計算應通過對不同水點進行必要的概率分析來計算，并選擇更合理的系數K和m，使計算中所用的最大水量不僅能滿足使用的需要，而且具有合理的經濟用水價值。

由于我的水平有限，火電廠的最大耗水量和平均耗水量的計算方法是合理的。同事們仍在討論這個問題。

參考文獻：

[1]郭彥岐，吳曉榮.淺議水源熱泵用水量的計算方法[J].科技風，2018（06）：41+44.