某電廠全廠水平衡測試方案淺析

張 婭

(山西漳山發電有限責任公司，山西 長治 046000)

西部某公司共裝有四臺汽輪發電機組，其中一期為2×300 MW燃煤直接空冷機組，鍋爐為武漢鍋爐股份有限公司生產的WGZ1045/17.5-1自然循環汽包爐，汽輪機為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產的NZK300-16.7/537/537空冷機組，發電機為哈爾濱電機廠有限責任公司生產的QFSN-300-2型機組；二期為2×600 MW燃煤直接空冷機組，鍋爐為上海鍋爐股份有限公司生產的SG2093/17.5-M919亞臨界一次中間再熱強制循環汽包爐，汽輪機為上海汽輪機有限公司生產的N600-16.67/538/538亞臨界、單軸、三缸四排汽、中間再熱直接空冷凝汽式汽輪機，發電機為上海汽輪發電機有限公司三相兩極同步發電機。從節約水資源，保持可持續發展的角度出發，采用直接空冷機組，其中一期300 MW機組是全國第一臺采用直接空冷的300 MW機組。

全廠輔機冷卻用水分別采用兩臺機力通風塔冷卻。另外，一期在2011年為了保證夏季機組背壓不超限、減少全年不滿發全廠小時數，與空冷系統并聯了一臺尖峰冷卻器作為夏季使用；二期出于同樣的目的，在2013年與#4機空冷系統并聯了28臺蒸發式冷卻器作為夏季使用。全廠用水取水采用以某污水廠來水為主、另一電廠貫流用水的回水為輔、加以某自來水廠作為補充的方式維持電廠的冷卻、蒸發和排污。鍋爐除灰系統采用干除灰。為了提高水資源的利用率，全廠還設有廢水調節池和處理站作為回收廢水之用。出于環保要求，在2012年將一期半干法脫硫改為濕法脫硫，在2013年對二期脫硫進行增容改造。綜上所述，全廠用水情況與建廠初期已經有了很大的改變。因此，對現有的全廠一、二期主要用水情況進行水平衡測試摸底，給全廠的節水工作、下一步制定有效、合理的節水措施具有重大意義。

1 某電廠A水平衡測試方案實例[1-2]

某電廠A的水平衡測試方案是依據《火力發電廠水平衡導則》進行的，測點規劃和布置是通過全面分析考慮及各子系統及全廠的水平衡需要進行計算的。

該廠的水平衡測試目的主要有6點：(1)依據該廠的現場測試情況，對全廠各用水系統制定切實可行的合理用水量；(2)理順該廠的用水現狀，定量的確定各用水系統之間水量的相互關系；(3)充分考證全廠水系統合理用水的程度，深挖節約潛力，為今后出臺節水省水管理措施和提出改造節水項目方案提供事實依據；(4)合理匯總全廠水系統統計方案，實現全廠用水有檔案可查；(5)通過改進手段不斷縮減全廠用水排放總量、溢流水量和損耗水量，進一步提高各類水的重復利用率比例；(6)使電廠的可用水資源得到充分合理的使用和精細化的科學管理，對可用水資源進行優化管理，最終實現廢水零排放的目標。

各類用水的測量方法：管道流量的測量方案是超聲波法，明渠流量的測量方案是三角形薄壁堰法。

通過對該廠的實際取、用水和排放情況的分析，共明確了水平衡測試測點的總數目為118個點。通過全廠的水平衡測試試驗和主要分系統的水平衡核算以及不平衡水量產生的成因分析，共得出以下3點結論：(1)全廠合計浪費水量為473.41 m3/h，從灰庫溢流的總量有365.26 m3/h，從工業及消防水池溢流的總量有95.90 m3/h，從輸煤沖洗水池溢流的總量有12.25 m3/h，這些部分共占源水泵取水總量(1148.75 m3/h)的41.21%。這些用水去向不但污染環境(電廠2號路上灰場溢流和含煤廢水排放口對周圍環境影響大)，浪費水，又耗電，增加了電廠的維護運行費用。以目前電廠從水庫買水的水價(單價0.15 元/ m3)計算，僅用水費用年增加費用為62.21萬元。(2)目前電廠公共用水部分(水力沖灰、沖渣、工業水、輸煤沖洗等系統)用水總量與電廠總負荷水平之間沒有線性關系；現狀為電廠機組滿負荷運行時的耗水量與機組僅帶80%負荷時，甚至更低負荷水平總的耗水量接近。在進行水平衡測試時，一般要求機組運行穩定負荷滿足水平衡測試條件，但受各方面影響因素的限制，考核期內所測試到的機組運行指標沒有達到《火力發電廠水平衡導則》的要求負荷水平(平均負荷量僅為70.19 %)，因此實際測試到的全廠發電耗水率指標(1.364 kg/(kW·h)普遍偏高(以滿負荷數據運行計算的全廠發電耗水率指標為0.957 %)。(3)當2號機組單獨運行時與1、2號機組同時運行情況相比，全廠的耗水情況幾乎沒有任何變化。僅從循環水總流量來分析，1、2號機組凝汽器與1、2號冷卻塔換熱效果之間存在明顯差異[3-4]。

2 本廠試驗測試方案及目的

根據公司經濟性分析，對全廠所有的用水系統進行了詳細分解和細化，確定了全廠水平衡試驗范圍和具體的測試方案。試驗的主要測量范圍及測試點包括：市污水廠來水、一期尖峰冷卻塔補水及回水、某電廠回水、某自來水廠來水、中水處理站出口、中水處理站至一、二期水處理設備、中水處理站至#4機蒸發冷卻器補水及排污、中水處理站至二期機力通風塔補水、中水處理站至二期脫硫用水等。測量儀器采用多臺美國康創1011超聲波流量計分別對電廠以上系統進行測量，并對關口流量進行了表計比對校核，同時分別對全廠取、用水量表計進行了統計，從而為全廠制定合理的節水措施提供了可靠的依據。

本次試驗的目的是：(1)通過對電廠各種取、用、排、耗水的測定，查清電廠用水狀況，為電廠找出節水潛力，制定切實可行的節水技術措施和規劃，使火力發電廠的用水達到合理使用和科學管理提供科學依據。(2)通過水平衡測試，正確地評價電廠的用水水平。(3)繪制全廠水量分布圖，得出當前季節的全廠的實際用水量狀況，為電廠提供真實可靠的實際取用水量。

3 試驗項目及內容

全廠主要測量項目包括：市污水來水東側、市污水來水西側、#1綠化泵出口、#1至二期脫硫泵泥漿、清水泵出口、中水供二期機力塔、中水供一期尖峰、空壓機至二期脫硫、中水至一期制漿工藝水箱補水、某電廠回水至一期機力塔補水、某電廠回水北側、某電廠回水南側、馬廠自來水、#4機3、4區循環水池補水、#4機1、2區循環水池補水、污水站#3供水泵出口(至灰場)、污水站#1供水泵出口(清水池出口至脫硫)、#1生活廢水進過濾器、#2生活廢水進過濾器、廢水調節池#3廢水提升(#2管工業廢水)、廢水調節池#3廢水提升(#1管工業廢水)、化學反滲透至二期脫硫(回收水泵出口)、二期水處理母管#1管、二期水處理母管#2管、一期水處理母管、一期水處理#1、一期水處理#2、雨水回收水泵出口、復回水池出口(A泵)、二期廢水清水箱清水泵入口。通過測量可知，全廠新鮮取用水來源共有：市污水來水東側、市污水來水西側、某電廠回水北側、某電廠回水南側、某自來水廠五個部分。總消耗水量為1248.36 m3/h。

其中，現場未安裝運行表計的有：中水供一期脫硫工藝水、中水供一期脫硫制漿水、中水供二期輔機循環水、中水供#4機蒸發冷卻器供水母管、一期混床出口母管至二期二級除鹽水箱、一二期二級除鹽水箱至一、二期除鹽水各個用戶、化學中和水池供灰場、化學回收水池供二期脫硫工藝水箱、化學回收水池供多介質反洗水箱、一期精處理中和水池供灰場、一期輔機水至一期工業廢水池、#4蒸發冷卻器排污至二期脫硫工藝水箱、復用水供灰場水、復用水供輸煤水、二期精處理排污水至二期廢水池、機組排水槽水至二期廢水池、輸煤雨水泵供煤廠、輸煤雨水泵供二期廢水池。

4 試驗數據分析及討論

全廠水平衡試驗期間，全廠4臺機組運行，負荷率為81.6%，達到水平衡試驗要求的80%。全廠水平衡試驗按照分系統、分專業系統進行測量，水平衡試驗測試數據整理層次按小系統到大系進行逐級整理計算與平衡。長期以來，全廠各用水點，特別是一些主要用水點缺少計量裝置，導致與供水點的用水量無法平衡，兩者相差較大。所以，在實際測量過程中，對裝有表計的各個主要用水點都進行了校核比對，并在全廠水平衡的三天用水統計中加以修正全廠。其中，沒有計量表計的用水有：中水供一期脫硫工藝水、中水供一期脫硫制漿水、中水供二期輔機循環水、中水供#4機蒸發冷卻器供水母管、一期混床出口母管至二期二級除鹽水箱、一二期二級除鹽水箱至一、二期除鹽水各個用戶、化學中和水池供灰場、化學回收水池供二期脫硫工藝水箱、化學回收水池供多介質反洗水箱、一期精處理中和水池供灰場、一期輔機水至一期工業廢水池、#4蒸發冷卻器排污至二期脫硫工藝水箱、復用水供灰場水、復用水供輸煤水、二期精處理排污水至二期廢水池、機組排水槽水至二期廢水池、輸煤雨水泵供煤廠、輸煤雨水泵供二期廢水池等。從以上的現象分析，認為運行表計與實測流量存在較大差距，是供水側與各用水點水量不平衡的重要原因之一。自從電廠投產以來，由于經濟、環保的要求，全廠設備進行過大量的技術改造，如：增加一期尖峰冷卻器、#4機尖峰冷卻器、一期脫硫由半干法改為濕法脫硫、二期濕法脫硫系統增容改造、全廠雨水回收等措施，經濟、環保效益顯著。以上情況同時也帶來了全廠用水量、用水點較設計期間有了較大的變化。為了進一步搞好全廠的水平衡工作，需要進一步完善計量表計，尤其是缺少水量計量的用水點，如：中水供一期脫硫工藝水、中水供一期脫硫制漿水、中水供二期輔機循環水、中水供#4機蒸發冷卻器供水母管、一期混床出口母管至二期二級除鹽水箱、一二期二級除鹽水箱至一、二期除鹽水各個用戶；這些表計安裝工作對搞好全廠用水量的統計工作有著重要的作用。水平衡試驗期間進行了全廠用水量的統計，由試驗結果得出了全廠新鮮水取用水量為：1248 m3/h；全廠發電水耗為0.24 m3/s GW。全廠發電水耗的增加，其主要原因是增加了環保要求的脫硫、脫銷設備，以及采用了尖峰系統設備、全年負荷率不高等因素造成的。因采用了干式除灰、干式除渣等大量的節水措施，使得目前全廠水耗略有增加。

5 結論及建議

西部某公司水平衡試驗期間，全廠負荷率為81.6%，達到了水平衡試驗要求的80%。水平衡試驗期間，全廠新鮮水取用水量為1248 m3/h，全廠發電水耗為0.24 m3/s GW。建議盡快完善主要用水點的計量表計補缺安裝工作。