火力發電廠節水設計

孟洪金

摘要：本文介紹了內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司（以下簡稱“托克托發電公司”）五期擴建工程節水設計和節水優化設計，對五期擴建工程的節水優化設計進行了分析，從水量平衡設計和新型節水設計方面對火力發電廠節水的設計和改造提出了建議。

關鍵詞：火力發電廠;節水;優化設計

0引言

我國是一個水資源嚴重匱乏的國家，而且水資源分布極不平衡，尤其是我國黃河流域及以北地區水資源及其匱乏。而我國70%以上的煤炭資源基本上分布在黃河流域及以北地區，比如我國的山西、內蒙古、陜西及其新疆等地。這些地區富煤缺水，建設大型火力發電廠時節水設計顯得尤為重要。

托克托發電公司位于呼和浩特市南約70km的托克托縣境內。一至四期工程總裝機容量8×600MW，其中一二期工程建設4×600MW亞臨界濕冷機組，三四期工程建設4×600MW亞臨界直接空冷機組。五期擴建2×660MW超超臨界直接空冷機組，水源為黃河水和一二期工程的循環水排污水。

五期擴建工程把節約用水作為一項重要的技術原則，通過機組選型、優化機組冷卻方式，采用先進的節水技術和成熟的節水工藝，努力降低各系統的用水量。工程建設中經過多次優化設計，降低了黃河水的取水量，減少了全廠的外排廢水量。

內蒙古錫林浩特地區的大唐國際錫林浩特電廠、京能五間房電廠成功應用了煙氣提水技術，為后續在水資源極度匱乏的地區建設大型火力發電廠帶來了希望，提供了技術支持。

1五期擴建工程的節水設計

五期擴建2×660MW機組采用超超臨界直接空冷技術，采用汽動給水泵排汽濕冷、濕法脫硫、干除灰、干除渣、輔機冷卻水濕冷等方案。采取的主要節水措施如下：

（1）采用空冷機組是最重要的節水措施。火力發電廠中耗水量最大的是汽輪機排汽冷卻系統用水，采用空冷技術能夠最有效的降低用水量，與同等容量的濕冷機組相比，節水效率可達70%以上。

（2）利用處理后的一二期工程循環水排污水作為鍋爐補給水處理系統的制水水源，年用水量約86.8萬立方米，減少了黃河水取水量，有利于水資源可持續利用。

（3）工程采用氣力除灰、干式除渣系統，節水效果可觀。

（4）電廠輔機和小汽輪機冷卻水系統的機械通風冷卻塔內安裝高效除水器，有效減少冷卻塔的風吹損失。

（5）工藝系統設計中，在脫硫吸收塔前設置煙氣余熱利用裝置，降低脫硫系統入口煙溫，有效減少脫硫耗水量，煙氣余熱裝置的利用將脫硫系統的耗水量降至150t/h。

（6）輸煤系統沖洗廢水收集至含煤廢水處理站，處理后重復利用于輸煤系統的沖洗、噴霧抑塵及煤場噴灑，含煤廢水不外排。

（7）將冷卻塔排污水回用于灰渣調濕和脫硫系統用水，工業廢水經處理后回用于脫硫和輸煤系統，體現了"串聯用水、一水多用、重復利用"的節水原則。

（8）將生活污水經過生活污水處理站處理后，用于廠區綠化和循環水補水。

經過上述節水措施，五期擴建工程實現了廢水“零排放”，設計耗水指標為0.119m3/（s·GW），年取水總量為390.5萬立方米，其中年取黃河原水303.7萬立方米，年取托克托發電公司一二期工程循環水排污水86.8萬立方米，符合《大中型火力發電廠設計規范》（GB 50660-2011）中相關要求。五期擴建工程投運后無外排廢水，同時還減少托克托發電公司全廠廢水排放量，有利于改善黃河下游水質狀況。

2五期擴建工程節水優化設計

從節約用水、保護環境、經濟、安全運行等角度出發，五期擴建工程在初步階段、施工圖設計階段按照“清污分流”、“一水多用”、“優先利用工業廢水”的原則進一步優化水量平衡圖，減少了黃河水的取水量和全廠的廢水排放量。主要的優化設計如下：

（1）全廠統籌考慮，將四期供熱改造配套的水處理、工業廢水處理項目與五期擴建工程的水處理、工業廢水處理合并設置，在工業廢水處理站設置3×200t/h的工業廢水回用水泵。采用合并建設的方案降低工程造價2300萬元，同時有利于托克托發電公司全廠的水系統的優化運行。

（2）對五期擴建工程循環水排污水預處理系統機械加速澄清池進行優化設計，將原設計的2×150t/h的機械加速澄清池變為1×300t/h的機械加速澄清池（廠內多套水處理設備作為備用），設置4臺φ3000多介質過濾器，正常出力可達200t/h，最大出力可達300t/h。該項優化在不增加工程造價的情況下，提高了循環水排污水預處理系統的出力，不僅滿足了五期擴建工程用水的需求，還可為前期工程制備除鹽水，同時更多的處理循環水排污水，減少全廠廢水排放量。

（3）循環水排污水預處理系統設置回用水池，回收利用多介質過濾器反洗水等，有效的降低了循環水排污水預處理系統的自用水率。

（4）鍋爐補給水處理系統采用超濾+反滲透+一級除鹽+混床的技術，整個除鹽系統的再生廢水產生量大大降低。反滲透設備在運行時產生的濃水直接輸送至工業廢水回用水池，然后輸送至脫硫工藝水箱，作為脫硫的工藝用水。

（5）根據前四期工程的運行經驗，取消從機力通風塔取水的中壓服務水泵，中壓服務水泵由工業廢水回用水泵代替，這樣可以提高機力通風塔的濃縮倍率，有利于節水，同時降低工程造價約300萬元。該項優化設計減少了五期擴建工程黃河水的用水量約135t/h，年少取黃河水約95萬立方米，同時每年減少外排廢水95萬立方米，相當于五期擴建工程利用了前期工程廢水約181.8萬立方米。

（6）五期擴建工程輸煤系統、灰渣冷卻、地面沖洗、脫硫系統等均采用經過處理后的工業廢水，多余的工業廢水回用至四期脫硫系統。

（7）回用水汽取樣系統的水樣排水，將水樣排水回收至凝汽器，減少了鍋爐補水率。

（8）加強水務管理，設置獨立的用、排水量監控系統，加強各個系統取水口和廢水口的水量和水質監控。布置合理的監控點，在工程取黃河水和一二期循環水排污水進水干管上分別安裝水量計量裝置，嚴格控制用水指標;在各主要用水支管上（如冷卻塔進排水干管、鍋爐補給水處理站、脫硫供水管道）安裝水量計量裝置，確定嚴格實用的監控內容和監控規程，及時掌握工程用、排水量和水質變化動態，根據相關的水量和水質監測數據，合理地進行供用水調度，嚴格控制用水量。

3其它新型節水設計

在水資源極度匱乏的地區，可以考慮煙氣提水技術，主要原理是針對脫硫后的飽和濕煙氣，對煙氣進行冷卻，隨著煙氣溫度降低，對煙氣析出冷凝水進行回收利用。煙氣提水系統主要由煙氣換熱器系統、循環水管路系統、循環水冷卻系統、冷凝水回收系統組成。從煙氣中提取的水可用于脫硫系統補水和化學制水，從而大幅降低機組的耗水指標。

4結語

采用節水設計的電廠有利于在北方富煤缺水的地方發展，水系統的設計是否合理決定了火力發電廠是否節水，因此在各個設計階段一定要想盡一切辦法對水系統進行優化，確保新建電廠耗水指標處于領先水平。

另外，從目前我國火電廠用水現狀來看，仍然存在部分火電廠浪費水資源和用水系統設計不合理的現象，通過對水系統的優化設計和改造，可以有效地降低廢水排放量和新鮮水取用量，經濟和社會效益十分明顯。

參考文獻

[1]周仲康、楊浩、喬德暉、劉前進 從節水角度談火電廠化學專業設計和運行的優化 [會議論文] 2011。

[2]郭錦龍 從節水角度談火力發電廠的設計思路 [會議論文] 2006。