廣州市火電企業(yè)用水現(xiàn)狀分析及節(jié)水潛力研究

蔡微虹

（廣州市水務(wù)科學(xué)研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

近年來(lái)，廣州市深入貫徹落實(shí)生態(tài)文明思想，遵循“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”新時(shí)代治水思路開(kāi)展用水節(jié)水工作。“把節(jié)水放在治水首位”重要論斷為科學(xué)提升水資源集約節(jié)約利用水平、保障城鄉(xiāng)水安全明確了行動(dòng)路徑，而節(jié)水型企業(yè)創(chuàng)建是構(gòu)建節(jié)水型社會(huì)、節(jié)約型社會(huì)的基本著眼點(diǎn)和出發(fā)點(diǎn)，也是落實(shí)新時(shí)代治水思路的重要舉措。立足廣州水資源現(xiàn)狀，將工業(yè)節(jié)水作為首要研究領(lǐng)域，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，推動(dòng)工業(yè)節(jié)水減排，健全政策法規(guī)體系，增強(qiáng)節(jié)水意識(shí)，加快推進(jìn)工業(yè)用水方式由粗放向節(jié)約集約轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)工業(yè)用水效率和效益的不斷提升。當(dāng)前，生態(tài)文明建設(shè)新形勢(shì)下，火電企業(yè)在用水節(jié)水和污水排水兩個(gè)方面均承受更大壓力，水質(zhì)排放和水量控制的雙重強(qiáng)制性限制對(duì)整個(gè)用水流程形成倒逼機(jī)制，企業(yè)必須盡可能提高用水效率并減少?gòu)U水生產(chǎn)，才能滿足當(dāng)前要求[1-3]。

1 研究對(duì)象與方法

本文以廣州7家火電企業(yè)工業(yè)用水作為研究對(duì)象（見(jiàn)表1），這7家企業(yè)均為直流式火電企業(yè)。在火電廠規(guī)劃、選址時(shí)期，考慮到火電的生產(chǎn)工藝和模式，選址一般都靠近江河以方便取水，有助于機(jī)組冷卻。7家火電廠用水量占全市工業(yè)用水量的比例約七成。

表1 A～G火電廠基本情況及主要用水特征

為調(diào)研廣州市火電企業(yè)用水現(xiàn)狀，本文采用問(wèn)卷調(diào)查與現(xiàn)場(chǎng)座談相結(jié)合方式，7家火電廠分別位于廣州市南沙區(qū)、黃埔區(qū)、蘿崗區(qū)、增城區(qū)。與火電企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人召開(kāi)座談會(huì)，研究討論火電行業(yè)的用水特點(diǎn)、廣州市火電企業(yè)的用水現(xiàn)狀和節(jié)水潛力，并對(duì)火電企業(yè)執(zhí)行節(jié)水技改工作的可行性進(jìn)行探討。

2 廣州市火電企業(yè)用水基本情況

廣州2020年供水總量為62.25億m3（含火電用水），工業(yè)用水量為32.78億m3，其中火電冷卻水用量為20.97億m3。火電冷卻水用量占全市供水總量的33.68%，占工業(yè)用水的63.97%，火電冷卻用水占主要部分。

按含火電用水計(jì)算，廣州市萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量為48.1 m3，全省排名第19位。按不含火電用水計(jì)算，廣州市萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量為14.1 m3，全省排名第7位，排在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)占一定比例的佛山、東莞等城市之后。由此可見(jiàn)，廣州市火電冷卻水用量占比大且對(duì)廣州市用水效率指標(biāo)造成較大影響。

3 火電、核電取用水量對(duì)比分析

在我國(guó)高速發(fā)展的進(jìn)程中，工業(yè)節(jié)水潛力很大，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)用水平衡，就需要下大力氣抓好工業(yè)用水的節(jié)約和循環(huán)利用。近3年，我國(guó)工業(yè)節(jié)水累計(jì)實(shí)現(xiàn)節(jié)水量600億m3以上。

根據(jù)《廣東省統(tǒng)計(jì)年鑒（2020年）》，深圳市電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)企業(yè)個(gè)數(shù)為28個(gè)，而廣州市為46個(gè)，比深圳市多了近1倍。據(jù)報(bào)道，深圳市萬(wàn)元GDP用水量約為全國(guó)平均值的1/9，表明深圳市工業(yè)用水效率高，用水總量控制較好。《廣東省水資源公報(bào)》顯示，深圳市直流式火核電用水量?jī)H為0.05億m3，而廣州為19.4億m3，可見(jiàn)兩市用水量差距很大。究其原因，主要是深圳市以核電為主，核電廠的機(jī)組冷卻水采用海水冷卻。由于海水直接利用量不計(jì)入供水總量，也不納入取水量指標(biāo)，這一點(diǎn)可能是城市用水總量差距大的主因之一[4]。

4 火電廠直流式冷卻改循環(huán)式冷卻存在的問(wèn)題

直流式冷卻：該類電廠運(yùn)行時(shí)需要大量的冷卻水用于冷卻機(jī)組，電廠一般會(huì)建設(shè)在大型水源（水庫(kù)、河流、湖泊及海洋等）附近，通過(guò)管道將冷水直接引入電廠，冷卻機(jī)組后又將熱水直接排入水源，就是直流式冷卻發(fā)電廠。

循環(huán)式冷卻：采用循環(huán)冷卻法需在廠內(nèi)建設(shè)大型水塔，將水塔里的冷水引入機(jī)組冷卻，將熱水送回水塔的高端，通過(guò)淋水冷卻后，冷水回到水塔底部，重新被送入機(jī)組再去冷卻機(jī)組，如此循環(huán)，就是循環(huán)式冷卻發(fā)電廠。

從耗水量方面進(jìn)行分析，直流式冷卻幾乎不消耗水量，可視為河道內(nèi)用水，符合合理開(kāi)發(fā)、利用和節(jié)約淡水資源的理念，同時(shí)有效地節(jié)約了水資源；循環(huán)式冷卻的主要耗水在于大型冷卻塔水量的蒸發(fā)、吹散和排污補(bǔ)水，運(yùn)行時(shí)需不斷為設(shè)備補(bǔ)充新鮮水，耗水量較大。因此，在耗水量方面來(lái)說(shuō)，直流式冷卻火電廠比循環(huán)式冷卻火電廠耗水量少。

從綜合能耗方面進(jìn)行分析，以某公司為例，該公司是廣州唯一一家設(shè)置了不同冷卻方式的火電廠。通過(guò)對(duì)兩臺(tái)機(jī)組進(jìn)行性能試驗(yàn)、數(shù)據(jù)采集與分析，結(jié)果顯示循環(huán)冷卻機(jī)組比直流冷卻機(jī)組供電標(biāo)煤耗率高6.037 g/kW·h，且耗水量多。

從整體來(lái)看，采用循環(huán)式冷卻，綜合能耗高，用水量多，運(yùn)行成本上升，經(jīng)濟(jì)效益低。火電廠一般采用直流冷卻或循環(huán)冷卻系統(tǒng)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是火電廠水量最大、水質(zhì)最復(fù)雜的用水系統(tǒng)，循環(huán)冷卻系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性保障了發(fā)電廠的安全運(yùn)行。近年來(lái)，為降低廣州市的工業(yè)用水量，曾提出要將廣州市的火電直流冷卻改造為循環(huán)冷卻形式，以提高火電廠用水循環(huán)利用率。有文獻(xiàn)報(bào)道[5-8]，凡涉及設(shè)施工藝大改造，都可能存在以下3個(gè)方面問(wèn)題。①將直流式冷卻改造成循環(huán)式冷卻，需建立冷卻塔，冷卻塔占地面積大，需征用大量土地；土地問(wèn)題需多部門(mén)協(xié)調(diào)，如果沒(méi)有強(qiáng)大決心和強(qiáng)有力牽頭部門(mén)，難以推動(dòng)土地問(wèn)題解決。②修建冷卻塔的同時(shí)還需配套設(shè)備設(shè)施，更換循環(huán)水泵，工程量巨大，投入資金多，須解決資金問(wèn)題。③建設(shè)循環(huán)式冷卻塔，需重新評(píng)估協(xié)調(diào)人居與生態(tài)環(huán)境等方面的問(wèn)題，循環(huán)冷卻產(chǎn)生的蒸汽，雖然對(duì)大氣沒(méi)有污染，但是宣傳不到位，易造成周邊居民的恐慌誤解。

目前，火電廠采用循環(huán)冷卻塔基本是在無(wú)充足水源的情況下才選擇采用，在廣州、深圳等城市具備取水條件的地方采用封閉循環(huán)的做法不科學(xué)，不符合科學(xué)發(fā)展觀。因此，廣州市直流式冷卻火電廠改為循環(huán)式冷卻火電廠要謹(jǐn)慎。

5 火電企業(yè)節(jié)水潛力與節(jié)水措施

根據(jù)2019—2020年各市公布的《水資源公報(bào)》數(shù)據(jù)，與火電用水總量相當(dāng)?shù)纳虾Ｊ斜容^，廣州市萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量比上海高37.4%。以不含火電為例，廣州萬(wàn)元增加值用水量比福州高24.8%，也是深圳市的3.1倍。與北京、上海、深圳、福州、青島等城市相比，廣州工業(yè)用水效率相對(duì)靠后，工業(yè)用水效率仍有較大的提升空間。火電廠節(jié)水工作改造主要可以從以下幾個(gè)方面考慮：第一，按直流、二次循環(huán)供水系統(tǒng)等明細(xì)梳理用水項(xiàng)目、性質(zhì)、水量、水壓、水質(zhì)需求等。第二，在匯總用水清單基礎(chǔ)上，提出各用水、排水細(xì)節(jié)，先中試運(yùn)行再進(jìn)行改造。第三，理順用水項(xiàng)目、排水狀況下，重點(diǎn)研究梯度用水、污水處理回用、提高循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍率等節(jié)水措施的實(shí)際可行性及經(jīng)濟(jì)性，形成具體的可行性、經(jīng)濟(jì)性論證；實(shí)現(xiàn)用水指標(biāo)低于定額標(biāo)準(zhǔn)，逐步努力實(shí)現(xiàn)廢水污水的零排放。

總結(jié)文獻(xiàn)報(bào)道并結(jié)合企業(yè)自身經(jīng)驗(yàn)，廣州市火電企業(yè)的節(jié)水措施主要包括以下5個(gè)方面。

5.1 政企聯(lián)合，推動(dòng)使用再生水

政府部門(mén)推動(dòng)火電企業(yè)使用再生水，建設(shè)再生水輸水管道，利用廠區(qū)附近污水處理廠達(dá)標(biāo)處理尾水，輸送至電廠，作為電廠水源之一，減少取用水量，提高中水利用率。廣州南沙區(qū)珠江電力有限公司、廣州東方電力有限公司可利用附近污水處理廠達(dá)標(biāo)處理中水。火電企業(yè)應(yīng)積極采用新技術(shù)，大幅提高火電廠節(jié)水減排水平，我國(guó)采用的水處理技術(shù)與世界先進(jìn)水平相當(dāng)，因?yàn)榛痣姀S數(shù)量較多，節(jié)水市場(chǎng)為新技術(shù)的應(yīng)用提供了較大的空間。

5.2 著力降低火電行業(yè)工業(yè)用水總量及強(qiáng)度

推動(dòng)研究直流式冷卻火電企業(yè)近5年用水效率指標(biāo)及其對(duì)全市用水效率指標(biāo)的影響，編制火電企業(yè)節(jié)水技改工作任務(wù)“一企一策”清單。支持火電企業(yè)加強(qiáng)對(duì)制水設(shè)備、供水管網(wǎng)、冷卻水系統(tǒng)等進(jìn)行綜合技術(shù)改造，提高用水效能。鼓勵(lì)企業(yè)提高非常規(guī)水資源利用水平，開(kāi)拓工業(yè)用水種類，支持企業(yè)積極建設(shè)中水回用項(xiàng)目，促進(jìn)單位間串聯(lián)用水、分質(zhì)用水，一水多用和循環(huán)利用，提高中水循環(huán)利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗并舉[9-10]。

5.3 推動(dòng)企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行節(jié)水技術(shù)改造

為了提升工業(yè)節(jié)水效能，深挖工業(yè)節(jié)水潛力，加大工業(yè)企業(yè)節(jié)水技術(shù)改造力度，提升工業(yè)水資源集約節(jié)約使用水平，開(kāi)展工業(yè)企業(yè)節(jié)水技術(shù)改造行動(dòng)尤為必要。積極推廣地區(qū)適用的工業(yè)節(jié)水工藝、技術(shù)和裝備，提升企業(yè)各環(huán)節(jié)用水效率和重復(fù)利用率，重點(diǎn)圍繞用水過(guò)程循環(huán)和末端回用措施，鼓勵(lì)企業(yè)實(shí)施循環(huán)水回用、水梯級(jí)利用、廢水處理再利用、用水智能化管理、供排水管網(wǎng)技術(shù)改造等。取用水按功能分區(qū)計(jì)量，實(shí)行智能化管理，實(shí)時(shí)監(jiān)控用水?dāng)?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享至水行政主管部門(mén)，實(shí)現(xiàn)用水量的動(dòng)態(tài)化、精細(xì)化管理。

5.4 創(chuàng)建節(jié)水標(biāo)桿企業(yè)，強(qiáng)化引領(lǐng)示范作用

重視標(biāo)桿引領(lǐng)作用，指導(dǎo)火電企業(yè)對(duì)照先進(jìn)用水指標(biāo)，查找差距、分析原因，提出水效改進(jìn)方案和措施，評(píng)估水效提升實(shí)踐的實(shí)施效果。有效機(jī)制是推動(dòng)節(jié)水標(biāo)桿創(chuàng)建、發(fā)揮長(zhǎng)效作用的重要保障，健全完善節(jié)水管理、節(jié)水獎(jiǎng)勵(lì)、水資源剛性約束協(xié)同推進(jìn)等節(jié)水保障機(jī)制，制訂節(jié)水標(biāo)桿獎(jiǎng)勵(lì)方案，以獎(jiǎng)促節(jié)、以獎(jiǎng)促創(chuàng)。評(píng)選出一批技術(shù)設(shè)備先進(jìn)、管理措施到位、示范作用明顯、達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平的節(jié)水標(biāo)桿企業(yè)。綜合考慮企業(yè)用水規(guī)模、技術(shù)工藝水平及發(fā)展趨勢(shì)、節(jié)水潛力，以及企業(yè)用水計(jì)量、節(jié)水設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)等，深入開(kāi)展工業(yè)節(jié)水宣傳教育，總結(jié)和推廣節(jié)水改造先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和做法。

5.5 創(chuàng)新節(jié)水宣傳教育內(nèi)容與形式

創(chuàng)新開(kāi)展“世界水日”“中國(guó)水周” 節(jié)水主題宣傳活動(dòng)。借助小區(qū)電梯、LED電子屏幕、群發(fā)短信等開(kāi)展宣傳活動(dòng)。同時(shí)通過(guò)網(wǎng)站、公眾號(hào)等新媒體平臺(tái)，以圖文并茂、生動(dòng)的多元形式向群眾普及珍惜節(jié)約水資源理念。建立節(jié)水管理部門(mén)與廣州市主流媒體的合作平臺(tái)，支持媒體深入開(kāi)展多種形式的工業(yè)節(jié)水政策宣傳活動(dòng)，普及工業(yè)節(jié)水法規(guī)，宣傳國(guó)家和省、市節(jié)水行動(dòng)方案、節(jié)水政策，形成行業(yè)重視節(jié)水的良好氛圍。發(fā)揮主流媒體的監(jiān)督作用，適當(dāng)曝光企業(yè)長(zhǎng)期逃避節(jié)水監(jiān)管、違反用水政策和不合理的高耗水行為。

6 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)節(jié)水是我國(guó)當(dāng)下水資源管理的重要舉措，火電企業(yè)作為耗水較大行業(yè)，更需因地制宜地采取舉措產(chǎn)生節(jié)水效果。本文圍繞廣州市多家火電企業(yè)的用水特征，分析企業(yè)用水情況及節(jié)水潛力，并提出相應(yīng)的節(jié)水方案。從節(jié)水技術(shù)改造、中水回用舉措、節(jié)水標(biāo)桿企業(yè)創(chuàng)建、加強(qiáng)節(jié)水宣傳等多角度，闡述了加強(qiáng)企業(yè)節(jié)水的運(yùn)行管理、優(yōu)化循環(huán)冷卻水處理工藝等的重要性，提出了火力發(fā)電企業(yè)節(jié)水策略的技術(shù)優(yōu)化途徑，為今后火電企業(yè)節(jié)水方案實(shí)施及推廣奠定了基礎(chǔ)。