从某电厂水平衡测试探讨火电厂节水途径

杜 佳,杜 峰

（东北电力科学研究院有限公司,辽宁 沈阳 110006）

电力工业面临水资源日益紧张和工业水费逐年上涨的压力,开展水平衡测试,积极采取有效措施,提高水的综合利用率,节约用水,已成为火力发电企业可持续发展和提高市场竞争能力的一个必要条件。

1 水平衡测试

1.1 概况

辽宁某燃煤电厂2台135 MW燃煤超高压双抽供热机组,配2台440 t/h循环流化床锅炉,总装机容量为270 MW。水平衡测试期间,2台机组均保持在较大负荷下（为设计总负荷的81%）运行。通过对电厂水系统的分析,将全厂水系统划分为中水处理系统、循环水系统、闭式水系统、化学除盐水系统、输煤冲洗水系统、废水处理系统、生活及消防水系统。针对全厂水系统复杂、试验数据采集量大、个别测点不能满足测试规定条件的问题,通过分系统逐级平衡、选择合理的测试方法、增加平行测试次数等来减少试验的误差,以保证试验数据的准确性和代表性。

测试主要参考《火力发电厂水平衡导则》第5部分：《水平衡试验》（DL/T606.5—2009）,《企业水平衡测试通则》（GB/T12452—2008）,《火力发电厂取水定额》（GB/T18916.1—2002）和《国家电力公司火电厂节约用水管理办法（试行）》等相关标准,采用康创（美国产）超声波流量计和国产明渠流量计。内容包括：各水系统及排放口水量的测试与计算,总取水量、总用水量、复用水果、循环水量的测试及计算,复用水率、排放水率的计算以及单位发电量取水量的计算等。

1.2 测试结果及分析

全厂水平衡试验结果和各类用水情况分析见表1和表2。

表1 全厂水平衡试验结果

表2 全厂各类用水情况分析表

表2说明如下：

a.新鲜取水量是指直接用于系统的新鲜水;净补水量指的是最终用于系统的水量,计算公式为：净补水量=新鲜取水量+其它系统回用至本系统（回用量进）-本系统回用至其它系统（回用量出）;

b.除盐水系统指的是制取和使用除盐水的系统,包括锅炉补给水处理系统,锅炉汽水循环系统和闭式冷却循环水系统;

c.循环水量指循环使用的水,其水质经过处理后,仍用于原工艺流程;

d.消耗量指的是水在使用过程中因蒸发、飞散、渗漏、风吹、污泥携带、灰渣携带及绿化等形式消耗掉的水量;

e.排放量指的是企业实际排放的水量,包括工业排水量和厂区生活排水量;

f.其它系统指生活消防水系统以及预处理系统;

g.复用水量（包括循环水量、串用水量、回用水量）;复用水率（复用水量/总用水量）;排放率（排放水量/取水量）。

＊外排水包括5m3/h溢流水。

1.2.1 测试结果分析

a.该电厂取水量为628.5 m3/h,排、耗水量之和为609 m3/h,计算全厂水量不平衡率为3.1%,满足水平衡试验的不平衡率σ＜5%的要求。

b.该电厂总装机容量为270 MW,装机水耗为0.6m3/s◦GW,低于《国家电力公司火电厂节约用水管理办法（试行）》中“单机容量在300 MW以下的电厂不大于1.0 m3/s◦GW”的规定。

c.锅炉补水率为1.99%,低于《国家电力公司火电厂节约用水管理办法（试行）》中“单机容量在300MW以下的机组补水率应小于2%”的规定。

d.在水平衡试验期间,平均发电量按220 MWh计。全厂平均单位发电量取水量（发电耗新鲜取水量/全厂平均发电量）为2.86m3/MWh,单位发电量取水量略高于国内同类装机容量电厂。

e.全厂复用水率（复用水量/总用水量）为98.4%,高于国家规定汽轮机循环水为闭式循环的电厂应大于95%的要求。

f.全厂外排水率为24.3%,外排水率较高,有较大的节水潜力。

g.厂区和外围的生活用水水量合计为16.9 m3/h。按厂内、外职工306人计,人均生活取水量0.73 m3/d,对比其他火力发电厂人均生活用水量（0.3～0.6 m3/d）指标,人均生活取水量略高。

1.2.2 全厂用水评价及节水建议

1.2.2.1 全厂用水评价

该厂总取水量、装机水耗、锅炉补水率、单位发电量取水量以及复用水率等指标均符合国家相关标准的要求或高于国内同类装机容量的电厂,因此该厂总体节水水平较高。但是,全厂的循环冷却水排污水、生活污水等均直接排放,不仅造成部分水质较好的水直接排放而浪费,而且使全厂的外排水率处于一个较高的水平。此外,厂内存在不合理用水以及溢流、漏水等情况。

1.2.2.2 节水建议

通过水平衡测试对各个用水系统的用水情况分析,全厂在节水方面还有较大潜力。

a.其生活用水量约为16.9 m3/h,直接外排。如果尽可能收集生活区和厂区内产生的生活污水,经处理后可以作为循环水补水,每年可节省中水14.8万t,不仅减排了污水,保护了环境,也具有一定经济效益。按照中水厂0.45元/t的取水水价,每年可节省水费6.7万元。虽然目前中水的取水费较低,且无排污缴费,但随着国家环保政策的要求进一步从严,总体水价和排污水费必将整体呈上涨趋势,节水项目的经济效益将会愈加明显。

b.目前厂里中水澄清池搅拌机润滑水使用生活水（14.5 m3/h）,造成了生活水的浪费。如果改用循环水代替生活水作为澄清池搅拌机润滑水,每年可以节约12.7万t生活水。

c.在测试期间,发现消防稳压泵一直在运行,流量为10.1m3/h,去向不明。如果尽快找到漏点并采取措施,可以每年节省约消防水8.8万t。第b、c项,按照生活消防水费4.52元/t的水价计算,每年可节省生活水水费97万余元。

采取上述节水措施后,共可减少取水量41.1 m3/h,全厂发电耗水量由628.5 m3/h降至587 m3/h;单位发电量取水量将由2.86 m3/MWh降至2.67 m3/MWh;外排水量可减少17m3/h。

2 进一步节水途径分析

2.1 采取措施减少消耗和新鲜水补给

外排水量高和单位发电量取水量高是火电厂节水面临最主要的2个问题。

2.1.1 减少消耗

在火电厂的外排水中,循环水外排水占外排水总量的80%左右。因此减少循环水的排污量可以显著降低火电厂的排水量。采用对补充水进行石灰软化、弱酸树脂离子交换处理的方法可以提高浓缩倍率,使排污下降,取得显著节水效果。此外为使循环冷却水系统能在较高浓缩倍率下运行,可以采取循环水旁路软化的方法节约补充水量,即在循环水系统中引出一部分冷却水进行石灰软化、弱酸树脂离子交换处理后,再回到循环冷却水系统中,保持循环水在合理的硬度下运行,提高浓缩倍率,以达到降低冷却塔排污和节约系统补充水的目的。

2.1.2 降低冷却塔的蒸发损失

带湿式冷却塔的循环冷却水系统,循环水蒸发、风损耗水量大是单位发电量取水量高的主要原因之一。该电厂循环冷却水系统的耗水量占总耗水量的97%以上,应该考虑采取措施降低冷却塔的蒸发损失,如加装节水罩、收水器,安装后可使风吹损失显著降低。

2.1.3 降低外排水减少新鲜水补给

对于生产、生活中产生的废水,如能根据不同用水系统的水质要求经简单处理后回用,在降低外排水的同时,也减少了新鲜水的补给。

a.循环水经旁流弱酸软化处理后,大部分悬浮物、碳酸盐硬度可被除去,产水可直接补入冷却塔水池;过滤器和弱酸阳床的反洗或再生水经过沉淀澄清处理后可作为烟气脱硫工艺用水或用于输煤系统冲洗除尘、煤场喷洒用水等。

b.反渗透产水可以作为循环水系统和化学锅炉补给水处理系统的补充水;而反渗透浓水则可以用于对水质要求很低的末端消耗水系统,如烟气脱硫工艺用水、渣系统、炉底密封冷却水、输煤除尘等。

c.化学车间水处理排水可先集中于废水池,利用所设的加酸、加碱系统调节pH值为6～9,最后排至废水清水池,供除灰、冲渣用水。

d.生活污水占全厂总排废水的10%以上,经深度脱氨处理后可以用作循环冷却系统的补充水。

2.2 科学管理,加强监检

a.通过定期进行水平衡试验,可以摸清各系统的用水、排水情况及进出水水质的变化,分析对节水有影响的各种因素,找出潜在的节水效益点,通过水平衡优化合理调配全厂水资源和废水资源,降低设备的耗水量,增加水的梯级使用级数,减少不合理的用水方式和耗水。

b.充分重视水平衡测试发现的漏点,对于漏水的设备、管道及时报修处理,杜绝跑、冒、滴、漏现象的发生,这是投资最少而节水效果最显著的措施。

c.为实现合理用水的监督管理,应在各条用水系统管路安装流量表计,并且定期对仪表进行维护校验和数据分析,以及时发现并消除电厂的非正常用水和漏水。

d.根据实际情况采用切实可行的措施减少生活用水用量,如加强宣传提高员工的节水意识,采用节水型水龙头及脚踏板开关等。

3 结束语

加强节水工作是每个电厂今后需要重点加强的一项工作。开展水平衡测试,使水资源得到有效合理的利用,在保护环境的同时,也将获得更大的经济和社会效益。

[1] DL/T606.5—2009.火力发电厂水平衡导则（第5部分：水平衡试验）[S].

[2] GB/T12452—2008.企业水平衡测试通则[S].

[3] GB/T18916.1—2002.火力发电厂取水定额[S].