火电厂水平衡测试实例与分析

2013-02-13秦建明

电力科技与环保 2013年1期

秦建明，范鑫

(1.河南工业大学电气工程学院，河南郑州 450007;2 河南电力试验研究院，河南郑州 450052)

0 引言

随着国家各项环境保护政策、法规的逐步实施，各发电集团公司为创建节约环保型燃煤发电厂，对火电厂的单位发电量取水量提出了严格的考核指标;同时，对排水量和排水水质的限制也越来越严格。要达到这些目标，必须制定科学、有效的节水方案并实施。水平衡测试是电厂开展节水工作、制定科学节水方案的基础。

通过水平衡测试工作，可以掌握电厂用水现状和各生产工序用水水量之间的定量关系，研究火力发电厂水的输入、输出和损失之间的平衡关系。在此基础上进行用水水平评价及分析、挖掘节水潜力，提出合理可行的节水改造方案，对废水进行综合利用，提高火力发电厂的用水效率和管理水平。

1 水平衡的测试内容与测试方法

1.1 测试内容

火电厂水平衡测试的范围为:自水源地取水点至厂内各生产环节的主、辅机设备用水量、循环水量、串用水量、回用水量、排放水量、消耗水量和厂内生活用水［1－2］。各机组发电用凝结水、给水及蒸汽量不在水平衡测试的范围内。

水平衡的测试项目包括:

(1)全厂总取水量、总用水量、复用水量、总消耗水量、总排放水量;

(2)各分系统取水量、用水量、串用水量、回用水量、循环水量、消耗水量、排放水量;

(3)全厂复用水率、排放水率、发电耗水率。

1.2 测试方法

结合火电厂用水系统的自身特点，把整个用水系统划分为不同的子系统分别进行测试。各系统可进一步划分为单项用水系统或用水设备。

测试中对于现场管道上装有流量表计的，采用经检验合格的流量表计测量。对于未安装流量表计的系统及设备采用便携式超声波流量计测量。对于一些没有规则管道，流量不大的排水，采用容积法。对于一些无法测量的用水点，根据设计数据或水量平衡法进行计算，如冷却塔蒸发损失，脱硫循环浆液量等。对一些间断运行的用水量，采用统计泵运行时间和测量瞬时流量相结合的方法。鉴于现场很多系统及设备用水量波动较大，测试时需保证足够的持续时间，以使测试结果充分反映实际状况。

2 水平衡测试实例

某电厂装设2 台330 MW 供热机组，全厂生产用水取自附近的河水和中水，厂区生活用水取自深井水。为查清电厂用水状况，找出节水潜力，制定切合实际的节水技术措施和规划，进行了水平衡测试，试验在夏季进行，持续时间为10 天。

图1 全厂取水及一次分配

以往水平衡测试中，用水系统的划分大多数按水的工艺系统性质进行划分，本文提出一种新的划分方法，按生产单元的功能进行划分，这种划分方式可以让各专业人员同时开展测试工作，便于现场实施操作。结合该电厂用水系统实际情况，测试中把整个用水系统按生产单元的功能划分为以下几个子系统:化学分场、汽机分场、锅炉分场、脱硫分场、灰渣燃料分场、生活消防分场。测试期间全厂河水取水量为24717.7 m3/d，中水取水量为5249.0 m3/d，生活水取水量为1632.0 m3/d。河水、中水和生活水取水及一次分配情况见图1。各分场用水状况和水量平衡关系在下面详细进行阐述。

2.1 化学分场

河水和中水经循环水处理后进入化学分场，作为化学分场的取水(见图2)。化学分场总用水量为30825.9 m3/d，循环水量为2179.2 m3/d。

图2 化学分场水平衡

循环水处理车间和制水车间生产过程有部分水经回收后进行重复利用，为内部循环水。水塔补水用于补充工业水、脱硫用水、水塔蒸发排污损失等;机炉消耗用水来自经过精处理的除盐水，用于补充汽水系统排污和机组供热等消耗，这两部分水属于进入下一个系统的串用水。化学分场制水车间的再生、冲洗过程中的废水经过废水处理后，一部分直接排入雨水系统至外部环境，属于排放水;另一部分被灰渣燃料分场回收利用，属于回用水。

2.2 汽机分场

汽机分场的取水分为三部分:来自化学循环水处理的水塔补水，来自精处理的除盐水补水和锅炉分场工业水至水塔回水(见图3)。汽机分场总用水量1625631.8 m3/d，循环水量1593036.2 m3/d。汽机分场的内部循环水也分为三部分:开式循环冷却水、闭式循环冷却水和冷却塔的循环用水。消耗用水分为两部分:机组消耗(包括汽水系统排污和机组供热)、冷却塔的蒸发风吹损失。冷却塔排污属于排放水，排放水量2141.0 m3/d。串用水为循环水至锅炉、脱硫、消防系统用水。

图3 汽机分场水平衡

2.3 锅炉分场

锅炉分场的取水全部来自循环水。锅炉分场总用水量19392.0 m3/d，循环水量为13656.0 m3/d。锅炉分场的内部循环水分为两部分:闭式循环冷却水和炉水泵循环冷却水(见图4)。测试期间炉侧工业水至定排坑减温水一直处于投入状态，这部分用水由于定排坑排污泵故障导致坑内满水溢流直接排入地下雨水系统属于排放水。串用水为炉侧工业水至水塔回水，串用水量5136.0 m3/d。

图4 锅炉分场水平衡

2.4 脱硫分场

脱硫分场的水平衡见图5，脱硫分场的取水全部来自循环水。脱硫分场的内部循环水分为两部分:闭式循环冷却水和脱硫所用循环浆液。消耗用水为随脱硫烟气蒸发的水，测试期间基本没有废水排放。脱硫分场总用水量为441242.1 m3/d，循环水量为438734.3 m3/d。

图5 脱硫分场水平衡

2.5 灰渣燃料分场

该厂除灰除渣系统均为干式系统，用水量很少，其中除灰空压机冷却水划入锅炉分场进行测试;燃料分场用水量也较少，这两个系统的补充水均来自化学废水和脱硫废水。灰渣燃料分场的水平衡见图6，灰渣燃料分场总用水量为142.8 m3/d。测试期间取水全部来自化学废水，消耗用水用于灰渣调湿和煤场喷洒。

图6 灰渣燃料分场水平衡

2.6 生活消防分场

生活消防分场的水平衡见图7，生活消防分场总用水量为3312.0 m3/d。该分场的取水分为三部分:深井水至生活水补水，河水至消防水补水和循环水至消防水补水。测试期间，消防水无消耗，但测试发现生活水池和消防水池均存在溢流，两部分水直接排入雨水系统至外部环境。

图7 生活消防分场水平衡

2.7 全厂水平衡试验结果

综合各分场水平衡测试数据计算整理得出全厂水平衡数据，全厂总取水量31598.7 m3/d，总用水量为2120546.6 m3/d，复用水量2088948.0 m3/d，重复利用率为98.51%，达到汽轮机循环水为闭式循环的电厂要求;消耗水量为24981.5 m3/d，排放水量为6617.2 m3/d，排放率为20.94%。测试期间两台机平均电负荷合计491.596 MW，平均供热流量约91 m3/h，发电耗水率为2.49 m3/MW·h。虽然发电耗水率达到节能技术监督导则的要求，但对于采用干式除灰系统的电厂，这一指标略有偏高［3］，还有进一步降低的潜力。