天津市火力发电行业取水综合定额研究与制定

叶伟超 张永昊 崔盼 刘蕾

（1天津市节约用水事务管理中心 天津 300074 2河南黄河勘测设计研究院北京分院 北京 100073 3天津江河弘元环境技术研究有限公司 天津300204）

随着城市的不断发展和由于天津市多年干旱少雨，为节约水资源，降低发电成本，制定节约为重点的发电行业用水定额势在必行，从可持续发展的角度考虑，必须加强火电厂的节水工作。

1 火力发电调查研究的对象及意义

水作为电厂发电中仅次于燃料的重要物质，作为工质和载体进入发电厂，经过一系列的用水过程最后损失一部分并被排放掉。它作为工质吸收燃料的热量，然后由发电机变为电能输出。在发电的其他环节也离不开水，各转动设备和凝汽器的冷却用水，作为载体的锅炉排灰用水，以及绿化用水，生活区的用水等。以上各种用途的水会有不同的水质要求，经过不同的途径使用后，常会混入各种杂质使水质发生变化，形成电厂复杂的用水系统。

全国水资源公报和行业统计显示：中国70%的电厂依靠煤炭发电，截止2013年底，我国火电装机容量约达8亿kW。全国火电用水量占工业用水量的45%，火力发电耗水量约为3.5kg/kW·h时，火电消耗的水量是原煤的6倍左右，年排工业废水约占全国工业排放量的10%。火电厂是用水、排水大户，且耗水指标高于国外先进水平（发达国家发电水耗为2.52kg/kW·h）。随着水资源的短缺、水价和排污费的提高、废水排放控制的日趋严格，火电厂节水问题已成为当务之急。随着电力市场的逐步建立和发电企业竞价上网的逐步实施，以及水资源短缺造成的价格上涨和更加严格的环保要求的实行，发电企业节水的要求不断增强。

随着城市的不断发展和由于华北地区多年干旱少雨，为节约水资源，降低发电成本，节水工作势在必行，从可持续发展的角度考虑，也必须加强火电厂的节水。

2 定额编制原则

2.1 定额编制原则

2.1.1 科学性和先进性原则

制定取水定额应以科学的理论为指导，以有关法律法规、政策、技术规范和科研成果为依据，并通过调查研究用水基本情况，获得详实可靠的数据资料，如水平衡测试、水源供水资料、生产工艺的现状以及用水单位已经采取的节水措施等，在此基础上采用规范、正确的分析计算方法，合理制定取水定额。

2.1.2 客观性和合理性原则

取水定额的制定是城市用水管理的客观需求，取水定额管理在理论、方法和手段上必须科学化、信息化，以适应现代科学技术和信息社会发展的需要，同时定额本身要易于操作，方便管理。

2.1.3 可操作性和发展性原则

定额水平要切合实际，要结合水资源宏观控制和微观管理的要求，具有可操作性，便于实施和管理。

取水定额的制定是和当前用水水平以及行业产品的当前实际生产状况密不可分的，它具有一定的时效性。随着节水技术的进步和用水管理水平的不断提高，定额值也会随之进行相应的调整和改进。这反映了经济、社会和环境发展的用水需求，体现了以人为本的科学发展观，以适应全面、协调、可持续的经济社会和环境发展需要。

3 研究内容

3.1 电厂基本情况

调查电厂机组台号、装机容量、燃料方式和冷却方式，以及年发电量、供热量和水表配备情况。

3.2 电厂年用水总量及用水构成

调查电厂年用水总量，以及主要用水项目如冷却水、化学单元、脱硫单元、输灰单元、煤场及输煤、污水处理厂及化验室、检修、企业职工生活用水及其他，还有外供水历年来用水量。

3.3 电厂用水水源类型

包括地表水资源量、地下水资源量、自来水工程供水以及再生水、淡化海水和海水的用量。

3.4 电厂用水系统具体状况

包括新取水量和取水类型，回用水量，排放水和排放去向等。

4.取水定额确定

4.1 新取水量定额初始值计算

此定额编制主要采用统计分析法与经验法相结合的方法。具体方法选择过程如下：

根据取水定额制定的原则，我们首先确定填写有关数据的客观真实性，在这样的基础上，观察是否有奇异值，如果存在，应该去除奇异值，然后依据有关数据进行取水定额的初步编制。如：调查表中xx产品2011年、2012年、2013年的单位产品用水量分别为1.2×104m3，0.4×104m3，0.9×104m3。2012年数值明显与其他年份差异较大，应作为奇异值剔除。

剔除奇异值后，取水定额相差不大，可以利用简单平均法来确定定额初始值，具体方法如下：

也可以用加权平均法来确定定额初始值，具体方法如下：

平均取水定额=（水量1+水量2+…）/(产量1+产量2+…)

4.2 初始定额的确定

4.3 定额的最终确定

由计算分析得：

对各电厂运用概率测算法对定额进行计算：=2.3kg/kW·h

按照单机容量具体分析得：

单机容量≥500MW，火力发电取水定额初始值为2.14kg/kW·h；

单机容量200_500MW，火力发电取水定额初始值为2.4kg/kW·h；

单机容量≤200MW，火力发电取水定额初始值为2.7kg/kW·h。

a.根据一致性公式计算最大Eigen值，λmax =（1.53×0.606）+（9×0.103）+（4.33×0.291）=3.114 b.根据一致性比率公式：可算出，表明该判断矩阵的计算结果通过一致性检验。

鉴于天津市火电厂用水水源分析，存在电厂使用再生水的情况（陈塘热电厂、东北郊电厂等），并且东北郊电厂再生水水量约占到新取水量的80%，再生水的使用将是天津市电厂用水的发展趋势，所以最终定额如下：

5 与2003 版定额比较

2003年颁布的天津市《工业产品取水定额（DB12/T101—2003）》中，火力发电的用水定额为1.381～1.77m3/MW·h，热力发电的用水定额为2.115～2.75m3/MW·h。

而此次最终修订的定额标准是：定额值2.3m3/MW·h，单机容量≥500MW 时，系数为1；单机容量200MW～500MW 时，系数为1.1；单机容量＜200MW时，系数为1.2。

此次定额相比旧版热力发电定额减小，关键是由于各电场冷却水的浓缩倍率的提高和水的复用率的提高。

循环水浓缩倍率是指循环冷却水系统在运行过程中，由于水分蒸发、风吹损失等情况使循环水不断浓缩的倍率，它是衡量水质控制好坏的一个重要综合指标。浓缩倍率低，耗水量、排污量均大且水处理药剂的效能得不到充分发挥；浓缩倍率高可以减少补水量，节约水处理费用；可是浓缩倍率过高，水的结垢倾向会增大，结垢控制及腐蚀控制的难度变大，使水处理药剂在冷却水系统内的停留时间增长而水解，水处理药剂会失效，不利于微生物的控制，故循环水的浓缩倍率要有一个合理的控制指标。

调查得知，75%的电厂浓缩倍率在3以上，其中，国华盘山发电厂浓缩倍率达5.7，中石化热电部5.2，陈塘热电4.92，大唐4.16，渤天化工3.5，国电津能3.2。而在旧版定额制定时电厂浓缩倍率大部分均为3以下。所以，近年来电厂浓缩倍率的显著提高，使得水利用循环增多，排放的水也越少。极大的节约了水资源。

由调查知，冷却水重复利用率的提高和回用水的增加也是节水的关键因素。90%的电厂冷却水复用率均在97%以上，冷却水的重复循环使用，降低了电厂取新水量，只需进行少量补水。工艺回用水也是电厂节水的关键，调查知，70%以上的电厂脱硫系统的取水来自于冷却循环水的排污水，军粮城热电还将这部分水用于化学除盐系统，工艺回用水的使用大大降低了新鲜水的取水量，达到了节能减排的双重效果。

除尘除渣系统原是火电厂的大耗水量系统，据调查我国电厂冲灰水用量约占全厂耗水量的20%～40%不等。在电厂中，冲灰水的耗水量仅循环冷却水补充水量。近年随着电厂生产工艺的改进，而且冲灰水其水质要求较低，可以使用回用水，这为电厂节水带来了很大空间。

天津市89%的电厂除尘方式为干式除尘，不耗费水量，由于长芦海晶电厂装机容量只有6MW，属于小机组，更适合用湿式除尘。除尘除渣用水的取水类型为地下水。有44%的电厂除渣为固态除渣，67%的电厂输灰为干输灰、气力输灰，剩余电厂使用水冲方式除渣、水力输灰，但其取水类型均为循环排污水，不增加电厂的耗新鲜水指标。而且根据调查数据分析，除尘、除渣、输灰系统用水量小于总用水量的10%，相对于十年以前冲灰水量显著降低，是电厂节水的关键因素。以上因素使得天津市电厂节水水平提高，在全国也处于领先地位，所以此次修订定额值也小于2012年颁布的国标火力发电取水定额。

6 结语

经过分析研究，对天津市火力发电行业综合用水定额进行了确定，基本定额值为2.3kg/kW·h。经过一年试运行，在满足火力发电生产的同时，达到了节约用水的效果。

[1]杨勇平，杨志平，徐钢，王宁玲.中国火力发电能耗状况及展望[J].中国电机工程学报，2013,（23）：3-4.

[2]孙艾艾.火力发电厂工程造价控制浅析[J].企业导报，2009,（3）：2-3.

[3]王支东.火力发电企业节能管理[J].东方企业文化，2014,（21）：2-6.