火力发电厂水量平衡管理软件的设计

唐勇，李泊娇，王旭东

(重庆远达水务有限公司，重庆 400060)

火力发电厂水量平衡管理软件的设计

唐勇，李泊娇，王旭东

(重庆远达水务有限公司，重庆 400060)

针对火力发电厂水务管理的现状，从科学管理的角度提出了火力发电厂的水量平衡软件。电厂水系统数据通过运算中心处理，可短时间内得出计算结果，生成动态水平衡图，实现了火电厂水系统程序化、系统化管理，为火电厂节水、减排提供了可靠的保证。

燃煤电厂;水系统;管理软件

0 引言

燃煤电厂是耗水大户［1］，其用水量约占工业用水量的30%～40%，随着水资源的日益匮乏和国家环境保护要求的提高，水的成本在电厂运行成本中所占比例越来越大，因此，在有限条件下尽量做到水资源效益的最大化是燃煤电厂的必然选择。开发燃煤电厂水务管理软件，对火电厂的各用水点的数据进行归纳，然后根据机组负荷进行计算，合理地指导水资源的梯级应用，实现电厂水平衡自动化管理，对于推广火力发电厂水平衡测试工作，提高水务管理水平和建设节水型行业具有十分重要的意义。

1 火电厂水务管理现状［2－4］

目前大多燃煤电厂的水系统管控都是各子系统之间相互独立，相对分散，没有实施全厂性的水系统管控，既有的节水措施不适应目前的运行，导致局部节水管理脱节、全厂节水效果不理想。综合分析目前国内燃煤电厂水系统，其主要特点有:

(1)子系统相互独立，水资源浪费严重。燃煤电厂水系统由给水及处理系统、生产过程水处理系统、排水及处理系统三部分组成。给水及处理系统主要包括取水站、输水管线、净水站、中水处理站、锅炉补给水处理车间及用水系统等，一方面各用水点无严格的用水计量，超量用水现象普遍;另一方面，生产过程水处理系统中部分排水水质较好，淡该类水未进行单独收集、合理地梯级利用，而是与其他废水混合统一排入了排水及处理系统。因而排水及处理系统在分类收集、分类处理、分质回用方面尚有进一步提高的空间。

(2)水系统管理粗放，节水机构不健全。相当一部分电厂长期没有开展水平衡测试，少数电厂用水无定额、用量不计数或以发电量折算用水量，部分电厂水系统流量记录装置没有很好的进行维护和管理，存在虚设现象。

(3)部分电厂水系统设施陈旧，不能达到环保、节水要求。不少电厂水处理系统技术落后，自动化程度低、运行效率低，水资源重复利用率不高，经济效益、环境效益不显著。

2 数学模型的建立

针对目前国内火电厂水务管理存在的问题，开发的燃煤电厂水平衡管理软件，其核心是根据标准规范建立用水及排放废水数学模型，通过软件计算，确定电厂总用水量和各系统用水量控制值，作为电厂水务管理的数值依据。

2.1 燃煤电厂全厂总用水量计算

根据表1的指标和电厂的机组类型，确定电厂用水总量的控制指标。计算公式如下:

式中:Qz为全厂总用水量，m3/h;W为全厂发电机组额定功率，GW;k1为电厂用水指标。

上述计算数据是满足电厂正常生产时，用水量的最大值，也是电厂给水站的供应水量值。电厂取水量还应包括电厂的给水净化站自用水量，一般可采用供水量的5%～10%。即:

表1 不同机组的电厂用水指标

2.2 循环水系统水量计算

(1)循环水量计算

循环水量按表2取值。

表2 冷却用水量

(2)蒸发水量计算

式中:Qν为蒸发水量，m3/h;Qr为循环水量，m3/h; Pz为蒸发损失率，%;K为系数，(1/℃);△T为循环水凉水塔进出口温差(℃，设计参数，给定值)。

(3)飞溅损失计算

根据循环水量计算系统飞溅损失:

式中:k2为飞溅损失水率。飞溅损失中率k2的取值范围见表3。

表3 飞溅损失水率k2%

(4)补充水量计算

根据要求浓缩倍率、飞溅损失水量、排污水量，计算系统补充水量:

式中:Qm为补充水量，m3/h;N为浓缩倍率(给定); Qb为飞溅损失水量，m3/h;Qw为排污水量，m3/h。

(5)排污水水量计算

根据给定的浓缩倍率控制值，以及系统蒸发水量、飞溅损失水量等，计算系统的排污水量:

这里的计算实际过程是(5)式和(6)式组成的方程组求解。

2.3 脱硫系统水量计算

根据给定的机组机型、以及脱硫的方式，按照表4的规定计算脱硫系统合理的总用水量。

表4 脱硫系统用水量

2.4 锅炉补给水系统水量计算

锅炉补给水系统用水量如表5，表中数据均为按2台机组的耗水总量考虑。

表5 锅炉补给水系统用水量

3 电厂水平衡管理系统设计［5－8］

3.1 电厂水平衡管理系统软件中的规定

电厂水平衡管理系统软件功能见表6。燃煤电厂给排水系统的子系统的划分采用梯级利用的原则，循环冷却水系统、化学水处理系统为第一级;锅炉用水系统、机组用水系统、冲灰渣水系统、烟气脱硫用水系统、运煤系统、其他用水系统为第二级;污水集中及深度处理系统为第三级(见图1)。

表6 软件功能的规定

图1 燃煤电厂用水子系统梯级关系

3.2 软件的结构

整个软件采用图形化界面，操作选项采用下拉式菜单，操作简便。主要包括登录界面设计、人机对话设计、数据采集功能设计、系统输出设计等部分:

设计时，考虑软件系统对不同机组的适应性，对一些额定参数设计了可设置界面。数据采集设计时在系统中留有电厂监控系统数据接口，可接收配套监测控制及数据传输部分。系统设计了自动生成水平衡图的功能，可实时生成系统水平衡图，为生产管理提供直观的图表数据。

3.3 软件运行调试结果

通过测试，系统各功能运行正常，满足预期的功能要求，整体测试结果达到了预期目标，能够实现各子系统用水量及总用水量数据，汇总数据信息，生成用水量指导报告。

4 结语

水平衡管理软件是电厂水务管理的需要，它能解决目前水务管理中存在的灵活性差，数据不全，无法科学统计、分析的问题，软件简化了复杂的计算和烦琐的统计工作，便于火电厂各部门及时发现全厂的水务工作中存在的问题，并及时解决问题，可大大提高了电厂的节水效率。

［1］田秀君，李进，李志军，等.火力发电厂废水处理的现状与展望［J］.环境污染治理技术与设备，2005，6(3):1－4.

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［4］刘希波.火电厂水务管理［M］.北京:中国水利水电出版社，1997.

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Software design of thermal power plantwater balancemanagement

According to the water management of thermal power plant，the water balance software of thermal power p lant is proposed from the view o f scientific managem ent.The data o f water system in therm al power plant is calculated through operation center，the calculation results and the dynam ic water balance diagram can generate in a short time.It provides a programmed，systematic management platform for the watermanagement of thermal power plant，and a reliable guarantee for water saving，em ission reduction.

coal－fired power plants;water system;software ofmanagement.

X703.1

:B

:1674－8069(2015)02－049－03

2014-10-20;

:2014-12-24

唐勇(1973-)，男，重庆人，工程师，主要从事电力行业自动化控制设计。E－mail:449594311@qq.com

中国电力投资集团公司科技项目(2012－100－CQD－KJ－X)