平度市生活垃圾焚烧发电项目用水效率分析研究

2016-08-31王松禄王振厅李春俊青岛市水文局青岛266700

治淮 2016年4期

关键词：取水量水泵业主

王松禄　王振厅　李春俊（青岛市水文局青岛266700）

王松禄王振厅李春俊
（青岛市水文局青岛266700）

本文选用全厂装机水耗率、单位发电量取水量、蒸汽用水水平、生活用水水平、水重复利用率、污水处理回用率定量分析了平度市垃圾焚烧发电厂项目用水效率，并据此分析研究其节水潜力，提出相应的节水措施，为进一步推进节水型社会建立提供科学依据。

平度市垃圾焚烧用水效率重复利用率

随着社会的发展，人民生活水平的提高，产生的生活垃圾量会大大的增加。垃圾焚烧处理具有占地小、处理时间短、减量化显著、无害化较彻底以及资源化程度高等优点，在国内得到越来越广泛的应用。为提高垃圾处置资源化程度，在平度市田庄固体废弃物处理厂南侧兴建一座日处理规模900t的生活垃圾焚烧发电厂，年发电量72.87× 106kW·h，共分二期实施。

垃圾焚烧发电厂主要有垃圾接收与储存、垃圾焚烧、余热利用、烟气处理、自动控制、电气、灰渣处理系统、垃圾渗沥液处理系统以及给排水等子系统组成。

1　供用水现状

该项目取水水源为明村水厂原水，取水口位于明村水厂蓄水平塘，自平塘接管线送至项目区，取水方式为管网取水。原水经厂区内净化水系统后到达厂内工业消防水池，再由不同抽水泵送至不同取水单元。

1.1生活用水供水系统

生活用水采用两级净化工艺，取用的原水经净化站一级处理后经工业及消防水池经工业新水泵送至生活水处理站，经二次处理达标后经生活水变频泵加压后供给厂区内部自来水供水管网。生活水处理系统设计采用精密过滤器+多介质过滤器+活性炭过滤器+杀菌消毒的处理工艺，处理后出水水质务必保证满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。生活水处理设备处理规模为1.5m3/h。

1.2生产用水供水系统

厂区生产用水供水系统设净化站一座，水处理规模定为130t/h，采用FA130型一体化全自动净水器2套，1用1备。来水经过“混凝+沉淀+过滤”净化处理后进入工业消防水池，再由工业新水泵供给厂内的生产用水。综合泵房内设2台工业新水泵，Q=120t/h，H=35m，2台，1用1备。工业消防水池有效容积为2000m3。

1.3循环冷却水供水系统

1.3.1循环冷却水供水对象及设备选择

循环冷却水主要的供水对象为汽轮发电机组、空冷器、冷油器等设备。选用单级双吸离心泵，Q=1900t/h、H=24m，配套电动机。一期2用1备。选用2台工业冷却水泵，Q= 110t/h，H=45m，2台，1用1备。厂区循环水供回水母管管径DN1200，焊接钢管。

1.3.2冷却塔的选择

一期厂区设2台逆流式机力通风冷却塔，型号：NH-1900，单台冷却水量1900t/h，配用玻璃钢轴流风机。

1.3.3循环水补水系统

由于冷却塔的风吹、蒸发损失的影响会使循环水中的盐分浓缩，从而对设备的运行带来安全隐患，因此，冷却塔系统需要进行排污才能保持盐分的相对稳定，排污的同时需要补水，由工业新水供给。

1.3.4循环水加药系统

为保证循环水水质稳定，防止在各用水设备中产生污垢和腐蚀，设计在冷却水中投加水质稳定剂，选择水质稳定剂设备1套放置在综合泵房内，包括缓蚀剂、阻垢剂及杀菌灭藻剂等。投加水质稳定剂的种类、数量及清洗、预膜等，宜经过水质稳定试验确定。

1.4消防用水供水系统

厂区消防给水系统包括室外消火栓系统和室内消火栓系统以及消防炮灭火系统。消防用水储存在工业消防水池中，采用临时高压消防给水系统，平时由屋顶消防水箱（有效容积18m3）保证火灾初期10min的水量，火灾时启动水泵灭火。在综合水泵房内设置消火栓泵及消防炮泵。

选用消火栓水泵2台，设于综合泵房内，型号：Q=50L/s，H=82m，1用1备。消防炮水泵2台，Q=60L/s，H=120m，1用1备。

1.5掺冷水供水系统

掺冷水泵从工业消防水池中取水，管道支状敷设至汽机间和冷却塔集水池内，直埋敷设，埋深1m左右。平时状态下掺冷水泵不运行，只在厂外停止供水或冷油器、空冷器需要掺冷水时运行。

1.6除盐水系统

锅炉供水采用化水处理间制备的除盐水，补充由于余热锅炉排污和各种汽水损失的水量，维持余热锅炉的正常安全运行。为满足锅炉补给水和锅炉蒸汽对减温水品质的要求，保证锅炉安全运行，项目设化水车间处理来自工业及消防水池的蓄水。本设计确定除盐水设备生产能力为2×5 t/h，1用1备，一二期共用。化水车间的废水经浓水箱及中和池中和后进入冲渣机冷却等水点回用。

化水车间出水水质指标：二氧化硅＜20μg/L，电导率＜0.2μs/cm。自化水车间出来的水经除氧器除氧后即可供给锅炉。

2　用水效率分析

2.1机组设计装机水耗率

该项目一期配备1台12MW凝气式汽轮发电机组，设计额定总发电装机容量为12MW，业主提出的全厂新鲜水取用量为1593.2m3/d。则机组设计发电水耗率为：

式中：

B—设计全厂发电水耗率，单位：m3/（s·GW）；

Qx.s—设计全厂新鲜水取用量，单位：m3/a；

N—设计全厂机组额定总发电装机容量，单位：GW。

业主提出的全厂发电水耗率为1.54m3/（s·GW），尚未达到国家标准《小型火力发电厂设计规范》（GB50049-2011）中火力发电单机容量＜300MW、淡水循环冷却水供水系统装机取水量≤1.2m3/（s·GW）的要求，但由于《小型火力发电厂设计规范》（GB50049-2011）适用于燃煤电厂，垃圾发电厂的设计发电水耗率标准尚无，此次主要参照同行业项目对项目用水水平进行分析评价，见表1。

2.2单位发电量取水量

单位发电量取水量采用下式进行计算：Vui=Vi/Q式中：

Vui—单位发电量取水量，m3/（MW·h）；

Vi—在一定计量时间内，生产过程中取水量总和，m3；Q—在一定计量时间内的发电量，MW·h。

该项目年发电量72.87×106kW·h，业主提出的全厂新鲜水年取用量为53.05万m3，经计算，该项目单位发电量取水量为72.8m3/（万kW·h），高于《山东省重点工业行业产品取水定额》中循环冷却系统纯发电电厂45 m3/万kW·h的标准。但由于该标准适用于燃煤电厂，垃圾发电厂的设计发电水耗率标准尚无，此次主要参照同行业项目对项目用水水平进行分析评价，见表1。

2.3蒸汽用水水平

该项目一期产蒸汽量为1132.8t/d，锅炉产蒸汽用水一部分来自化水制备间，一部分来自回收的蒸汽冷凝水，经计算，化水制备间供给锅炉补水用新鲜水量为68m3/d，回收的蒸汽冷凝水量为1064.16m3/d，则蒸汽用水总量为1132.16m3/d，业主提出的蒸汽耗水指标为1.00m3/t。根据《山东省节水型社会建设技术指标》（鲁水资字〔2006〕28号），节水型社会蒸汽耗水定额为1.5m3/t，业主提出的蒸汽用水指标优于规范指标，蒸汽用水水平较高。

2.4生活用水水平

该项目业主提出的员工生活用水指标为220L/人·d，根据《关于发布〈山东省城市生活用水量标准（试行）〉的通知》（鲁建城字〔2004〕14号），城市居民生活用水定额为85～120L/人·d，因此，该项目业主提出的生活用水设计偏大。

2.5水重复利用率

水重复利用率指在一定的计量时间（年或月）内，使用的重复利用水量与总用水量之比。计算公式：R=Vzy/Vt×100%式中：

R—水重复利用率，%；

Vzy—重复利用水量，即循环水量与串联水量之和；Vt—总用水量。

表1　主要用水指标与同行业项目比较表

该项目业主提出的日重复利用水量Vzy=82366m3，日用水量Vt=83959.2m3，因此，该项目业主提出的水重复利用率。

R=Vzy/Vt×100%=82366/83959.2=98.1%

根据《国家节水型城市考核标准》（建城〔2012〕57号），工业用水重复利用率≥80%、《火力发电节水导则》（DL/T 783-2001）中“单机容量为125MW及以上新建或扩建凝汽式电厂，全厂复用水率不宜低于95%”的要求，该项目业主提出的水重复利用率均大于以上规范标准。因此，该项目业主提出的水重复利用率水平较高。

2.6污水处理回用率

该项目污废水产生主要为循环排污水（106m3/d）、锅炉排污（12m3/d）、化水制备间排污（40m3/d）、垃圾卸料区、车辆冲洗排污（8m3/d）、渗沥液（120m3/d）、主厂房地面冲洗排污（8 m3/d）、生活污水（12.8m3/d）、化验室污水（1m3/d），总量为307.8 m3/d，该项目回用中水总量为211m3/d，由此计算得该项目污水处理回用率为68.55%，尚未达到《山东省节水型社会建设技术指标》（鲁水资字〔2006〕28号）中的污水处理回用率≥80%的要求，污水处理回用水平偏低。

综上所述，该项目业主提出的蒸汽用水水平及水重复利用率水平较高，生活用水水平及污水处理回用率水平较低。此外，单位发电量取水量和单位装机取水量与《小型火力发电厂设计规范》（GB50049-2011）定额相比偏高。分析其原因，主要为该项目燃烧原料为生活垃圾，热能较煤炭等常规燃料低，且装机容量小，造成单位发电量取水量和单位装机取水量不符合相关标准，但与同行业对比中，该项目的用水水平处于较高水平，用水较合理，但仍有一定的节水空间。