燃煤电厂水平衡分析研究

2017-12-27杨其涛孙清伦

资源节约与环保 2017年12期

关键词：全厂用水量水量

杨其涛吴静孙清伦

（华电滕州新源热电有限公司山东滕州 277500）

燃煤电厂水平衡分析研究

杨其涛吴静孙清伦

（华电滕州新源热电有限公司山东滕州 277500）

水资源短缺是世界性热门话题，在局部缺水地区，水已经成为制约电力工业发展和威胁安全生产的重要因素。火力发电厂作为工业用水大户，从经济运行和可持续发展出发，加强用水技术管理、节约用水、减少废水排放具有重要而深远的意义。本文以某电厂为例，通过水平衡试验，对全厂机组各种取、用、排、耗水量进行测量，分析了全厂水量分配、消耗及排放之间的平衡关系，获得了电厂用水现况，评价了电厂的用水水平，指出电厂节水的关键在于冷却塔循环水系统及脱硫系统，为电厂制定出合理的单位发电量取水量、耗水量等定额指标提供了依据。

电厂；水平衡；不平衡率

1 前言

水是人类赖以生存的宝贵的自然资源，水资源短缺已成为世界性热门话题。我国人均水资源的占有量仅为世界人均水平的1/4，是一个严重缺水的国家。在局部缺水地区，水已经成为制约电力工业发展和威胁安全生产的重要因素。因此，节约用水、合理用水意义重大。火力发电厂作为工业用水大户，从经济运行和可持续发展出发，加强用水技术管理、节约用水、减少废水排放具有重要而深远的意义。

水平衡试验是做好电厂节水工作，实现科学、合理用水管理的基础。本文以某电厂为例，通过水平衡试验，对全厂机组各种取、用、排、耗水量进行测量，分析全厂水量分配、消耗及排放之间的平衡关系，查清电厂用水现况，正确地评价电厂的用水水平，为电厂制定出合理的单位发电量取水量、耗水量等定额指标提供依据，也为电厂制定有效的用水规划和切实可行的节水技术措施提供参考。

2 水平衡试验原则与主要计算公式

2.1 水平衡试验原则

测试必须在机组的常规运行工况下进行，且机组的发电负荷应占全厂总装机容量的80%以上。一级水平衡的不平衡率应≤±5%、二级水平衡的不平衡率应≤±4%、三级水平衡的不平衡率应≤±3%。

2.2 主要计算公式

（1）总用水量与总复用水量

式中：Qf—复用水量，m3/h；Qxh—循环水量，m3/h；Qcy—串用水量，m3/h；Qhy—回用水量，m3/h；Qz—总用水量，m3/h；Qq—取水量，m3/h。

（2）重复利用率、排放水率与废水回用率

式中：R—重复利用率，%；Kp—排放水率，%；Qp—总排放水量，m3/h；Kf—废水回用率，%；Qfsh—全厂回收利用的废水总量，m3/h；Qfs—生产过程中产生的废水总量，m3/h。

（3）单位发电量取水量与单位发电量耗水量

式中：Vui—单位发电量取水量，m3/(MWh)；W—在一定计量时间内的全厂发电量，MWh；

Vuc—单位发电量耗水量，m3/(MWh)；Qzy—原水预处理系统和再生水深度处理系统的自用水量，m3/(MWh)。

（4）全厂水量不平衡计算公式

式中：∑Qi—各系统用水之和，m3/h。

3 主要实验数据与分析

水平衡实验过程中，把全厂水系统划分成取水系统、循环冷却水系统、工业水系统、化学制水系统、除盐水及机组汽水循环系统、脱硫及湿除用水系统、除渣用水系统、燃料用水系统、工业废水处理及回用系统、生活水及消防水系统等10个二级水平衡测试系统。主要测试系统数据如下：

3.1 取水系统

电厂的生产用水、生活用水及消防用水主要为当地水库地表水、市自来水公司的自来水（化学水处理系统水源）及市污水处理厂的中水。通过测量并计算，全厂取水总量2256.5m3/h。

3.2 循环冷却水系统

电厂4台机组的循环冷却水采用敞开式冷却塔循环供水方式，冷却塔循环水系统包括四座自然通风冷却塔、循环水泵、管道和凝汽器等。其主要作用是在各种运行条件下连续供给凝汽器冷却水、脱硫系统用水、燃料系统用水等。一二期冷却塔蒸发损失量约1543m3/h，蒸发损失率为1.3%，风吹损失水量约59m3/h，风吹损失率为0.05%，排污水量298m3/h，排污率为0.03%，排污水回用水量210.7m3/h，回用率70.7%。

3.3 化学制水系统

电厂化学制水系统主要处理设备包括高效纤维过滤器4台、阳阴双室浮动床各3台、除碳器3台、阴阳混合离子交换器3台等，正常情况下单套系统产水量262t/h；二期系统主要处理设备包括双介质过滤器3台、活性炭过滤器3台、超滤装置2套、反渗透装置2套、阴阳床2套、混床2台及配套再生系统等。水处理制水能力正常为100 t/h，最大出力为200 t/h。该系统的来水主要是城市自来水，处理后的水进入除盐水箱备用。一期化学制水系统进水流量为168.8 m3/h，至除盐水箱流量为148 m3/h，除盐水制水率（即化学制水系统外供除盐水量/化学制水系统进水量）分别为87.7%，化学自用水率（化学制水系统废水量/化学制水系统进水量）分别为12.3%。

3.4 除盐水及机组汽水循环系统

化学制水系统制出的除盐水通过除盐水泵输送到一二期主厂房和供热首站后主要作为凝汽器补水及热网补水，以保证机组汽水循环系统和热网系统的正常运行。一二期锅炉的排污量为36.8m3/h，平均锅炉排污率为1.4%，略高于DL/T 783-2001《火力发电厂节水导则》规定值（1.0%）。一二期锅炉平均补水量为144.2m3/h，平均补水率为5.7%，高于DL/T 1052-2016《电力节能技术监督导则》规定值（2.0%）。

3.5 工业冷却水系统

一期工业冷却水系统主要分为工业水系统、辅机冷却水系统及发电机空冷器冷却水系统。工业水系统水源采用一期工业水池来水，工业水进水流量275m3/h，一期工业水不平衡率为1.6%；二期工业水系统主要分为工业水系统、开式水系统及闭式水系统，二期工业水进水流量325.9m3/h，二期工业水不平衡率为2.5%。

3.6 脱硫及湿除用水系统

一二期脱硫用水系统包括脱硫工艺水箱及工艺水泵、除雾器冲洗水泵、脱硫工业水箱及工业水泵、石灰石浆液制备系统、吸收塔、石膏脱水系统、脱硫废水处理系统等。全厂脱硫系统损失水量203.8m3/h，产生脱硫废水8.5m3/h。

一二期湿除系统用水均为循环水。一二期湿除废水均排至工业废水处理站废水池，供除渣及燃料系统综合利用。废水量17.2m3/h。

3.7 生活水及消防水系统

一二期生活水及消防水系统主要设备各包括1个生活/消防水池、2台生活水泵、1台电动消防水泵、1台柴油消防水泵、2台消防稳压泵等。生活水用水取水量为39.8m3/h，消防水取水量20m3/h。

3.8 废污水处理及回用系统

电厂废污水处理系统分为生活污水处理站、工业废水处理站及全厂废水处理站三个部分。其中，生活污水总量26m3/h，工业废水总量46.6m3/h，全厂废水处理总量231m3/h。

4 全厂水平衡分析及评价

通过对全厂的取水、各系统用水进行测量和统计，得出全厂主要用水情况：全厂水不平衡率为0.7%，在标准规定的±5%的范围内，表明整个取水、用水系统的严密性较好，隐蔽性渗漏较少。造成水量不平衡的主要由测量仪表、测量方法误差和测量条件局限性造成的。全厂实际取新鲜水量为2256.5m3/h，取水量较大的分别是循环水系统和工业水系统，分别占实际总取水量的63.24%和26.63%。

考虑各种水量损失和用水工况的变化，全厂耗水、排水数据和结果如图1所示。由图可知，循环水系统、脱硫系统和热力系统消水量较大，分别占总耗水量的80.91%、10.29%和5.44%，可见电厂节水的关键在于冷却塔循环水系统及脱硫系统。

图1 全厂各分系统耗水、排水比例分配情况

通过对电厂全厂生产生活用水的取水量、各系统用水量、机组发电量进行测量统计，全厂发电水耗率为2.86m3/（MW·h）（0.528m3/（GW·s）），满足DL/T 783-2001《火力发电厂节水导则》规定值。

全厂实际总取水量为2256.5m3/h，全厂总用水量为123899.1m3/h，复用水量为121642.6m3/h，复用水率为98.2%，优于DL/T 783-2001《火力发电厂节水导则》的规定值（95%）。全厂循环水量为120390m3/h，串用水量为1240.3m3/h，回用水量为12.3m3/h，消耗水量为1980.1m3/h，排放水量为261.1m3/h，排放率为23.6%。