热电企业节水评价及节水策略优化研究

于国强

（山东省费县水利工程保障中心,山东 费县 273400）

0 引言

电力工业是用水大户,随着水资源日益紧缺和环保要求愈加严格,为保证电力工业快速健康发展,节水减污势在必行[1]。为切实加强节水工作,水利部出台了一系列节水评价工作的相关文件[2-3]。对于非水利建设项目,其节水评价主要分析建设项目的用水工艺与用水过程,节水目标和指标评价,节水符合性分析等。本文对费县上源热电企业用水排水情况系统分析,结合水资源论证要求评价其节水水平,是完善取水许可管理,提升水资源管理科学性与合理性的重要依据。

1 项目概况

费县上源热电公司进行150 t/h循环流化床锅炉改造项目,主要建设内容包括锅炉房、除氧煤仓间设施。项目计划取用上冶水库地表水128.25 万m3/a,光华纸业污水处理站再生水47.17 万m3/a,自来水4896 m3/a。生活用水量为4896 m3/a,全部取用自来水。化水处理、炉外脱硫、设备维修以及湿式电除尘器用水全部取用上冶水库地表水,合计取用地表水128.250 万m3/a。冷却循环补充水、绿化用水取光华纸业再生水,取水量为47.17 万m3/a。

2 节水评价

2.1 用水环节与用水工艺分析

2.1.1 生产工艺分析

本项目主机设备锅炉采用1×150 t/h自然循环中温中压固态排渣煤粉锅炉,额定过热蒸汽压力5.29 MPa,锅炉热效率91%,经济性较高。锅炉烟气采用电袋复合除尘+湿式静电除尘,考虑湿法脱硫除尘效率,综合除尘效率达99.97%以上,有效降低了烟尘排放量；采用石灰石-石膏脱硫工艺,设5 层喷淋层,脱硫效率可达97%以上,大大地减少了二氧化硫排放量；采用低氮燃烧+SNCR+臭氧脱硝工艺,脱硝效率不低于82%,有效降低了氮氧化物的排放量。

2.1.2 用水工艺分析

现有工程用水包括锅炉补充水、脱硝系统用水、脱硫系统用水、循环冷却水补充水、生活用水及绿化用水。其中生活用水量约为4896 m3/a,由费县恒盛供水有限公司提供；生产用水量（以锅炉最大负荷运行计算）约为214.97 m3/h,即为175.42 万m3/a,引用上冶水库地表水和光华纸业再生水。

（1）锅炉补充水

锅炉补充水使用除盐水,企业目前配置的化水处理装置,采用“多介质过滤器+活性炭过滤器+反渗透脱盐系统+混合离子交换床”的处理工艺,产水率约为65%。

（2）脱硝系统用水

企业外购氨水浓度约为22%,采用新鲜水稀释为10%的氨水后,用于炉内脱硝系统。该部分用水为处理后的除盐水。

（3）白泥—石膏脱硫系统用水

企业外购白泥固体物含量约为50%,采用新鲜水稀释为20%后,用于白泥—石膏脱硫塔。

（4）循环冷却水补充水

由于蒸发、排放等原因损耗,厂区内的循环冷却塔冷却循环水需定期进行补水。

（5）设备维修用水

设备检修时滴落地面的油渍需用水冲洗。

（6）生活用水

企业现有员工120 人,厂区内设有职工餐厅、宿舍等,生活用水量用水为自来水。

（7）绿化用水

厂区绿化面积约为15000 m2,需不定期进行浇灌喷洒。

2.2 用水过程及水量平衡分析

2.2.1 各用水环节水量分析

用水环节主要包括化水处理系统和锅炉用水、炉外脱硫用水、设备维修用水、湿式电除尘器用水、冷却循环补充水、绿化用水、职工生活用水等,项目年运行时间340 天,合计8160 h,绿化天数按210 天计。

①本项目职工生活用水量为0.6 m3/h,损耗0.12 m3/h,产生生活污水0.48 m3/h排入光华纸业污水处理站。

②化水处理系统新鲜水用水量155.67 m3/h；产生除盐水116.5 m3/h用于下一工序；废水39.17 m3/h,其中39.06 m3/h用于中和过滤系统,0.11 m3/h用于脱硝系统；中和过滤系统取用化水处理废水39.06 m3/h,其中10.16 m3/h用于储煤棚等洒水降尘,28.9 m3/h排入光华纸业污水处理站；除氧器取用除盐水116.5 m3/h,凝汽机、高压和除氧用汽系统回用33.5 m3/h,合计150 m3/h,全部供给锅炉；锅炉取用除氧器水150 m3/h,供给汽轮机117.2 m3/h,减温减压装置26.8 m3/h（全部外供损耗）,损耗3.0 m3/h,产生锅炉排污水3.0 m3/h；汽轮机取用锅炉蒸汽117.2 m3/h,外供热用户80 m3/h,供给凝汽机、高压和除氧用汽系统37.2 m3/h；凝汽机、高压和除氧用汽系统取用汽轮机蒸汽37.2 m3/h,33.5 m3/h回用于除氧器,损耗3.7 m3/h；工业用户取用汽轮机蒸汽80 m3/h,全部损耗。

③脱硝系统取用化水处理废水0.11 m3/h,物料带水0.08 m3/h,全部损耗。

④炉外脱硫用水取用上冶水库地表水0.4 m3/h,物料带水0.46 m3/h,串联用水1.0 m3/h,1.48 m3/h回用于石膏脱水,损耗0.38 m3/h；石膏脱水工序产生废水1.48 m3/h,回用于炉外脱硫用水1.0 m3/h,剩余0.48 m3/h经脱硫废水装置净化后回用于洒水降尘。

⑤设备冲洗用水使用上冶水库地表水1.0 m3/h,损耗0.2 m3/h,产生废水0.8 m3/h排入光华纸业污水处理站。

⑥湿式电除尘器冲洗用水,使用上冶水库地表水0.1 m3/h,损耗0.02 m3/h,产生废水0.08 m3/h排入光华纸业污水处理站。

⑦冷却循环补充水取用光华纸业污水处理站再生水57 m3/h,循环水量1843 m3/h,损耗38 m3/h,产生污废水19.0 m3/h排入光华纸业污水处理站。

⑧绿化用水取用光华纸业污水处理站再生水0.8 m3/h,全部损耗。

综上,本项目取用新水量为215.57 m3/h,物料带水0.54 m3/h；损耗166.85 m3/h；外排49.26 m3/h。

2.2.2 水量平衡分析

项目用水主要用于生产和生活。年生产时间为8160 h,项目取用新水量为215.57 m3/h,物料带水0.54 m3/h；损耗166.85 m3/h；外排49.26 m3/h。水量平衡图见图1。

图1 水量平衡图（单位：m3/h）

2.3 取用水规模节水符合性评价

2.3.1 用水指标分析

（1）单位产品用水量

表达式为：

式中：Vui为单位产品用水量,m3/单位产品；Vi为在一定的计量时间内,生产过程中用水量,m3；Q为在一定的计量时间内,产品产量。

本项目外供蒸汽87.15 万t/a,外供蒸汽用水量为153.07万 m3/a,单位产品用水量为1.76 m3/t。本项目年发电量8042 万kW·h,发电用水量22.35 万m3,单位产品用水量为2.78 m3/（MW·h）。

（2）生活取水定额

本项目生活用水量为4896 m3/a,年运营时间340 天,劳动定员120人,厂区内设有职工宿舍和餐等,生活用水量120 L/（人·d）。

（3）绿化用水

采用光华纸业再生水,年用水量为6528 m3,绿化面积为15000 m2,绿化天数为210天,单位面积绿化用水量为2.1 L/（m2·d）。

（4）间接冷却水循环率

式中：Rc为间接冷却水循环率,%；Vcr为间接冷却水循环水量,m3/h；Vcf为间接冷却水循环系统补充水量,m3/h。项目冷却循环水量为1843 m3/h,间接冷却新水量为57 m3/h,所以间接冷却水循环率97%。

2.3.2 取用水规模合理性评价

（1）单位产品用水

本项目蒸汽单位产品用水量为1.76 m3/t,符合《山东省重点工业产品取水定额》蒸汽耗水1.8 m3/t的要求。本项目发电单位产品用水量为2.78 m3/（MW·h）,符合《中华人民共和国国家标准》火力发电循环冷却中单机容量小于300 MW中3.0 m3/（MW·h）的规定。

（2）生活取水定额

本项目职工生活用水量120 L/（人·d）,符合《建筑给排水设计规范》中的职工宿舍生活用水量100 L/（人·d）～150 L/（人·d）的标准。

（3）绿化用水

本项目单位面积绿化用水量为2.1 L/（m2·d）,符合《室外给水设计规范》规定。

（4）间接冷却水循环率

本项目间接冷却水循环率97%,符合《山东省节水型社会建设技术指标》的规定。

综合以上分析,本项目单位产品用水量、职工生活用水量、单位绿化面积用水量等用水水平符合相关用水标准。该项目符合国家产业政策和当地综合规划,符合水资源规划、配置和管理要求,生产工艺和节水措施符合要求,取用水量是合理的。

3 结论

综上所述,本项目现状单位产品用水量、工业用水重复利用率、职工生活用水量和绿化用水量等用水水平符合相关用水标准,厂区节水水平较高,项目核定的取用水量是合理的。电厂节水是一项综合性的工作,通过对电厂各设备进行水平衡分析和重复利用率计算,达到节水评价要求,以实现合理用水、节约用水、降低耗水量的目的,从而实现水资源的合理利用。