火力發(fā)電廠水平衡測試及節(jié)水途徑分析

[摘要] 對霍煤鴻駿自備電廠二期工程2 ×150 MW機組進行了水平衡測試,結(jié)果表明本電廠總的取水量和耗水量是平衡的,不平衡率< 5 %。根據(jù)測試結(jié)果對該廠用水情況進行了分析評價,提出了節(jié)水措施和水處理建議。 　　0 引言 　　我國淡水資源日益緊張,特別是北方地區(qū),水資源嚴(yán)重短缺。采用敞開式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的火力發(fā)電廠用水量十分顯著。產(chǎn)生和排放相當(dāng)數(shù)量的工業(yè)廢水,對環(huán)境造成嚴(yán)重危害。水資源的匱乏,使得火電廠的運行和建設(shè)規(guī)劃受到限制。 　　火電的用水項目主要有凝汽器及輔機冷卻器的冷卻水、沖灰及沖渣水、鍋爐補給水、工業(yè)冷卻水以及生活用水等。耗水主要包括循環(huán)水的蒸發(fā)、排污、沖灰水的消耗、廢水排放及煤場噴淋等。各用水項目對水質(zhì)要求不同,水量差別大。火電廠消耗大量的水資源,節(jié)水要求較為迫切。隨著水處理技術(shù)水平的提高和干除灰技術(shù)的推廣,火電減少水量消耗成為可能。在開展節(jié)水工作中,要注重水平衡測試,并在此基礎(chǔ)上綜合采取提高循環(huán)水濃縮倍率、降低水灰比等措施,根據(jù)不同的水質(zhì)要求分級使用和回收,做到既保護用水設(shè)備的安全,又盡可能地減少新鮮水的用量,同時減少廢水的排放,取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。 　　下面以某電廠二期擴建工程2 ×150 MW機組為例,根據(jù)其水平衡測試結(jié)果對其用水系統(tǒng)進行分析,查清火電廠用水、取水和排水,提出節(jié)水措施。該電廠位于西北干旱地區(qū),主要取用地下水和煤礦疏干水,具有一定的代表性。 　　1 火力發(fā)電廠水平衡測試 　　1.1 水平衡測試概念 　　所謂水平衡是指一臺設(shè)備、一個車間、一個工廠或一個其它生產(chǎn)體系,在其生產(chǎn)中所用全部水量的收支平衡。火電廠水平衡測試就是以火電廠作為一個確定的用水體系,研究水在車間、用水設(shè)備的幾個基本用水參數(shù),輸入、輸出和損失之間的平衡關(guān)系。通過對電廠各種取、用、排、耗水量的測定,查清火電廠用水狀況,進行合理化用水分析,找出節(jié)水潛力的大小和所在。 　　1.2 水量平衡動態(tài)關(guān)系 　　火力發(fā)電廠水量之間的動態(tài)平衡關(guān)系見圖1 ,圖2。 　　由圖1 ,圖2 可見: 　　封閉用水體系用水量Vt 為 　　Vt = Vcy + Vf = Vcy + Vco + Vd + V1 　　非封閉用水體系用水量Vt 為 　　Vt = Vcy + Vf + Vs = Vcy + Vco + Vsd + Vd + V1 　　式中Vcy 為用水體系自身重復(fù)利用水量; Vf 為用水體系取水量; Vs 為用水體系串聯(lián)用水量; Vco 為用水體系耗水量;Vsd 為用水體系串聯(lián)排水量; Vd 為用水體系排水量; V1 為用水體系滲漏水量。 　　1.3 電廠用水、節(jié)水評價 　　火力發(fā)電廠節(jié)水主要就是如何降低新鮮水量,提高冷卻水循環(huán)利用。因此,對火力發(fā)電廠用水情況的評價也采用相應(yīng)的指標(biāo):發(fā)電水耗率、冷卻水循環(huán)利用率及重復(fù)利用率。發(fā)電水耗率為發(fā)電新鮮水耗量與發(fā)電量之比;冷卻水循環(huán)利用率為循環(huán)使用的冷卻水量與總用水量之比。 　　2 水平衡測試結(jié)果 　　二期2 ×150 MW機組水平衡測試結(jié)果見表1、表2。 　　3 節(jié)水分析 　　項目工程( 2 × 150 MW) 的平均用水量為34 393123 m3/ h ,百萬千瓦耗水指標(biāo)為01524 m3/ s ,小于《火力發(fā)電廠節(jié)水導(dǎo)則》濕冷機組規(guī)定的( 017 ～019)m3/ s&middot;GW。目前我國凝汽式火力發(fā)電廠(采用冷卻塔和水力除灰) 的水耗率整體水平為1～2 m3/ (s&middot;GW) ,上述情況表明,我國火力發(fā)電廠節(jié)水的潛力很大。 　　火電廠節(jié)水技術(shù)有取水、用水、復(fù)用、處理、回用、排放等6 個環(huán)節(jié)。下面主要從影響電廠耗水量的因素著手分析。 　　3.1 節(jié)水措施 　　測試結(jié)果表明,本工程用水做到了計劃用水、合理用水、科學(xué)用水。在電廠中最大的冷卻水用戶就是凝汽器冷卻用的循環(huán)水,從實際測得的水平衡數(shù)據(jù)也可以看出,水塔蒸發(fā)量(包含風(fēng)吹損失) 占新鮮水取用量的71195 % ,這是電廠耗水量最大的一部分,也是節(jié)水最有潛力的一部分。可采用節(jié)水措施如下: 　　(1) 提高循環(huán)冷卻水處理水平,提高循環(huán)水濃縮倍率。本電廠凝汽器冷卻采用二次循環(huán)供水系統(tǒng),循環(huán)水補水采用弱酸氫離子交換器處理,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍率達4185 ;冷卻塔裝設(shè)高效除水器,風(fēng)吹損失水率不超過0105 %。 　　循環(huán)冷卻水由于蒸發(fā)而濃縮,更容易發(fā)生結(jié)垢和腐蝕。采用提高濃縮倍率可以使排污率降低,減少循環(huán)水系統(tǒng)排污的耗水量;改進循環(huán)水的處理工藝,使用新型高效的水處理藥劑可以使循環(huán)水的有害離子高度濃縮時也沒有結(jié)垢或腐蝕的危險,也就是提高循環(huán)水允許的濃縮倍率,減少排污。 　　(2) 減少濕除灰量,降低水灰比?；宜到y(tǒng)在整個火電廠用水體系中基本處于最末端,其它系統(tǒng)的廢水、不易回收的水均進入灰水系統(tǒng)。一般沖灰沖渣水使用循環(huán)水的排污水作為水源,鍋爐補給水的再生廢水也進入沖灰系統(tǒng)。廠內(nèi)沖灰水循環(huán)使用,向灰場輸灰的水灰比一般在2～10。所以可采用降低水灰比達到節(jié)水要求。 　　鍋爐排出的粉煤灰是一種固體廢棄物,不僅占用大片土地作為貯灰場,在輸送過程,還要消耗水,而且灰場泄漏污染環(huán)境。近年來粉煤灰特別是干灰的資源化利用技術(shù)得到了推廣和普及,氣力除灰不僅可以得到優(yōu)質(zhì)粉煤灰,降低運輸負荷,而且可以省去除灰用水。因此氣力除灰在燃煤電廠的粉煤灰總量中的比例正逐步增加。 　　(3) 回收處理各種廢水和排污水,加以綜合利用?；痣姀S可以回收處理后加以利用的水主要有工業(yè)廢水、生活污水以及循環(huán)水排污水。工業(yè)廢水來自工業(yè)冷卻水,一般含油和懸浮物,經(jīng)隔油、氣浮、過濾等手段處理后與生水水質(zhì)比較接近,可以作為循環(huán)水的補充水使用。生活污水一般含有較多的有機物,經(jīng)曝氣氧化、沉淀處理后也可以補入循環(huán)水系統(tǒng)。 　　本電廠工業(yè)用水的排水用作冷卻塔的補充水;工業(yè)廢水經(jīng)處理后用于輸煤沖洗及爐渣冷卻水;鍋爐排污水、撈渣機的冷卻水回收用于卸灰加濕;輸煤沖洗水循環(huán)使用。回收后取得了明顯的節(jié)水效果和環(huán)境效益。 　　3.2 節(jié)水原則 　　火電的用水系統(tǒng)龐大復(fù)雜,各二級系統(tǒng)、設(shè)備用水較多,用水量和比例隨季節(jié)和機組負荷變化較大,因此必須按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)做好全廠水平衡的測試工作。在水平衡數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,綜合考慮節(jié)水措施,才能取得效果。 　　(1) 采用新型藥劑處理循環(huán)水,提高濃縮倍率后,循環(huán)水排污水的用戶也要采取措施減少排污水的用量(降低水灰比) 。 　　(2) 各用戶按對水質(zhì)的要求劃分等級,上一級的排水作為下一級的進水,下一級的排水又供更下一級使用,可節(jié)約新鮮水。 　　4 結(jié)語 　　火電用水量大,系統(tǒng)復(fù)雜,節(jié)水必須作系統(tǒng)地、全盤地考慮,而不是單純采用一兩項新技術(shù)。必須重視水平衡的測試工作,摸清系統(tǒng)用水量分布及變化規(guī)律,這是節(jié)水的前提。做好火電廠的節(jié)水工作,合理用水,不僅能夠減少水資源的開采,還可以減少企業(yè)的能耗損失,減少廢水排放對環(huán)境的污染,使企業(yè)滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。