王艷菊

(哈爾濱市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，哈爾濱 150000)

0 引 言

水資源是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，也是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，我國水資源總量豐富，但人均占有水資源量低，僅為世界人均水資源量的1/4，美國的1/5，是全球人均水資源最貧乏的國家之一[1]。近年來，水資源供需矛盾日益突出，為加強(qiáng)水資源合理開發(fā)、高效利用、優(yōu)化配置和可持續(xù)利用，水利部、原國家計(jì)委2002年頒布施行了《建設(shè)項(xiàng)目水資源論證管理辦法》，2006年國務(wù)院發(fā)布了《取水許可和水資源費(fèi)征收管理?xiàng)l例》，均要求新建、改建、擴(kuò)建的建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)編制水資源論證報(bào)告書，并辦理取水許可?！督ㄔO(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則》(GB/T 35580-2017)要求，水資源論證應(yīng)分析項(xiàng)目的取用水合理性，為水資源決策及合理開發(fā)利用提供依據(jù)。

項(xiàng)目用水合理性分析，應(yīng)明確項(xiàng)目的用水系統(tǒng)組成及其用水工藝技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，對項(xiàng)目的用水量及水量平衡進(jìn)行復(fù)核，計(jì)算用水指標(biāo)，分析用水水平的合理性和節(jié)水情況，最后提出用水合理性分析結(jié)論。對已建項(xiàng)目來說，重點(diǎn)和難點(diǎn)在于確定項(xiàng)目實(shí)際用水量及水量平衡過程。熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目是國家鼓勵(lì)發(fā)展的節(jié)能技術(shù)，屬于火電類高用水行業(yè)[2]，用水定額和用水指標(biāo)有更加嚴(yán)格的規(guī)定，這也是已建熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。

本文以哈爾濱市某已建集中供熱熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目為例，介紹該項(xiàng)目的用水合理性分析原則及方法，通過深入項(xiàng)目區(qū)調(diào)查和研究項(xiàng)目的生產(chǎn)工藝流程、用水過程、污水產(chǎn)生和排放情況以及水表計(jì)量情況等，劃分測試單元，采用逐級平衡法對用水過程進(jìn)行測試，最終完成全廠水量平衡。在此基礎(chǔ)上，對項(xiàng)目的用水指標(biāo)及節(jié)水措施進(jìn)行詳細(xì)分析，進(jìn)而得出該項(xiàng)目用水合理性分析結(jié)論及建議，對行業(yè)同類項(xiàng)目的用水合理性分析具有一定的參考價(jià)值，同時(shí)為水行政主管部門加強(qiáng)水資源論證及管理提供一定的參考依據(jù)。

1 項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)行情況

該項(xiàng)目分為多期工程建設(shè)并運(yùn)行，自2002年開始建設(shè)，對原電廠進(jìn)行擴(kuò)建及合并，并陸續(xù)新建循環(huán)流化床熱水鍋爐、蒸汽鍋爐，環(huán)保更新改造及老系統(tǒng)除塵、脫硫脫硝等改造，至2017年共建成并運(yùn)行20臺(tái)鍋爐及2臺(tái)機(jī)組，包括17臺(tái)循環(huán)流化床熱水鍋爐，3臺(tái)循環(huán)流化床蒸汽鍋爐和2臺(tái)12 MW汽輪發(fā)電機(jī)組。機(jī)組設(shè)備年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為4 296 h，實(shí)現(xiàn)集中供熱面積4 200×104m2以上，年發(fā)電量45 810×104kW·h，年供熱量1 583×104GJ。

項(xiàng)目運(yùn)行期生產(chǎn)用水取水量為286.88 m3/h，年總?cè)∮盟繛?23.24×104m3?？紤]二次處理廠用水和管道輸送損失，年總?cè)∷繛?35.57×104m3，最大取水流量為0.09 m3/s，取水水源為松花江水地表水。

2 用水合理性分析

2.1 分析思路與方法

該項(xiàng)目為已建項(xiàng)目，共運(yùn)行20臺(tái)鍋爐及2臺(tái)機(jī)組。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行情況，17臺(tái)熱水鍋爐的生產(chǎn)工藝和用水工藝技術(shù)均是相同的，3臺(tái)蒸汽鍋爐及發(fā)電機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行，其用水技術(shù)工藝與熱水鍋爐不同，主要體現(xiàn)在熱力系統(tǒng)和化水處理的除鹽水上，其他循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)和除灰渣系統(tǒng)等工藝技術(shù)均是相同的，用水系統(tǒng)也是合并運(yùn)行的。因此，在用水合理性分析時(shí)，熱力系統(tǒng)中熱水鍋爐和蒸汽鍋爐分別分析，用水工藝化水處理系統(tǒng)中熱水鍋爐補(bǔ)給水和蒸汽鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)分別分析，其他系統(tǒng)均合并分析。

通過深入項(xiàng)目區(qū)調(diào)查，與主要用水部門負(fù)責(zé)人溝通和和研究，了解項(xiàng)目生產(chǎn)工藝流程、用水過程、污水產(chǎn)生和排放情況以及水表計(jì)量情況等，對項(xiàng)目區(qū)劃分測試單元，采用逐級平衡法對整個(gè)用水過程進(jìn)行測試，完成全廠水量平衡，計(jì)算用水指標(biāo)并進(jìn)行用水水平評價(jià)。

2.2 用水工藝及系統(tǒng)組成

本工程生產(chǎn)用水系統(tǒng)主要包括熱網(wǎng)補(bǔ)充水和工業(yè)冷卻水兩部分。

2.2.1 熱網(wǎng)補(bǔ)充水系統(tǒng)

1) 熱水鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)。軟化系統(tǒng)采用全自動(dòng)逆流再生鈉離子交換器，設(shè)備為機(jī)電一體化設(shè)計(jì)。交換樹脂為001×7型強(qiáng)酸陽離子交換樹脂，數(shù)值失效后用NaCl再生。

軟化水系統(tǒng)流程為：經(jīng)預(yù)處理后(生水)→逆流再生鈉離子交換器→軟化水箱→軟化水泵→軟化水除氧器→熱網(wǎng)補(bǔ)水泵→熱網(wǎng)。熱水鍋爐除氧采用組合式解吸除氧裝置，由噴射器、解吸器、氣水分離器、除氧反應(yīng)器、水封器、換熱器及控制儀表組成。

2) 蒸汽鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)。蒸汽鍋爐為汽輪發(fā)電機(jī)組提供汽源，其補(bǔ)給水水質(zhì)要求較高，需經(jīng)過軟化、除鹽、除氧等處理。

原水經(jīng)軟化后，需在反滲透裝置內(nèi)，通過壓力作用透過RO膜脫除水中鹽份得到除鹽水。為保護(hù)RO膜，反滲透裝置前應(yīng)設(shè)保安過濾器截留水中懸浮物、顆粒等微小物質(zhì)。除鹽后的水儲(chǔ)存于無鹽水箱，再經(jīng)除氧后作為蒸汽鍋爐補(bǔ)給水。

2.2.2 工業(yè)冷卻水系統(tǒng)

工業(yè)冷卻水系統(tǒng)主要包括風(fēng)機(jī)及取樣冷卻用水、冷渣機(jī)冷卻用水、熱網(wǎng)循環(huán)泵冷卻水、給水泵冷卻器冷卻用水等。分為高溫和常溫循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

高溫循環(huán)冷卻水系統(tǒng)：高溫循環(huán)水池—→高溫循環(huán)水泵—→供水總管—→需要冷卻的設(shè)備—→回水總管—→高溫冷卻塔—→高溫循環(huán)水池。

常溫循環(huán)冷卻水系統(tǒng)：常溫循環(huán)水池—→常溫循環(huán)水泵—→供水總管—→需要冷卻的設(shè)備—→回水總管—→常溫冷卻塔—→常溫循環(huán)水池。

2.3 用水量及水量平衡

2.3.1 用水過程

本項(xiàng)目生產(chǎn)用水量為3 154.88 m3/h，取用新水量286.88 m3/h，其余水量2 868 m3/h來自廠區(qū)內(nèi)部回用和循環(huán)水，見表1。

表1 生產(chǎn)生活用水量表 /m3·h-1

2.3.2 水量平衡分析

本工程本著節(jié)約用水、一水多用、循環(huán)使用和廢水回收利用的原則，盡可能提高水的重復(fù)利用率，水量平衡表見表2。本項(xiàng)目用水總量為3 157.38 m3/h，其中循環(huán)水量2 750 m3/h，回用水量118 m3/h，耗水量269 m3/h，排水量20.38 m3/h。

表2 水量平衡表 /m3·h-1

2.4 用水指標(biāo)及用水水平評價(jià)

用水指標(biāo)計(jì)算應(yīng)根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的具體情況(類型、行業(yè))選擇計(jì)算指標(biāo)， 所選計(jì)算指標(biāo)要具有可比性，通過比較能從不同角度分別說明項(xiàng)目的用水水平及發(fā)現(xiàn)用水不合理環(huán)節(jié)，指標(biāo)計(jì)算宜采用已頒布的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)性文件所規(guī)定的方法[3]。

根據(jù)國家水利行業(yè)指導(dǎo)性技術(shù)文件和標(biāo)準(zhǔn)，選取該電廠節(jié)約用水的考核指標(biāo)，主要為間接冷卻水利用率、單位發(fā)電取水量、單位發(fā)電量耗水量、單位裝機(jī)取水量、單位裝機(jī)耗水量、重復(fù)利用率、循環(huán)水冷卻倍率、循環(huán)水濃縮倍率、全廠廢水回用率等。依據(jù)水量平衡表和水量平衡圖為基礎(chǔ)，分析計(jì)算各項(xiàng)用水量考核指標(biāo)，成果見表3。

項(xiàng)目用水指標(biāo)滿足《火電建設(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則》(SL 763-2018)、《火力發(fā)電廠節(jié)水導(dǎo)則》(DL/T 783-2018)條款和《取水定額第一部分：火力發(fā)電》(GB/T 18916.1-2012)、《節(jié)水型企業(yè)火力發(fā)電行業(yè)》(GB/T 26925-2011)、《發(fā)電節(jié)水設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL/T 5513-2016)、《黑龍江省地方標(biāo)準(zhǔn)用水定額》(DB23/T 727-2021)等規(guī)程、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)節(jié)水指標(biāo)要求，節(jié)水水平較高。與省內(nèi)同類項(xiàng)目相比，本項(xiàng)目處于較為先進(jìn)水平。

表3 用水指標(biāo)計(jì)算成果表

3 結(jié) 論

用水合理性分析是項(xiàng)目水資源論證工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文以已建熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目為例，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行的生產(chǎn)工藝和用水過程，有針對性地提出了用水合理性分析方法和重點(diǎn)難點(diǎn)，選取并計(jì)算用水指標(biāo)，經(jīng)過縱向多指標(biāo)及橫向同類項(xiàng)目比較后，較全面和客觀地給出了項(xiàng)目的用水水平評價(jià)結(jié)果，對已建同類項(xiàng)目具有一定的參考價(jià)值，同時(shí)對于控制項(xiàng)目的合理用水需求和提高水資源利用效率具有重要意義。