葉偉超 張永昊 崔盼 劉蕾

（1天津市節(jié)約用水事務(wù)管理中心 天津 300074 2河南黃河勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院北京分院 北京 100073 3天津江河弘元環(huán)境技術(shù)研究有限公司 天津300204）

隨著城市的不斷發(fā)展和由于天津市多年干旱少雨，為節(jié)約水資源，降低發(fā)電成本，制定節(jié)約為重點(diǎn)的發(fā)電行業(yè)用水定額勢(shì)在必行，從可持續(xù)發(fā)展的角度考慮，必須加強(qiáng)火電廠(chǎng)的節(jié)水工作。

1 火力發(fā)電調(diào)查研究的對(duì)象及意義

水作為電廠(chǎng)發(fā)電中僅次于燃料的重要物質(zhì)，作為工質(zhì)和載體進(jìn)入發(fā)電廠(chǎng)，經(jīng)過(guò)一系列的用水過(guò)程最后損失一部分并被排放掉。它作為工質(zhì)吸收燃料的熱量，然后由發(fā)電機(jī)變?yōu)殡娔茌敵?。在發(fā)電的其他環(huán)節(jié)也離不開(kāi)水，各轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備和凝汽器的冷卻用水，作為載體的鍋爐排灰用水，以及綠化用水，生活區(qū)的用水等。以上各種用途的水會(huì)有不同的水質(zhì)要求，經(jīng)過(guò)不同的途徑使用后，常會(huì)混入各種雜質(zhì)使水質(zhì)發(fā)生變化，形成電廠(chǎng)復(fù)雜的用水系統(tǒng)。

全國(guó)水資源公報(bào)和行業(yè)統(tǒng)計(jì)顯示：中國(guó)70%的電廠(chǎng)依靠煤炭發(fā)電，截止2013年底，我國(guó)火電裝機(jī)容量約達(dá)8億kW。全國(guó)火電用水量占工業(yè)用水量的45%，火力發(fā)電耗水量約為3.5kg/kW·h時(shí)，火電消耗的水量是原煤的6倍左右，年排工業(yè)廢水約占全國(guó)工業(yè)排放量的10%?；痣姀S(chǎng)是用水、排水大戶(hù)，且耗水指標(biāo)高于國(guó)外先進(jìn)水平（發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)電水耗為2.52kg/kW·h）。隨著水資源的短缺、水價(jià)和排污費(fèi)的提高、廢水排放控制的日趨嚴(yán)格，火電廠(chǎng)節(jié)水問(wèn)題已成為當(dāng)務(wù)之急。隨著電力市場(chǎng)的逐步建立和發(fā)電企業(yè)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的逐步實(shí)施，以及水資源短缺造成的價(jià)格上漲和更加嚴(yán)格的環(huán)保要求的實(shí)行，發(fā)電企業(yè)節(jié)水的要求不斷增強(qiáng)。

隨著城市的不斷發(fā)展和由于華北地區(qū)多年干旱少雨，為節(jié)約水資源，降低發(fā)電成本，節(jié)水工作勢(shì)在必行，從可持續(xù)發(fā)展的角度考慮，也必須加強(qiáng)火電廠(chǎng)的節(jié)水。

2 定額編制原則

2.1 定額編制原則

2.1.1 科學(xué)性和先進(jìn)性原則

制定取水定額應(yīng)以科學(xué)的理論為指導(dǎo)，以有關(guān)法律法規(guī)、政策、技術(shù)規(guī)范和科研成果為依據(jù)，并通過(guò)調(diào)查研究用水基本情況，獲得詳實(shí)可靠的數(shù)據(jù)資料，如水平衡測(cè)試、水源供水資料、生產(chǎn)工藝的現(xiàn)狀以及用水單位已經(jīng)采取的節(jié)水措施等，在此基礎(chǔ)上采用規(guī)范、正確的分析計(jì)算方法，合理制定取水定額。

2.1.2 客觀(guān)性和合理性原則

取水定額的制定是城市用水管理的客觀(guān)需求，取水定額管理在理論、方法和手段上必須科學(xué)化、信息化，以適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和信息社會(huì)發(fā)展的需要，同時(shí)定額本身要易于操作，方便管理。

2.1.3 可操作性和發(fā)展性原則

定額水平要切合實(shí)際，要結(jié)合水資源宏觀(guān)控制和微觀(guān)管理的要求，具有可操作性，便于實(shí)施和管理。

取水定額的制定是和當(dāng)前用水水平以及行業(yè)產(chǎn)品的當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)狀況密不可分的，它具有一定的時(shí)效性。隨著節(jié)水技術(shù)的進(jìn)步和用水管理水平的不斷提高，定額值也會(huì)隨之進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改進(jìn)。這反映了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境發(fā)展的用水需求，體現(xiàn)了以人為本的科學(xué)發(fā)展觀(guān)，以適應(yīng)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和環(huán)境發(fā)展需要。

3 研究?jī)?nèi)容

3.1 電廠(chǎng)基本情況

調(diào)查電廠(chǎng)機(jī)組臺(tái)號(hào)、裝機(jī)容量、燃料方式和冷卻方式，以及年發(fā)電量、供熱量和水表配備情況。

3.2 電廠(chǎng)年用水總量及用水構(gòu)成

調(diào)查電廠(chǎng)年用水總量，以及主要用水項(xiàng)目如冷卻水、化學(xué)單元、脫硫單元、輸灰單元、煤場(chǎng)及輸煤、污水處理廠(chǎng)及化驗(yàn)室、檢修、企業(yè)職工生活用水及其他，還有外供水歷年來(lái)用水量。

3.3 電廠(chǎng)用水水源類(lèi)型

包括地表水資源量、地下水資源量、自來(lái)水工程供水以及再生水、淡化海水和海水的用量。

3.4 電廠(chǎng)用水系統(tǒng)具體狀況

包括新取水量和取水類(lèi)型，回用水量，排放水和排放去向等。

4.取水定額確定

4.1 新取水量定額初始值計(jì)算

此定額編制主要采用統(tǒng)計(jì)分析法與經(jīng)驗(yàn)法相結(jié)合的方法。具體方法選擇過(guò)程如下：

根據(jù)取水定額制定的原則，我們首先確定填寫(xiě)有關(guān)數(shù)據(jù)的客觀(guān)真實(shí)性，在這樣的基礎(chǔ)上，觀(guān)察是否有奇異值，如果存在，應(yīng)該去除奇異值，然后依據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行取水定額的初步編制。如：調(diào)查表中xx產(chǎn)品2011年、2012年、2013年的單位產(chǎn)品用水量分別為1.2×104m3，0.4×104m3，0.9×104m3。2012年數(shù)值明顯與其他年份差異較大，應(yīng)作為奇異值剔除。

剔除奇異值后，取水定額相差不大，可以利用簡(jiǎn)單平均法來(lái)確定定額初始值，具體方法如下：

也可以用加權(quán)平均法來(lái)確定定額初始值，具體方法如下：

平均取水定額=（水量1+水量2+…）/(產(chǎn)量1+產(chǎn)量2+…)

4.2 初始定額的確定

4.3 定額的最終確定

由計(jì)算分析得：

對(duì)各電廠(chǎng)運(yùn)用概率測(cè)算法對(duì)定額進(jìn)行計(jì)算：=2.3kg/kW·h

按照單機(jī)容量具體分析得：

單機(jī)容量≥500MW，火力發(fā)電取水定額初始值為2.14kg/kW·h；

單機(jī)容量200_500MW，火力發(fā)電取水定額初始值為2.4kg/kW·h；

單機(jī)容量≤200MW，火力發(fā)電取水定額初始值為2.7kg/kW·h。

a.根據(jù)一致性公式計(jì)算最大Eigen值，λmax =（1.53×0.606）+（9×0.103）+（4.33×0.291）=3.114 b.根據(jù)一致性比率公式：可算出，表明該判斷矩陣的計(jì)算結(jié)果通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

鑒于天津市火電廠(chǎng)用水水源分析，存在電廠(chǎng)使用再生水的情況（陳塘熱電廠(chǎng)、東北郊電廠(chǎng)等），并且東北郊電廠(chǎng)再生水水量約占到新取水量的80%，再生水的使用將是天津市電廠(chǎng)用水的發(fā)展趨勢(shì)，所以最終定額如下：

5 與2003 版定額比較

2003年頒布的天津市《工業(yè)產(chǎn)品取水定額（DB12/T101—2003）》中，火力發(fā)電的用水定額為1.381～1.77m3/MW·h，熱力發(fā)電的用水定額為2.115～2.75m3/MW·h。

而此次最終修訂的定額標(biāo)準(zhǔn)是：定額值2.3m3/MW·h，單機(jī)容量≥500MW 時(shí)，系數(shù)為1；單機(jī)容量200MW～500MW 時(shí)，系數(shù)為1.1；單機(jī)容量＜200MW時(shí)，系數(shù)為1.2。

此次定額相比舊版熱力發(fā)電定額減小，關(guān)鍵是由于各電場(chǎng)冷卻水的濃縮倍率的提高和水的復(fù)用率的提高。

循環(huán)水濃縮倍率是指循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，由于水分蒸發(fā)、風(fēng)吹損失等情況使循環(huán)水不斷濃縮的倍率，它是衡量水質(zhì)控制好壞的一個(gè)重要綜合指標(biāo)。濃縮倍率低，耗水量、排污量均大且水處理藥劑的效能得不到充分發(fā)揮；濃縮倍率高可以減少補(bǔ)水量，節(jié)約水處理費(fèi)用；可是濃縮倍率過(guò)高，水的結(jié)垢傾向會(huì)增大，結(jié)垢控制及腐蝕控制的難度變大，使水處理藥劑在冷卻水系統(tǒng)內(nèi)的停留時(shí)間增長(zhǎng)而水解，水處理藥劑會(huì)失效，不利于微生物的控制，故循環(huán)水的濃縮倍率要有一個(gè)合理的控制指標(biāo)。

調(diào)查得知，75%的電廠(chǎng)濃縮倍率在3以上，其中，國(guó)華盤(pán)山發(fā)電廠(chǎng)濃縮倍率達(dá)5.7，中石化熱電部5.2，陳塘熱電4.92，大唐4.16，渤天化工3.5，國(guó)電津能3.2。而在舊版定額制定時(shí)電廠(chǎng)濃縮倍率大部分均為3以下。所以，近年來(lái)電廠(chǎng)濃縮倍率的顯著提高，使得水利用循環(huán)增多，排放的水也越少。極大的節(jié)約了水資源。

由調(diào)查知，冷卻水重復(fù)利用率的提高和回用水的增加也是節(jié)水的關(guān)鍵因素。90%的電廠(chǎng)冷卻水復(fù)用率均在97%以上，冷卻水的重復(fù)循環(huán)使用，降低了電廠(chǎng)取新水量，只需進(jìn)行少量補(bǔ)水。工藝回用水也是電廠(chǎng)節(jié)水的關(guān)鍵，調(diào)查知，70%以上的電廠(chǎng)脫硫系統(tǒng)的取水來(lái)自于冷卻循環(huán)水的排污水，軍糧城熱電還將這部分水用于化學(xué)除鹽系統(tǒng)，工藝回用水的使用大大降低了新鮮水的取水量，達(dá)到了節(jié)能減排的雙重效果。

除塵除渣系統(tǒng)原是火電廠(chǎng)的大耗水量系統(tǒng)，據(jù)調(diào)查我國(guó)電廠(chǎng)沖灰水用量約占全廠(chǎng)耗水量的20%～40%不等。在電廠(chǎng)中，沖灰水的耗水量?jī)H循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水量。近年隨著電廠(chǎng)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，而且沖灰水其水質(zhì)要求較低，可以使用回用水，這為電廠(chǎng)節(jié)水帶來(lái)了很大空間。

天津市89%的電廠(chǎng)除塵方式為干式除塵，不耗費(fèi)水量，由于長(zhǎng)蘆海晶電廠(chǎng)裝機(jī)容量只有6MW，屬于小機(jī)組，更適合用濕式除塵。除塵除渣用水的取水類(lèi)型為地下水。有44%的電廠(chǎng)除渣為固態(tài)除渣，67%的電廠(chǎng)輸灰為干輸灰、氣力輸灰，剩余電廠(chǎng)使用水沖方式除渣、水力輸灰，但其取水類(lèi)型均為循環(huán)排污水，不增加電廠(chǎng)的耗新鮮水指標(biāo)。而且根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)分析，除塵、除渣、輸灰系統(tǒng)用水量小于總用水量的10%，相對(duì)于十年以前沖灰水量顯著降低，是電廠(chǎng)節(jié)水的關(guān)鍵因素。以上因素使得天津市電廠(chǎng)節(jié)水水平提高，在全國(guó)也處于領(lǐng)先地位，所以此次修訂定額值也小于2012年頒布的國(guó)標(biāo)火力發(fā)電取水定額。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析研究，對(duì)天津市火力發(fā)電行業(yè)綜合用水定額進(jìn)行了確定，基本定額值為2.3kg/kW·h。經(jīng)過(guò)一年試運(yùn)行，在滿(mǎn)足火力發(fā)電生產(chǎn)的同時(shí)，達(dá)到了節(jié)約用水的效果。

[1]楊勇平，楊志平，徐鋼，王寧玲.中國(guó)火力發(fā)電能耗狀況及展望[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013,（23）：3-4.

[2]孫艾艾.火力發(fā)電廠(chǎng)工程造價(jià)控制淺析[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2009,（3）：2-3.

[3]王支東.火力發(fā)電企業(yè)節(jié)能管理[J].東方企業(yè)文化，2014,（21）：2-6.