葉杰文+陳慶文+鄭桂興

摘 要：該文通過對2臺300 MW機組進行水平衡試驗，提出提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍率和工業(yè)水的重復(fù)利用率、降低脫硫工藝損失水量、處理回用生活污水等節(jié)水潛力措施，評價預(yù)期帶來的節(jié)水效果以及對該企業(yè)的單位發(fā)電量取水量、裝機取水量、重復(fù)利用率、廢水回用率等用水指標產(chǎn)生的影響，為電廠提供切實可行的管理標準和指標，對降低發(fā)電成本、提高水資源利用水平有著重大的意義。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電 水平衡試驗 用水指標 優(yōu)化

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（b）-0027-03

火電廠作為工業(yè)用水大戶，如何節(jié)約取水、循環(huán)用水、減少排放，已成為火電廠生存發(fā)展的重大課題。因此，以火電機組水平衡試驗數(shù)據(jù)為依據(jù)，對其用水指標進行優(yōu)化研究，尋求火電廠先進的節(jié)水標桿值、合理的用水工藝以及完善的水務(wù)管理方式，是火電企業(yè)實施可持續(xù)發(fā)展的重要措施。

該文以某火力發(fā)電廠二期2臺300 MW機組為研究對象，在額定工況下對取水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、工業(yè)冷卻水系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、生活水系統(tǒng)5個用水系統(tǒng)進行詳細的水平衡試驗，提出提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍率和工業(yè)水的重復(fù)利用率、降低脫硫工藝損失水量、處理回用生活污水等節(jié)水潛力措施，評價預(yù)期帶來的節(jié)水效果以及對該企業(yè)的單位發(fā)電量取水量、裝機取水量、單位發(fā)電量耗水量、裝機耗水量、重復(fù)利用率、廢水回用率等用水指標產(chǎn)生的影響。

1 電廠用水系統(tǒng)水平衡試驗結(jié)果及評價

電廠水平衡試驗按照用水功能性質(zhì)不同劃分為5個系統(tǒng)進行：取供水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、工業(yè)冷卻水系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、生活水系統(tǒng)。電廠二期2臺300 MW機組的發(fā)電負荷為595.0 MW，運行機組的發(fā)電負荷占全廠總裝機容量的80%以上，試驗期間的工況能夠反映該電廠真實的用水水平。

通過水平衡試驗，得出該火力發(fā)電廠的主要用水及節(jié)水指標結(jié)果見表1。

從表1試驗結(jié)果可知：電廠二期機組單位發(fā)電量取水量為2.72 m3/MW·h，符合《取水定額 第1部分：火力發(fā)電》（GB/T18916.1-2012）中單機容量300 MW機組（循環(huán)冷卻方式）單位發(fā)電量限定值2.75 m3/MW·h要求；裝機取水量為0.75 m3/s·GW，符合《取水定額 第1部分：火力發(fā)電》（GB/T18916.1-2012）中單機容量300 MW機組（循環(huán)冷卻方式）裝機取水量準入值0.77 m3/s·GW要求；機組單位發(fā)電量耗水量為2.33 kg/kW·h，其循環(huán)冷卻水的濃縮倍率應(yīng)在3.5～4倍之間，略高于行業(yè)平均水平。

2 電廠節(jié)水潛力措施建議

2.1 提高循環(huán)冷卻水濃縮倍率

在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中（圖1），熱水通過冷卻塔被冷卻，部分水被蒸發(fā)從空氣中散失，蒸發(fā)損失的水沒有帶走鹽分，因此循環(huán)水中的鹽分不停被濃縮。隨著水的不斷循環(huán)和蒸發(fā)，循環(huán)冷卻水的含鹽量不斷增加。為了保持循環(huán)冷卻水的含鹽量穩(wěn)定在某一濃度，在向循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充新鮮水的同時排掉一部分循環(huán)水冷卻水，以維持系統(tǒng)中的水量平衡。

2.1.1 冷卻塔損失水量和補充水量的計算

根據(jù)《工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計規(guī)范》（GB/T50102-2003）的相關(guān)規(guī)定：通過蒸發(fā)風吹和排污各項損失水量可以確定冷卻塔的水量損失。

（1）蒸發(fā)損失水量。根據(jù)電廠當?shù)貧庀笥^測站資料統(tǒng)計，最近5年5月份平均氣溫為26.4 ℃，采用內(nèi)插法計算得出：K=0.001 464。計算結(jié)果見表2。

二期機組總循環(huán)水量為79 953.1 m3/h，蒸發(fā)損失總水量Z=972.0 m3/h。

（2）風吹損失水量。即風吹損失水率，是指冷卻塔的風吹損失水量與冷卻塔循環(huán)水量的比值，可以從塔的進風口吹出的水損失率和設(shè)計選用的除水器的逸出水率以及冷卻塔的塔型確定。若無除水器的逸出水率等數(shù)據(jù)時，可按表3采用。

該電廠二期冷卻塔采用了除水器，因此其風吹損失水率采用0.05%計算。由此得出，風吹損失水量F=79953.1×0.05%=40.0m3/h。

（3）排污損失水量。根據(jù)循環(huán)水水質(zhì)的要求，可以計算確定排污損失水量。

因水分不斷地蒸發(fā)，在循環(huán)冷卻水運行時循環(huán)水的含鹽量與補充新鮮水的含鹽量是不同的。濃縮倍率即為循環(huán)冷卻水的含鹽量與補充水的含鹽量的比值，可用下式表示：

2.1.2 存在的問題

循環(huán)冷卻水濃縮倍率達不到設(shè)計要求。根據(jù)化學運行規(guī)程，要求循環(huán)冷卻水濃縮倍率達到4～5倍。現(xiàn)場水平衡試驗期間，機組循環(huán)冷卻水濃縮倍率經(jīng)常控制在3.5～4倍之間，查閱運行記錄，也存在類似情況。

濃縮倍率的高低與循環(huán)冷卻水的排污水量直接相關(guān)。在該次水平衡試驗過程中，循環(huán)冷卻水總排污量為337.6 m3/h。

如果利用弱酸樹脂處理技術(shù)、石灰加酸處理技術(shù)、加酸處理以及效果較好的防垢防腐藥劑等措施，有效提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍率，以4.5倍為例，計算總排污量見表5。

根據(jù)表5，電廠二期循環(huán)水排污量合計為237.7 m3/h，相比現(xiàn)在運行工況可節(jié)約用水99.9 m3/h。

2.2 提高工業(yè)水的重復(fù)利用率

從水平衡試驗現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，電廠一期機組的工業(yè)冷卻水均使用直流冷卻水，該部分水經(jīng)凈水站處理后，供至輔機進行冷卻，冷卻后直接排入地溝，造成較大的浪費。

如果把一期的工業(yè)冷卻水引至二期的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)作補水，則可大大減少二期新鮮水的取水量，該工業(yè)冷卻水量為350.0 m3/h。

2.3 降低脫硫工藝損失水量

目前電廠二期機組采用的脫硫工藝為石灰石-石膏濕法脫硫。

脫硫工藝損失水量占電廠耗水比重較大，建議通過優(yōu)化真空皮帶脫水機等設(shè)備的操作條件以提高石膏的脫水率，以減少石膏帶走的水分，減少水的消耗，2×300 MW機組脫硫系統(tǒng)的耗水量見表6。