楊其濤 吳 靜 孫清倫

（華電滕州新源熱電有限公司 山東滕州 277500）

燃煤電廠水平衡分析研究

楊其濤 吳 靜 孫清倫

（華電滕州新源熱電有限公司 山東滕州 277500）

水資源短缺是世界性熱門話題，在局部缺水地區(qū)，水已經成為制約電力工業(yè)發(fā)展和威脅安全生產的重要因素?；鹆Πl(fā)電廠作為工業(yè)用水大戶，從經濟運行和可持續(xù)發(fā)展出發(fā)，加強用水技術管理、節(jié)約用水、減少廢水排放具有重要而深遠的意義。本文以某電廠為例，通過水平衡試驗，對全廠機組各種取、用、排、耗水量進行測量，分析了全廠水量分配、消耗及排放之間的平衡關系，獲得了電廠用水現況，評價了電廠的用水水平，指出電廠節(jié)水的關鍵在于冷卻塔循環(huán)水系統及脫硫系統，為電廠制定出合理的單位發(fā)電量取水量、耗水量等定額指標提供了依據。

電廠；水平衡；不平衡率

1 前言

水是人類賴以生存的寶貴的自然資源，水資源短缺已成為世界性熱門話題。我國人均水資源的占有量僅為世界人均水平的1/4，是一個嚴重缺水的國家。在局部缺水地區(qū)，水已經成為制約電力工業(yè)發(fā)展和威脅安全生產的重要因素。因此，節(jié)約用水、合理用水意義重大?；鹆Πl(fā)電廠作為工業(yè)用水大戶，從經濟運行和可持續(xù)發(fā)展出發(fā)，加強用水技術管理、節(jié)約用水、減少廢水排放具有重要而深遠的意義。

水平衡試驗是做好電廠節(jié)水工作，實現科學、合理用水管理的基礎。本文以某電廠為例，通過水平衡試驗，對全廠機組各種取、用、排、耗水量進行測量，分析全廠水量分配、消耗及排放之間的平衡關系，查清電廠用水現況，正確地評價電廠的用水水平，為電廠制定出合理的單位發(fā)電量取水量、耗水量等定額指標提供依據，也為電廠制定有效的用水規(guī)劃和切實可行的節(jié)水技術措施提供參考。

2 水平衡試驗原則與主要計算公式

2.1 水平衡試驗原則

測試必須在機組的常規(guī)運行工況下進行，且機組的發(fā)電負荷應占全廠總裝機容量的80%以上。一級水平衡的不平衡率應≤±5%、二級水平衡的不平衡率應≤±4%、三級水平衡的不平衡率應≤±3%。

2.2 主要計算公式

（1）總用水量與總復用水量

式中：Qf—復用水量，m3/h；Qxh—循環(huán)水量，m3/h；Qcy—串用水量，m3/h；Qhy—回用水量，m3/h；Qz—總用水量，m3/h；Qq—取水量，m3/h。

（2）重復利用率、排放水率與廢水回用率

式中：R—重復利用率，%；Kp—排放水率，%；Qp—總排放水量，m3/h；Kf—廢水回用率，%；Qfsh—全廠回收利用的廢水總量，m3/h；Qfs—生產過程中產生的廢水總量，m3/h。

（3）單位發(fā)電量取水量與單位發(fā)電量耗水量

式中：Vui—單位發(fā)電量取水量，m3/(MWh)；W—在一定計量時間內的全廠發(fā)電量，MWh；

Vuc—單位發(fā)電量耗水量，m3/(MWh)；Qzy—原水預處理系統和再生水深度處理系統的自用水量，m3/(MWh)。

（4）全廠水量不平衡計算公式

式中：∑Qi—各系統用水之和，m3/h。

3 主要實驗數據與分析

水平衡實驗過程中，把全廠水系統劃分成取水系統、循環(huán)冷卻水系統、工業(yè)水系統、化學制水系統、除鹽水及機組汽水循環(huán)系統、脫硫及濕除用水系統、除渣用水系統、燃料用水系統、工業(yè)廢水處理及回用系統、生活水及消防水系統等10個二級水平衡測試系統。主要測試系統數據如下：

3.1 取水系統

電廠的生產用水、生活用水及消防用水主要為當地水庫地表水、市自來水公司的自來水（化學水處理系統水源）及市污水處理廠的中水。通過測量并計算，全廠取水總量2256.5m3/h。

3.2 循環(huán)冷卻水系統

電廠4臺機組的循環(huán)冷卻水采用敞開式冷卻塔循環(huán)供水方式，冷卻塔循環(huán)水系統包括四座自然通風冷卻塔、循環(huán)水泵、管道和凝汽器等。其主要作用是在各種運行條件下連續(xù)供給凝汽器冷卻水、脫硫系統用水、燃料系統用水等。一二期冷卻塔蒸發(fā)損失量約1543m3/h，蒸發(fā)損失率為1.3%，風吹損失水量約59m3/h，風吹損失率為0.05%，排污水量298m3/h，排污率為0.03%，排污水回用水量210.7m3/h，回用率70.7%。

3.3 化學制水系統

電廠化學制水系統主要處理設備包括高效纖維過濾器4臺、陽陰雙室浮動床各3臺、除碳器3臺、陰陽混合離子交換器3臺等，正常情況下單套系統產水量262t/h；二期系統主要處理設備包括雙介質過濾器3臺、活性炭過濾器3臺、超濾裝置2套、反滲透裝置2套、陰陽床2套、混床2臺及配套再生系統等。水處理制水能力正常為100 t/h，最大出力為200 t/h。該系統的來水主要是城市自來水，處理后的水進入除鹽水箱備用。一期化學制水系統進水流量為168.8 m3/h，至除鹽水箱流量為148 m3/h，除鹽水制水率（即化學制水系統外供除鹽水量/化學制水系統進水量）分別為87.7%，化學自用水率（化學制水系統廢水量/化學制水系統進水量）分別為12.3%。

3.4 除鹽水及機組汽水循環(huán)系統

化學制水系統制出的除鹽水通過除鹽水泵輸送到一二期主廠房和供熱首站后主要作為凝汽器補水及熱網補水，以保證機組汽水循環(huán)系統和熱網系統的正常運行。一二期鍋爐的排污量為36.8m3/h，平均鍋爐排污率為1.4%，略高于DL/T 783-2001《火力發(fā)電廠節(jié)水導則》規(guī)定值（1.0%）。一二期鍋爐平均補水量為144.2m3/h，平均補水率為5.7%，高于DL/T 1052-2016《電力節(jié)能技術監(jiān)督導則》規(guī)定值（2.0%）。

3.5 工業(yè)冷卻水系統

一期工業(yè)冷卻水系統主要分為工業(yè)水系統、輔機冷卻水系統及發(fā)電機空冷器冷卻水系統。工業(yè)水系統水源采用一期工業(yè)水池來水，工業(yè)水進水流量275m3/h，一期工業(yè)水不平衡率為1.6%；二期工業(yè)水系統主要分為工業(yè)水系統、開式水系統及閉式水系統，二期工業(yè)水進水流量325.9m3/h，二期工業(yè)水不平衡率為2.5%。

3.6 脫硫及濕除用水系統

一二期脫硫用水系統包括脫硫工藝水箱及工藝水泵、除霧器沖洗水泵、脫硫工業(yè)水箱及工業(yè)水泵、石灰石漿液制備系統、吸收塔、石膏脫水系統、脫硫廢水處理系統等。全廠脫硫系統損失水量203.8m3/h，產生脫硫廢水8.5m3/h。

一二期濕除系統用水均為循環(huán)水。一二期濕除廢水均排至工業(yè)廢水處理站廢水池，供除渣及燃料系統綜合利用。廢水量17.2m3/h。

3.7 生活水及消防水系統

一二期生活水及消防水系統主要設備各包括1個生活/消防水池、2臺生活水泵、1臺電動消防水泵、1臺柴油消防水泵、2臺消防穩(wěn)壓泵等。生活水用水取水量為39.8m3/h，消防水取水量20m3/h。

3.8 廢污水處理及回用系統

電廠廢污水處理系統分為生活污水處理站、工業(yè)廢水處理站及全廠廢水處理站三個部分。其中，生活污水總量26m3/h，工業(yè)廢水總量46.6m3/h，全廠廢水處理總量231m3/h。

4 全廠水平衡分析及評價

通過對全廠的取水、各系統用水進行測量和統計，得出全廠主要用水情況：全廠水不平衡率為0.7%，在標準規(guī)定的±5%的范圍內，表明整個取水、用水系統的嚴密性較好，隱蔽性滲漏較少。造成水量不平衡的主要由測量儀表、測量方法誤差和測量條件局限性造成的。全廠實際取新鮮水量為2256.5m3/h，取水量較大的分別是循環(huán)水系統和工業(yè)水系統，分別占實際總取水量的63.24%和26.63%。

考慮各種水量損失和用水工況的變化，全廠耗水、排水數據和結果如圖1所示。由圖可知，循環(huán)水系統、脫硫系統和熱力系統消水量較大，分別占總耗水量的80.91%、10.29%和5.44%，可見電廠節(jié)水的關鍵在于冷卻塔循環(huán)水系統及脫硫系統。

圖1 全廠各分系統耗水、排水比例分配情況

通過對電廠全廠生產生活用水的取水量、各系統用水量、機組發(fā)電量進行測量統計，全廠發(fā)電水耗率為2.86m3/（MW·h）（0.528m3/（GW·s）），滿足DL/T 783-2001《火力發(fā)電廠節(jié)水導則》規(guī)定值。

全廠實際總取水量為2256.5m3/h，全廠總用水量為123899.1m3/h，復用水量為121642.6m3/h，復用水率為98.2%，優(yōu)于DL/T 783-2001《火力發(fā)電廠節(jié)水導則》的規(guī)定值（95%）。全廠循環(huán)水量為120390m3/h，串用水量為1240.3m3/h，回用水量為12.3m3/h，消耗水量為1980.1m3/h，排放水量為261.1m3/h，排放率為23.6%。

5 結論

（1）通過電廠全廠一、二期機組水平衡試驗得出，在夏季負荷運行條件下，總取水量與總用、耗水量是基本平衡的，全廠水不平衡率為0.7%，在標準規(guī)定的±5%的范圍內，說明電廠整個取水、用水系統的嚴密性較好，隱蔽性泄漏較少。

（2）全廠實際總取水量為2256.5m3/h，全廠總用水量為123899.1m3/h，復用水量為121642.6m3/h，復用水率為98.2%，優(yōu)于DL/T 783-2001《火力發(fā)電廠節(jié)水導則》的規(guī)定值（95%）。

（3）全廠循環(huán)水量為120390m3/h，串用水量為1240.3m3/h，回用水量為 12.3m3/h，消耗水量為1980.1m3/h，排放水量為261.1m3/h，排放率為23.6%。

（4）全廠循環(huán)水量為42816m3/h，串（回）用水量為857.5m3/h，消耗水量為953.6m3/h，排放水量為190m3/h，廢水回用率為26.36%，排放水率為16.61%。

本文研究結論為電廠制定有效的用水規(guī)劃和切實可行的節(jié)水技術措施提供依據，是開展全廠水資源綜合利用及水污染防治的基礎工作。

[1]尹連慶，李偉娜，郭靜娟.燃煤電廠濕法煙氣脫硫系統的水平衡分析[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2011（1）：21-23

[2]宋長清，大機組濕法煙氣脫硫系統用水分析[J].水利電力機構，2006（2）：11-14

楊其濤（1975.10-），男，工程師，長期從事化學技術監(jiān)督及科技管理工作。