張志國(guó)，鄧瑞霞，郝同杰

(1.國(guó)家電投集團(tuán)河南電力有限公司技術(shù)信息中心，鄭州 450001； 2.國(guó)家電投集團(tuán)新鄉(xiāng)豫新發(fā)電有限責(zé)任公司，河南 新鄉(xiāng) 453011)

0 引言

水平衡測(cè)試是研究水系統(tǒng)的輸入、輸出和損失之間的平衡關(guān)系，是做好節(jié)水工作、實(shí)現(xiàn)科學(xué)、合理用水管理的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。通過對(duì)電廠各類取、用、排、耗水的水量及水質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，摸清用水、排水的現(xiàn)狀，合理評(píng)價(jià)當(dāng)前的用水水平，找出節(jié)水潛力，優(yōu)化用水系統(tǒng)[1]?；痣姀S作為耗水大戶，水資源是其生產(chǎn)和發(fā)展中最為關(guān)切的問題之一。隨著國(guó)家對(duì)節(jié)水、用水管理的重視與加強(qiáng)，新的節(jié)水技術(shù)推廣應(yīng)用和不斷改進(jìn)，火電廠包括燃?xì)怆姀S做好水務(wù)管理，降低單位發(fā)電取水量，將會(huì)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

某燃?xì)怆姀S建設(shè)2×390 MW級(jí)單軸燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，于2007年正式投產(chǎn)。鍋爐采用三壓、再熱、無(wú)補(bǔ)燃、自然循環(huán)、臥式余熱鍋爐，汽輪機(jī)為上海電氣-SIEMENS生產(chǎn)的軸向排汽雙流程表面式汽輪機(jī)，與燃?xì)廨啓C(jī)匹配組成燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。水系統(tǒng)由循環(huán)水、化學(xué)水處理、生活水和消防水等系統(tǒng)組成。循環(huán)水和消防水系統(tǒng)水源為中水(備用水源為黃河水)，化學(xué)水處理和生活水系統(tǒng)水源為城市自來水。為了掌握用水現(xiàn)狀，尋找節(jié)水潛力及將來實(shí)施零排放準(zhǔn)備,該廠進(jìn)行了水平衡測(cè)試工作。

1 燃?xì)怆姀S水平衡測(cè)試

1.1 水平衡測(cè)試的原則及依據(jù)

水平衡測(cè)試依據(jù)DL/T 606.5—2009《火力發(fā)電廠能量平衡導(dǎo)則第5部分：水平衡試驗(yàn)》(以下簡(jiǎn)稱DL/T 606.5—2009)、DL/T 1052—2016《電力節(jié)能技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則》(以下簡(jiǎn)稱DL/T 1052—2016)和電廠各水系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料。測(cè)試時(shí)選擇在常規(guī)工況下進(jìn)行，且運(yùn)行機(jī)組的發(fā)電負(fù)荷穩(wěn)定在全廠總裝機(jī)容量的80%以上[2-3]。

1.2 水平衡測(cè)試項(xiàng)目及內(nèi)容

水平衡試驗(yàn)的測(cè)試內(nèi)容如下：各系統(tǒng)各部分水量的測(cè)定；電廠總?cè)∷?、總用水量、?fù)用水量、循環(huán)水量、消耗水量的測(cè)定；電廠廢、污水處理系統(tǒng)、全廠總排水量、回收利用水量的測(cè)定；計(jì)算電廠復(fù)用水率、循環(huán)水率、損失水率和循環(huán)水濃縮倍率；計(jì)算電廠發(fā)電取水量、單位發(fā)電取水量。按用途和流程把全廠水系統(tǒng)分成6個(gè)子系統(tǒng)，分別是#1機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)、#2機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)、化學(xué)除鹽水系統(tǒng)(含熱力系統(tǒng))、生活水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)以及其他雜用水系統(tǒng)。

表1 全廠各主要用水系統(tǒng)用水情況統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of water consumption of major water systems in the plant

圖1 某燃?xì)怆姀S水平衡(m3/h)

Fig.1 Water balance in a gas-fired power plant (m3/h)

1.3 水平衡測(cè)試方法

水平衡測(cè)試期間，部分被測(cè)系統(tǒng)上有計(jì)量表的，經(jīng)過比對(duì)確認(rèn)指示準(zhǔn)確直接抄表記錄。部分被測(cè)系統(tǒng)上無(wú)計(jì)量表可使用便攜超聲波流量計(jì)測(cè)定流量。被測(cè)系統(tǒng)上既無(wú)流量表，又無(wú)法使用便攜超聲波流量計(jì)測(cè)定的，通過間接測(cè)量計(jì)算出流量數(shù)值。少部分流量不穩(wěn)定且較小的，可采用容積法折算成小時(shí)平均流量。

2 水平衡測(cè)試結(jié)果

經(jīng)過對(duì)全廠6個(gè)子系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)處理后，按照實(shí)際取水、用水、排水等情況完成了各主要用水系統(tǒng)用水情況統(tǒng)計(jì)，見表1。根據(jù)各子系統(tǒng)用水來源、類別及名稱、簡(jiǎn)單工藝流程和流向繪制出全廠水量平衡圖，如圖1所示。

3 結(jié)果評(píng)價(jià)及各系統(tǒng)用水分析

測(cè)試期間，2臺(tái)機(jī)組平均發(fā)電負(fù)荷為641.8 MW，約占全廠總裝機(jī)容量的82.9%，滿足試驗(yàn)發(fā)電負(fù)荷要求。從表1數(shù)據(jù)分析知：該燃?xì)怆姀S的新鮮取水量與總耗、排水量之和基本平衡，水量不平衡率全廠范圍在±5%以內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)DL/T 606.5—2009的要求。全廠平均發(fā)電取水量為1 000.100 m3/h，依據(jù)平均負(fù)荷計(jì)算得出全廠平均單位發(fā)電量取水量為1.56 m3/(MW·h)，優(yōu)于GB/T 18916.1—2012《取水定額 第一部分 火力發(fā)電》標(biāo)準(zhǔn)中300 MW級(jí)單位發(fā)電量取水量2.75 m3/(MW·h)；復(fù)用水率為97.8%，符合標(biāo)準(zhǔn)DL/T 1052—2016全廠復(fù)用水率不低于95%的要求；循環(huán)水排污水約376.00 m3/h直接外排，沒有開展回用，明顯不符合DL/T 1052—2016內(nèi)循環(huán)水回收利用率應(yīng)大于90%的要求。

3.1 循環(huán)水系統(tǒng)

2臺(tái)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)排污水量分別為178.00 m3/h和198 m3/h，排污量較大。循環(huán)水平均濃縮倍率約為2.24和2.27，標(biāo)準(zhǔn)DL/T 1052—2016中規(guī)定采用地表水、地下水或海水淡化水作為補(bǔ)充水，濃縮倍率不小于5.0，濃縮倍率與之相比較低，導(dǎo)致循環(huán)水排污量較大。

3.2 生活水系統(tǒng)

全廠生活水用量約6.50 m3/h，按廠內(nèi)職工共200人計(jì)算，人均生活取水量為0.03 m3/h，對(duì)比同等規(guī)模火力發(fā)電廠人均生活用水量(0.01～0.02 m3/h)指標(biāo)，人均生活取水量偏大。產(chǎn)生的生活污水經(jīng)地埋式一體化生活污水處理系統(tǒng)處理后外排至城市污水管網(wǎng)，流量為5.00 m3/h。

3.3 消防及其他雜用水系統(tǒng)

消防水系統(tǒng)補(bǔ)水量為2.60 m3/h，存在沒有火警使用消防水的情況。其他雜用水系統(tǒng)包括綠化用水等雜用水。凈補(bǔ)水量為3.00 m3/h，來源為生活用水1.00 m3/h和消防水池2.00 m3/h，存在浪費(fèi)水資源現(xiàn)象。

3.4 除鹽水系統(tǒng)

化學(xué)車間廢水約32.10 m3/h、鍋爐化學(xué)取樣水約0.60 m3/h、機(jī)房凝結(jié)水泵密封水和真空破壞閥密封水0.50 m3/h、定冷水箱溢流水0.40 m3/h都排至雨水系統(tǒng)，沒有進(jìn)行分類綜合利用，最終與循環(huán)水排污水一并排至廠外城市雨水管網(wǎng)。

4 節(jié)水措施及建議

循環(huán)水排污水量大，是2臺(tái)機(jī)組循環(huán)水濃縮倍率偏低導(dǎo)致的，應(yīng)適當(dāng)提高循環(huán)水濃縮倍率。該燃?xì)怆姀S凝汽器材質(zhì)為TP316，循環(huán)水處理方式為加阻垢劑、硫酸聯(lián)合處理，現(xiàn)有阻垢性能動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果建議運(yùn)行濃縮倍率不超過3.5。循環(huán)水補(bǔ)充水全分析顯示總硬度(以碳酸鈣計(jì))達(dá)560 mg/L，未經(jīng)任何預(yù)處理直接補(bǔ)進(jìn)水塔，限制了濃縮倍率的提高。建議新建預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)補(bǔ)充水進(jìn)行處理，降低補(bǔ)充水中的致垢性離子濃度，提升循環(huán)水濃縮倍率。如提高濃縮倍率至4.5，可減少新鮮取水量和外排廢水量約260.00 m3/h[4]。

做好廢水的分類綜合利用。水處理工藝為全膜法，大部分水質(zhì)較好，針對(duì)該燃?xì)怆姀S未建設(shè)廢水處理系統(tǒng)，建議將盤式過濾器沖洗水、超濾濃水、超濾反洗水、一級(jí)反滲透沖洗水、電去離子(EDI)極水等化學(xué)廢水回收至循環(huán)水系統(tǒng)；把鍋爐化學(xué)取樣水、機(jī)房凝結(jié)水泵密封水和真空破壞閥密封水回收至循環(huán)水系統(tǒng)；綜合利用處理后的生活污水，將其作為綠化用水或者循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水。通過上述方式可減少新鮮取水量及外排水量約18.00 m3/h。

做好用水精細(xì)化管理。杜絕定冷水箱溢流現(xiàn)象和消防水系統(tǒng)非正常使用；加強(qiáng)生活水用水管理，普及節(jié)約用水理念，避免浪費(fèi)和不合理用水。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過本次水平衡測(cè)試，基本厘清了該電廠取水、用水、排水、耗水的情況，針對(duì)廠內(nèi)用水現(xiàn)狀，提出了針對(duì)性的節(jié)水建議。該燃?xì)怆姀S節(jié)水的關(guān)鍵在于降低循環(huán)水排污量及化學(xué)車間廢水綜合利用率。減少循環(huán)水排污量，可通過新建可靠、可行的循環(huán)水補(bǔ)充水預(yù)處理系統(tǒng)提高循環(huán)水濃縮倍率來實(shí)現(xiàn)。實(shí)施后，單位發(fā)電用水量可降至1.13 m3/(MW·h)，大大提高水務(wù)管理水平，隨著水資源費(fèi)的上漲和環(huán)保政策的收緊，節(jié)水效益將會(huì)更加明顯。