虞啟義 華杰 石靖

(中國聯(lián)合工程有限公司，浙江 杭州 310052)

1 概述

目前，全國水資源日益匱乏和環(huán)境保護日趨嚴(yán)峻，火力發(fā)電廠作為耗水和排污大戶，其用排水指標(biāo)已成為電廠運行的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)之一[1]?；痣姀S水務(wù)管理是火電廠水系統(tǒng)的核心管理，在確保安全經(jīng)濟運行下，進(jìn)行全面廠水務(wù)管理和平衡，使之節(jié)約用水、一水多用、綜合利用，并通過各種零排放處理工藝，最終實現(xiàn)全廠廢水的零排放[2]。

山東省作為我國缺水省份之一，本次以山東某新建2×350 MW電廠為契機，對火電廠水務(wù)管理和零排放進(jìn)行深入分析探討。

2 水源條件

山東某新建2×350 MW電廠位于山東滕州，采用帶自然通風(fēng)冷卻塔的開式循環(huán)供水系統(tǒng)，項目為煤礦的坑口電站，并兼為周圍企業(yè)居民供熱。為節(jié)約用水，生產(chǎn)及消防用水采用污水處理廠排出的再生水、礦井的疏干水，另有南水北調(diào)水作為電廠備用水源。其各類水質(zhì)情況如表1所示。

從表1看出，再生水的電導(dǎo)率、TDS、硬度和堿度等各指標(biāo)均優(yōu)于疏干水，考慮鍋爐補給水的水質(zhì)要求及處理成本，優(yōu)先選用再生水作為鍋爐補給水的主要水源，不足部分采用循環(huán)水系統(tǒng)的排污水。

礦井的疏干水作為循環(huán)水的補水，因疏干水總堿度和總硬度均比較高，用作循環(huán)水系統(tǒng)補充水時，需要設(shè)置加酸等處理，以防循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢[3]。

3 電廠各系統(tǒng)的給排水特點

3.1 循環(huán)水系統(tǒng)

電廠開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為電廠最大用水和排污點，主要耗水量包括冷卻塔的蒸發(fā)、風(fēng)吹損失和系統(tǒng)排污。

蒸發(fā)損失：主要由機組熱負(fù)荷以及環(huán)境條件決定，目前無法回收此部分損失水量。

風(fēng)吹損失：根據(jù)《火力發(fā)電廠水工設(shè)計規(guī)范》[4]規(guī)定，安裝除水器的自然通風(fēng)冷卻塔，水可按循環(huán)水總量的0.05%計。目前隨著高效除水器的開發(fā)和安裝，此部分損失在不斷減少。

排污損失：根據(jù)補充水的水質(zhì)、循環(huán)水處理方式等[5，6]，為防止系統(tǒng)結(jié)垢腐蝕，選擇合適的循環(huán)水濃縮倍率，確定排污損失率，從而得到循環(huán)水排污量。根據(jù)原水的硬度及氯離子的情況，本項目夏季最大排污量為337 m3/h，循環(huán)補水量為1 370 m3/h。

表1 各類用水水質(zhì)分析表

3.2 鍋爐補給水系統(tǒng)

為節(jié)約用水，鍋爐補給水處理系統(tǒng)水源主要采用污水處理廠提供的再生水，該系統(tǒng)排出的廢水含鹽量及氯離子濃度經(jīng)反滲透濃縮后進(jìn)一步提高，僅可用于對水質(zhì)要求低的煤泥調(diào)漿和脫硫系統(tǒng)，進(jìn)行綜合利用。

3.3 廠區(qū)公用水系統(tǒng)用水

包括廠區(qū)道路沖洗、普通汽車沖洗、油罐區(qū)的雜用水，以及輸煤系統(tǒng)翻車機、膠帶機的噴霧除塵用水等，這些系統(tǒng)對水質(zhì)要求不高，可采用循環(huán)水系統(tǒng)排污水；廠區(qū)綠化用水可采經(jīng)處理合格的生活污水。

3.4 脫硫用水

脫硫系統(tǒng)采用石灰石—石膏濕法脫硫，其工藝用水為石灰配漿用水，對水質(zhì)要求較低。脫硫用水在脫硫過程中經(jīng)煙氣蒸發(fā)損耗，剩余少量脫硫廢水含有重金屬及很高的氯離子，需要進(jìn)行深度處理以及濃縮結(jié)晶處理工藝，方能實現(xiàn)零排放。

3.5 煤泥調(diào)漿用水

煤泥調(diào)漿用水用于煤泥調(diào)濕，調(diào)濕后的煤泥便于輸送，其對水質(zhì)的要求最低，煤泥調(diào)漿水最終進(jìn)入鍋爐焚燒蒸發(fā)消耗。

3.6 輸煤系統(tǒng)用水

輸煤系統(tǒng)用水主要包括棧橋、轉(zhuǎn)運站地面沖洗、煤場灑水抑塵、汽車卸煤抑塵等，該部分相對水質(zhì)的要求不高，但其特點間歇用水，時斷時續(xù)；其中煤場灑水進(jìn)入煤中，并隨煤通過輸煤皮帶進(jìn)入鍋爐焚燒消耗，其余沖洗用水除少部分蒸發(fā)損耗，大部分與煤粉塵混合，通過地面和管道排放到煤灰廢水處理站，經(jīng)煤廢水處理后，清水重新回用于輸煤系統(tǒng)，損耗部分可由循環(huán)排污水補充。

3.7 除灰系統(tǒng)用水

火電廠一般采用干除灰、渣系統(tǒng)，干灰、干渣可綜合利用，僅當(dāng)灰渣無法處置時，需要少量的水用于攪拌加濕除塵，該部分水質(zhì)也要求低。

4 全廠水務(wù)管理及廢水零排放

4.1 全廠各類用排水量

通過對全廠各類用水排水項、水量及水質(zhì)的分析，充分采取一水多用、處理回收、綜合利用等節(jié)水措施后，進(jìn)行水量平衡設(shè)計，夏季額定抽氣最大水量時，各類用水點的情況見表2。

4.2 廢水零排放實現(xiàn)

4.2.1用水、排水水質(zhì)等級及梯級使用

根據(jù)電廠各系統(tǒng)排水特點及水質(zhì)分析，排水水質(zhì)從優(yōu)至差排序為：

循環(huán)水排污水>油灌區(qū)含油污水排水>工業(yè)廢水>脫硫廢水。

其中脫硫廢水的水質(zhì)最差，含鹽量和氯離子最高，故需要做零排放處理。

結(jié)合電廠各系統(tǒng)用水特點及水質(zhì)要求，其中可采用較差的水質(zhì)為：

1)膠帶機噴霧用水(運行時使用);

2)翻車機室噴霧抑塵(運行時使用);

3)汽車沖洗用水(運行時使用);

4)油灌區(qū)用水(夏季油罐超溫時使用);

5)輸煤系統(tǒng)沖洗(間歇使用);

6)汽車卸煤除塵(間歇使用);

7)廠房地面沖洗(間歇使用);

8)煤場灑水(間歇使用);

9)除渣系統(tǒng)(間歇使用);

10)干灰加濕(間歇使用);

11)脫硫工藝用水(連續(xù)使用);

12)煤泥調(diào)漿(連續(xù)使用)。

表2 最大工況下各類用水排水情況表

通過進(jìn)一步分析，可使用最差水質(zhì)的系統(tǒng)為：脫硫工藝用水、煤泥調(diào)漿、除渣系統(tǒng)和干灰加濕用水?；以捎糜谑袌龀鍪?，不能加水，故正常時除渣系統(tǒng)和干灰加濕用水為零，為減少對回用水系統(tǒng)的影響，并入煤灰水回用系統(tǒng)。

此外，膠帶機噴霧用水、翻車機室噴霧抑塵、汽車沖洗用水等用水均為間歇用水，在系統(tǒng)運行時才使用，故需水量不能簡單的疊加，需要平均化或同時使用系數(shù)處理。

輸煤系統(tǒng)沖洗、廠房地面沖洗、煤場灑水等用水均為間歇用水，僅當(dāng)系統(tǒng)需要時使用，且沖洗地面的水可以重新回到煤灰水處理站，經(jīng)處理后重新使用。

油灌區(qū)用水，僅在夏季高溫油罐超溫時才使用噴淋冷卻，故也不能簡單的疊加，需要采用同時系數(shù)處理。

4.2.2水量平衡圖

根據(jù)上述內(nèi)容，可繪制水量平衡圖，詳見圖1。

4.2.3廢水零排放實現(xiàn)

通過分析，城市污水廠出水的再生水及少量的循環(huán)水排污水經(jīng)中水處理系統(tǒng)后，用于補充鍋爐給水處理系統(tǒng)的補水。

循環(huán)水排污水部分水用于膠帶機噴霧用水、翻車機室噴霧抑塵、汽車沖洗用水等用間歇用水。

同時輸煤系統(tǒng)沖洗、廠房地面沖洗、煤場灑水等用水采用煤灰水處理站的出水，產(chǎn)生的污水重新回到處理站，處理后重復(fù)循環(huán)使用，不外排。

鍋爐補給水處理出來的廢水，其含鹽量和氯離子濃度均很高，為廢水梯級用水后端，不適宜用作其他工藝用水，若用于地面沖洗，將會對設(shè)備和地面腐蝕，其出路可為煤泥調(diào)漿和脫硫工藝用水。

最終產(chǎn)生的脫硫廢水，作為全廠的零排放最后末端，其含非常高的氯離子和TDS，無法再利用，需要做零排放處理。

因此利用煤泥調(diào)漿用水和脫硫廢水零排放處理作為系統(tǒng)末端，最終實現(xiàn)全廠的廢水零排放。

5 結(jié)語

通過全廠廢水零排放，大大降低全廠的用水量，提高用水的合理性，實現(xiàn)設(shè)計耗水指標(biāo)為0.525 m3/(s·GW)，優(yōu)于國家對火電廠節(jié)水的有關(guān)規(guī)定指標(biāo)0.7 m3/(s·GW)[5]。

針對全廠的各類用水進(jìn)行分析，利用節(jié)水措施，一水多用，梯級使用。把脫硫系統(tǒng)用水和煤泥調(diào)濕用水作為廢水末端，并通過脫硫廢水的零排放處理，實現(xiàn)全廠廢水零排放。