施啟修

（上海長(zhǎng)興島熱電有限責(zé)任公司，上海市 200000）

一、前言

我國(guó)淡水資源日益貧乏，2019年全國(guó)總用水量5991億立方米，其中生活用水占13.8%，工業(yè)用水占20.1%，農(nóng)業(yè)用水占66.1%。2019年全國(guó)工業(yè)廢污水排放量為183億噸，占廢水總排放量的28.2%[1]。其中，火力發(fā)電廠是工業(yè)用水大戶，2020年火電行業(yè)取水量為78.3億立方米，一個(gè)百萬機(jī)組每天耗水量相當(dāng)于一個(gè)中型城市的生活用水量。在北方水資源不充足地區(qū)，火電廠一般都采用間接空冷機(jī)組，利用冷卻塔將循環(huán)水冷卻后重復(fù)使用。2020年我國(guó)火電單位發(fā)電量取水平均值2.38m3/（MW·h），單機(jī)容量600MW級(jí)以上空冷機(jī)組單位發(fā)電量取水平均值為0.44 m3/（MW·h），各電廠之間的節(jié)水差距比較大。為了保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源，國(guó)家前后制定了《環(huán)境保護(hù)法》《節(jié)約能源法》，各發(fā)電集團(tuán)也積極建設(shè)環(huán)保節(jié)約型電廠。從保護(hù)生態(tài)環(huán)境、節(jié)約用水、可持續(xù)發(fā)展的角度考慮，應(yīng)加強(qiáng)電廠水務(wù)管理，進(jìn)行節(jié)水技術(shù)改造，減少新鮮水補(bǔ)充量，提高水資源的重復(fù)利用率，進(jìn)而達(dá)到“零排放”的目標(biāo)。電廠節(jié)水依據(jù)不同子系統(tǒng)對(duì)于水品質(zhì)要求的不同，遵循水資源的 “串級(jí)使用、循環(huán)使用、廢水回用”原則，廢水進(jìn)行“清濁分流”。串級(jí)使用是將高水質(zhì)用水系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水作為低水質(zhì)用水系統(tǒng)的給水。

二、電廠水務(wù)管理

電廠水務(wù)管理是指通過統(tǒng)籌管理電廠用水，優(yōu)化水資源利用，降低單位發(fā)電取水量，保證電廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。我國(guó)電廠水務(wù)管理起步晚，有些電廠節(jié)水意識(shí)不強(qiáng)，節(jié)水技術(shù)改造意愿不強(qiáng)烈。部分電廠存在跑、滴、漏、冒現(xiàn)象，造成水資源的浪費(fèi)。設(shè)備老化、維護(hù)不到位等也是制約電廠水資源利用率提高的因素。在某電廠水平衡測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水補(bǔ)水箱入口流量計(jì)不準(zhǔn)確，低流量時(shí)示數(shù)為零。此外，還發(fā)現(xiàn)生活水母管流量計(jì)長(zhǎng)期處于滿量程狀態(tài)，這給電廠水平衡優(yōu)化及用水指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析造成困局。這些實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)一步體現(xiàn)了電廠實(shí)施水務(wù)管理的必要性，也表明電廠水務(wù)管理水平有很大的提升空間。

電廠全廠水損失主要包括鍋爐汽水損失、冷卻塔的蒸發(fā)損失和風(fēng)吹泄漏損失、脫硫系統(tǒng)損失、除灰除渣系統(tǒng)損失、輸煤系統(tǒng)損失和綠化用水等。對(duì)于采用干除灰除渣系統(tǒng)的電廠，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和脫硫系統(tǒng)是用水量最大的部分。電廠進(jìn)行水務(wù)管理通常會(huì)進(jìn)行水平衡測(cè)試，測(cè)試主要參考《火力發(fā)電廠能量平衡導(dǎo)則 第五部分：水平衡試驗(yàn)》（DL/T606.5—2009）、《企業(yè)水平衡測(cè)試通則》（GB/T12452—2008）及《取水定額 第一部分：火力發(fā)電》（GB/T18916.1—2002）等進(jìn)行。目的在于掌握電廠用水狀況和各子系統(tǒng)水平衡的定量關(guān)系，并依據(jù)測(cè)試結(jié)果，分析全廠用水合理性，挖掘節(jié)水潛力，提出優(yōu)化措施，對(duì)各階段產(chǎn)生廢水進(jìn)行綜合利用，促進(jìn)水資源的合理配置[2]。

三、節(jié)水技術(shù)

1.水源的選取

電廠用水一般分為工業(yè)消防用水和生活用水，其水源多為地下取水，有條件的從附近河流取水，也有直接接入城市供水的。近年來，在北方水資源匱乏地區(qū)，有些電廠采用城市污水處理廠產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)水作為電廠工業(yè)補(bǔ)給水水源，經(jīng)過深度處理后用作生產(chǎn)用水，將地下水作為備用水源及生活用水水源[3]。城市污水處理水中生物需氧量（BOD）和化學(xué)需氧量（COD）等含量可能仍然較高，應(yīng)在前期設(shè)計(jì)中進(jìn)行試驗(yàn)，確保水質(zhì)符合電廠用水要求，并且留有一定的余量。采用城市污水處理標(biāo)準(zhǔn)水節(jié)約了大量淡水資源，減少了污染物的排放量，緩解城市用水壓力，環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。

2.鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)

鍋爐熱力系統(tǒng)中存在汽水損失、泄漏損失、鍋爐連續(xù)排污等消耗，需要不斷補(bǔ)入經(jīng)過給水系統(tǒng)處理后的新鮮水。部分電廠采用超濾+反滲透工藝，反滲透過程產(chǎn)生酸堿液引入中和池，再用做脫硫系統(tǒng)補(bǔ)充水。也有電廠通過化驗(yàn)和分析，將反滲透產(chǎn)生的濃水用于過濾器（多介質(zhì)過濾器和超濾裝置）的反沖洗用水，以替代用于反沖洗的生產(chǎn)水，減少了生產(chǎn)水用量，比如珠江電廠就采用該方式。近年來，國(guó)內(nèi)開始采用電子離子技術(shù)（EDI），該技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)廣泛使用，優(yōu)點(diǎn)在于不再產(chǎn)生酸堿廢液、水質(zhì)穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用較低。

為避免冷卻塔循環(huán)水中含鹽量過高造成腐蝕、結(jié)垢，進(jìn)而影響凝汽器中凝結(jié)水的冷卻效果，當(dāng)濃縮倍率達(dá)到一定值時(shí)需要進(jìn)行人為排污。這部分水通常引入沖灰、除渣系統(tǒng)，在一定程度上未實(shí)現(xiàn)水資源的充分利用。約10%的鍋爐補(bǔ)給水量需要從外界補(bǔ)充，考慮到冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)排污水的水質(zhì)較好，可將冷卻塔排污水中的一部分引入預(yù)處理系統(tǒng)作為給水補(bǔ)充水。因反滲透裝置對(duì)于入口水質(zhì)有要求（污染指數(shù)SDI一般小于4），所以引入排污水的水量應(yīng)根據(jù)電廠實(shí)際情況通過試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)算。采用這種方式不僅節(jié)約外界補(bǔ)充水量、節(jié)省資金，而且實(shí)現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用。

3.脫硫系統(tǒng)

目前，國(guó)內(nèi)電廠基本都采用濕法（石灰石-石膏）煙氣脫硫工藝，脫硫系統(tǒng)中水大部分損失掉了，主要包括煙氣帶水、脫硫產(chǎn)物含水。數(shù)據(jù)表明，縮小脫硫系統(tǒng)吸收塔進(jìn)出口溫差可以減少吸收塔蒸發(fā)水量，進(jìn)而達(dá)到深度節(jié)水，系統(tǒng)用水減少可達(dá)30%～40%。吸收塔出口煙溫不是越低越好，低于煙氣酸露點(diǎn)溫度會(huì)在煙囪內(nèi)形成凝結(jié)，造成煙囪腐蝕。降低進(jìn)、出口煙溫可以采用兩種方式，加裝氣—?dú)鈸Q熱器（GGH）和低溫省煤器。早期脫硫系統(tǒng)設(shè)置GGH，將吸收塔入口煙溫由120℃降低到80℃，節(jié)水量較大。但容易出現(xiàn)GGH設(shè)備腐蝕和堵塞問題，經(jīng)常造成停運(yùn)，影響到脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。后期電廠不設(shè)置GGH，原先有的也通過技術(shù)改造取消GGH，不設(shè)置GGH會(huì)減少投資及維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)也容易引起煙囪腐蝕嚴(yán)重現(xiàn)象，對(duì)環(huán)境也有不利影響。有的電廠考慮到布袋式除塵器的除塵效率高，采用布袋除塵器+GGH配置，運(yùn)行效果良好，未出現(xiàn)GGH堵塞問題。此外，在脫硫裝置前加裝低溫省煤器可以降低吸收塔入口煙溫至90℃，從而降低蒸發(fā)水量達(dá)到節(jié)水，蒸發(fā)水量減少可達(dá)30%。同時(shí)，還能利用余熱提高鍋爐給水溫度，提高機(jī)組效率，降低發(fā)電煤耗。因煙氣溫度較低，應(yīng)考慮低溫省煤器低溫腐蝕現(xiàn)象。

脫硫系統(tǒng)對(duì)于補(bǔ)充水水質(zhì)要求不高，可以使用冷卻塔排污水、機(jī)組排水槽澄清水等廢水。為了使吸收塔內(nèi)的漿液離子濃度維持在正常水平，需要向外排放廢水，產(chǎn)生的廢水用于灰渣拌濕或者灰場(chǎng)噴灑。

4.工業(yè)水處理系統(tǒng)

可以將生活污水處理系統(tǒng)與工藝廢水處理系統(tǒng)串聯(lián)，將處理合格的生活污水通過溢流池引入工業(yè)廢水處理系統(tǒng)清水池。這樣就減少了生活污水排放量，實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用和串級(jí)利用。工業(yè)廢水處理水主要用于輔機(jī)冷卻循環(huán)水、脫硫系統(tǒng)等。在工業(yè)廢水處理池加裝水質(zhì)檢測(cè)和水位控制裝置，水質(zhì)檢測(cè)合格時(shí)，通過已設(shè)置的管道引入工業(yè)消防水池，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)水的部分循環(huán)使用，減少工業(yè)消防水池來水，降低電廠用水成本。通過清水池中的水位控制裝置可以防止水位過高溢流，造成水資源浪費(fèi)。

5.其他節(jié)水措施

（1）隨著濃縮倍率的提高，循環(huán)水補(bǔ)充水量會(huì)大幅度減小，同時(shí)減小幅度也變小。因此，在保證循環(huán)冷卻水含鹽量處于正常范圍下，盡量提高濃縮倍率。對(duì)于循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，可以設(shè)置旁路過濾設(shè)施，當(dāng)濃縮倍率很高時(shí)，從循環(huán)水中抽出部分水經(jīng)旁路過濾后重新返回到冷卻塔。這種旁路處理方式在電廠中應(yīng)用比較廣泛，如華能沁北電廠就將循環(huán)水排污水采用旁路弱酸陽(yáng)離子樹脂處理后再返回循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。

（2）水力除灰除渣系統(tǒng)耗水量很大，僅次于循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。水力除灰除渣系統(tǒng)宜采用低濃度輸渣、高濃度輸灰系統(tǒng)，兼顧節(jié)水和灰、渣輸送兩個(gè)方面?，F(xiàn)在許多電廠通過技術(shù)改造采用干除灰系統(tǒng)，耗水量很少，主要用于爐渣處理及灰場(chǎng)噴灑。

（3）汽水取樣水的回收利用，化學(xué)手工取樣水和在線取樣水的水質(zhì)未受污染。若直接排放到機(jī)組排水槽，這部分水就顯得很可惜，這部分水可直接回收到疏水箱或者用于化學(xué)溶藥稀釋用水。

（4）溢流池主要有生活水池、工業(yè)消防水池、工業(yè)水處理池等。對(duì)于溢流池設(shè)置水位控制裝置，定期檢查裝置是否正常工作，避免水池液位過高滿水溢流，造成用水浪費(fèi)。

（5）依據(jù)地方制定的行業(yè)用水定額標(biāo)準(zhǔn)，核算本廠單位職工用水量。采用節(jié)水閥門及設(shè)備，加強(qiáng)流量監(jiān)測(cè)，節(jié)約生活用水量。

（6）計(jì)算水量不平衡率，全廠范圍應(yīng)在±5%之內(nèi)，各系統(tǒng)范圍在±4%之內(nèi)，各用水設(shè)備和設(shè)施在±3%之內(nèi)，根據(jù)參考數(shù)值判斷是否存在管網(wǎng)泄漏及儀表不準(zhǔn)確。

圖1 工業(yè)水處理系統(tǒng)

四、結(jié)語(yǔ)

電廠水資源的合理、高效利用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，離不開先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)，依賴于電廠水務(wù)管理水平。管理層要加緊建立健全水務(wù)管理制度，制定節(jié)水實(shí)施方案，加強(qiáng)日常水務(wù)管理。職工也應(yīng)增強(qiáng)節(jié)水意識(shí)，認(rèn)識(shí)到水資源的寶貴，電廠節(jié)水技術(shù)的實(shí)施要充分考慮電廠的實(shí)際情況，根據(jù)全廠系統(tǒng)不斷挖掘電廠節(jié)水潛力，優(yōu)化工藝，從而提高水資源重復(fù)利用率，降低綜合水耗，改善各項(xiàng)用水指標(biāo)。