基于水平衡测试的火电厂节水技术分析

基于水平衡测试的火电厂节水技术分析
刘伟;高海瑞
【摘要】水资源的紧缺对火力发电厂的安全、经济运行产生重要影响.针对目前火电厂节水工作中存在的粗放型管理和经济技术指标不合理等问题,对内蒙古某火电厂进行水平衡测试分析,通过开展水平衡测试,绘制火电厂水量平衡图,挖掘节水潜力,并结合火电厂节水现状,提出了优化循环水系统和汽水系统、改进除灰技术、提高水的重复利用率等切实可行的节水管理方案与技术改进措施,为火电厂的节水减排及水务管理工作提供借鉴.
【期刊名称】《内蒙古电力技术》
【年(卷),期】2013(031)002
【总页数】4页(P103-106)
【关键词】火电厂;节水技术;水平衡测试;水务管理;零排放
【作者】刘伟;高海瑞
【作者单位】内蒙古电力科学研究院,内蒙古呼和浩特010020
【正文语种】中文
【中图分类】TK01+8
火力发电厂作为工业企业的用水大户，在生产过程中耗用大量的水资源，一座1000MW的大型火电厂，每天耗水量约100 kt，相当于一个中等城市的生活用水量[1]。

随着我国淡水资源的日益匮乏，国家对环保法律、法规要求的完善，对火电厂用、排水量和水质都有严格的指标限制。

在役电厂如何利用现有条件加强水务
管理，开展节水改造，减少外排，提高厂用水系统的综合利用率；新建机组如何打造节水型企业，实现火电厂废水“零排放”，确保电力企业经济的可持续发展，成为迫切需要解决的课题。

1.1 水务管理重视程度低
所谓火电厂水务管理是指通过对火电厂用水的统筹管理，不断优化用户的各阶段（包括规划、设计、施工、调试、运行、维护及改造等）水量，尽可能降低发电水耗。

但由于我国水务管理起步晚，部分电厂没有全厂性水务管理规定，厂级、车间、班组3级节水管理机构不健全，节约用水工作开展不力，电厂跑、冒、滴、漏、
溢现象比较突出,导致火电厂的水耗增加。

1.2 节水治污设施运行效果差
火电厂普遍存在的污水处理设备陈旧老化，配套设施不健全，运行效率低，可靠性差，维护不足和出现故障未及时维修等问题，是制约火电厂提高水源重复利用率的主要因素。

另外，节水治污资金不到位，致使先进的节水技术不能及时推广，同样对火电厂的节水工作产生负面影响。

1.3 主要耗水指标偏高
随着我国对水资源利用管理的相关政策和制度不断规范化，要求火电厂取水定额及指标控制在规定范围内[2]（详见表1和表2）。

但火电厂由于受设计、安装、调试、运行和管理等诸多方面的影响，使循环水浓缩倍率、灰水质量浓度以及水量不能达到相关的设计要求，导致工业水回收率、重复利用率相对偏低，主要耗水量指标高于设计值。

第五部分：水平衡试验》明确规定：“在以下任何一种条件下，都应进行水平衡试验：（1）新机组投入稳定运行一年内；（2）主要用水系统、设
备已进行了改造，运行工况发生了较大的变化；（3）与同类型机组相比，单位发电量取水量明显偏高，或偏离设计水耗较大；（4）在实施节水、废水综合利用或废水零排放工程之前。

”但实际上，部分火电厂未开展水平衡测试或水平衡测试工
作开展不足，存在用水模糊、不计量的现象，造成水资源严重浪费。

2.1 测试目的
水平衡试验目的有以下3点：
（1）建立和健全全厂的用水档案，完善全厂用水单元计量表计，全面掌握全厂用水状况，找出各用水系统及单元水量的量化关系。

（2）根据火电厂的实际情况，进行合理化用水分析，提出合理可行的节水方案。

（3）优化系统的运行方式，对耗水量大的系统、设备进行节水改造，减少外排水量，提高水的循环利用率。

2.2 测试过程分析
以内蒙古某火电机组水平衡试验为例分析。

全厂水系统包括生产和生活用水两部分，生产用水按用途和工艺流程主要由辅机冷却水系统、化学除盐水系统、脱硫及除灰渣系统、输煤系统及废污水回用系统组成；非生产用水主要是厂区、福利区生活及绿化用水（如图1所示）。

1.4 水表配备不全，计量效果参差不齐
按照火电厂用水工艺流程要求应安装一级、二级、三级水表，但从火电厂的实际情况来看,一级和二级用水的计量表计及计量表计的配备率、合格率、检测率基本能
达到要求,但三级用水系统表计配备不全，存在维护管理差和部分表计虚设的现象。

1.5 水平衡测试工作开展不足
DL/T 606.5—2009《火力发电厂能量平衡导则
测试期间，机组发电用水的主要水源由地下来水（平均供水流量为27m3/h）和水库水（平均供水流量为368m3/h）组成。

全厂主要耗水包括冷却塔的蒸发损失、风吹泄漏损失、灰渣系统损失、输煤系统损失、锅炉汽水损失、脱硫系统损失、厂区绿化用水等项，合计为315m3/h；外排水主要排放至电厂人工景观湖，合计外排水量为80m3/h，据统计，该厂取水量基本等于耗水量与外排量之和。

内蒙古某火电厂全厂水平衡示意图如图2所示。

2.3 测试结论
通过对水平衡测试数据分析，得出该火电厂的用水水平现状，即总取水量与总用、耗水量基本平衡，全厂实际平均单位发电量取水量为0.19 m3/（MW·h），说明该厂对水务管理及节水、环保等方面较为重视。

通过设备改进和废水回收仍有较大节水潜力。

3.1 加强水务管理
（1）水务管理涉及锅炉、汽机、水工、化学、除灰及环保等多个专业，火电厂应及早制定科学合理的用水指标，建立并健全切实可行的水务管理制度及考核措施[3]，建立节水管理网络图，用水工艺流程图，用水计量器具台账等管理资料。

（2）配置水务管理检测系统，加强对系统的水量、水质的计量、监测和控制。

配置相应的水量计量仪表，满足合格率、检测率和计量率的要求。

（3）定期组织开展水平衡试验，绘制水量平衡图，找出节水的薄弱环节，确定合理的用水流程和水质处理工艺，按照“清污分流”的方式进行各排水的分类回收和重复利用，对水资源和废水资源进行合理的利用和调配，增加水的梯级使用级数，推动全厂的节水工作。

3.2 优化循环水系统
3.2.1 提高循环水浓缩倍率
循环水系统是火电厂用水量和耗水量较大的系统，该系统的优化对整个电厂的节水起到至关重要的作用，特别在废水零排放的电厂中对整个电厂的水量平衡有较大的影响。

资料表明，如果1000 MW火电机组循环水浓缩倍率从2提高到3，节水量可达到800～1000m3/h[4]。

因此，在保证凝汽器管材不结垢、不腐蚀的基础上，火电厂应根据实际循环水水质，通过动态模拟试验和腐蚀特性试验确定最佳浓缩倍率，达到节约用水，实现企业节能降耗的目的。

华能北京热电厂在保证循环水
水质的前提下，将循环水浓缩倍率控制标准由2.5提高至3.5，既提高了经济效益又降低了补水，年可节约用水2Mt以上[5]。

3.2.2 回收利用冷却塔排污水
测试期间，发现该火电厂冷却塔污水直接外排。

由于循环水中含有一定量的水质稳定剂，可对缓减灰管结垢起到积极作用，因此可将冷却塔排污水回收利用于冲灰、冲渣和灰场喷洒[6]，以减少水的外排，降低排污率，提高水的回用率。

3.3 改进除灰技术
由于火电厂灰水水质不稳定，且pH值以及Ca2+等的质量浓度偏高，系统普遍存在结垢问题。

随着干式除灰、除渣技术的逐渐成熟，在环保、节能、节水、灰渣综合利用等方面体现出一定的优势[7]，需改进现有的水力除灰、除渣技术。

华能德州电厂投资将输灰系统由水力除灰改造为正压气力输送的干式除灰，同时新建干灰分选装置对干灰进行筛分，提高外销干灰的等级。

据统计，华能德州电厂改进除灰技术后，1 a内全厂干灰外销达900 kt，创产值近2000万元，节水达2Mt。

3.4 优化汽水系统
（1）定期开展锅炉热化学试验，提高排污率，降低耗水量和耗热量。

（2）在技术条件允许的条件下，开展锅炉给水加氧技术的相关试验，不仅可优化汽水品质，而且还可对除氧器及加热器的排汽门开度进行调整，降低蒸汽的损耗，节约补水量。

（3）加强水工管网和热力系统的查漏、堵漏工作，开展无泄漏班组和无泄漏工厂建设，通过无渗漏工作的专项治理及各种疏水回收，减少机组的汽、水损失。

（4）加强设备综合治理，提高检修质量，强化设备运行巡检和检修维护消缺，协调各水池进水量,避免水池（水箱）出现溢流现象。

（5）在运行过程中，根据火电厂全厂发电负荷的升降、机组运行数量增减及冷却水温的变化及时调整冷却水量。

3.5 提高水的重复利用率
根据火电厂用水系统水质的差别，实行水质梯级使用，如火电厂大多采用工业冷却水冷却辅机后再用作循环水补充水，循环水的排污水则用于冲灰、冲渣使用。

梯级使用可以提高水的重复利用率，并降低水处理成本。

3.6 引进推广新技术
火电厂节水应依靠科技进步，引入先进的节水技术，优化水处理工艺，采用一水多用、废水回收、循环利用等工艺调整设备的运行方式，减少发电水耗，通过技术进步来达到创建节水型企业的目标。

此外，采用新型水塔填料，安装高效除水器，可使风吹渗漏损失降低到0.1%[8]，起到节水的作用。

节水是一项长期的系统工程，需要合理的工程设计和科学的水务管理，同时也离不开采用高效的节水技术和先进的水处理设备[9-11]。

内蒙古某火电厂以水平衡测试结果为基础，对用水单元进行合理的用水评价，通过建立合理的水量平衡系统，不断优化工艺，强化水质梯级使用，为火电厂的节水减排及水务管理工作提供了借鉴。

【相关文献】
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[2]全国能源基础与管理标准化技术委员会.GB/T 18916.1—2002取水定额，第一部分：火力发电[S].北京：中国标准出版社，2003.
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[5]杜成章，赵文博，刘日明.华能北京热电厂水务管理与节水方法[J].节能与环保，2007，6（2）：53-54.
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