电厂节水降耗措施

火电厂节水降耗措施
2008年4月电力环境保护第24卷第2期
火电厂节水降耗措施Discussiononwater—savingandconsumptionreductionmeasuresintherma lpowerplants
康亮,王俊有
(1.天津天铁炼焦化工有限公司,天津300162;
2.华北电力大学能源与动力工程学院,河北保定071003)
摘要:火电厂是耗水大户,随着水资源的日渐匮乏及环保法律的日趋严格,合理利用水资源,已成为火电厂面临的
紧迫任务.在对国内用水指标进行分析的基础上,提出改造火电厂循环冷却水系统和除灰渣系统,建立废水回收
利用系统,完善水务管理等节水措施,为火电厂的节水降耗和安全经济运行提供理论指导.
关键词:火电厂;废水回用;水务管理;节水降耗
Abstract:Thermalpowerplantsarethegiantwaterconsumers,alongwiththe watersho~agebeingmoreserious andtheenvironmentalprotectionlawbeingstricter,itisahardtasktorthermalp owerplantstousewaterration?
ally.Thewaterindicatorsofthermalpowerplantsinourcount~areanalyzedbr
iefly.Thepresentmodificationof coolingwatersystemandashremovalsystem,recyclingsystemofwastewate randotherwater—savingmeas—uresareproposedbasedontheanalysis.Thetheoreticalguidanceforthepower plantSwater—saving.con- sumptionreductionandsafeoperationareprovided.
Keywords:thermalpowerplant;reuseofwastewater;watermanagement;wa ter—saving
中圈分类号:X703.1文献标识码:B文章编号:1009—4032(2008)02—040—04
我国水资源总量为28124亿nl,居世界第六
位,但人均水资源占有量仅2170m,是世界人均水
平的1/4,属于贫水国….由于季节性气候和地区
的影响,我国的水资源分布也极不平衡,尤其是我国
黄河流域及以北的一些地区,人均占有水资源只有
长江流域及以南地区的1/4.但是,70%以上的煤
炭基本上分布在黄河流域及以北地区.水资源
的匮乏,已严重影响火电厂的安全经济运行.
全国水资源公报和行业统计显示:全国火电用
水量占工业用水量的45%,火力发电耗水量为3.1
—
3.5kg/(kW?h),火电消耗的水量是原煤的6倍
左右,年排工业废水约占全国工业排放量的
10%[33.火电厂是用水,排水大户,且耗水指标高
于国外先进水平(发达国家发电水耗为2.52kg/ (kW?h),南非发电厂水耗为1.25kg/(kW?h)).
随着水资源的短缺,水价和排污费的提高,废水排放控制的日趋严格,火电厂节水问题已成为当务之急. 完善水务管理,优化循环用水系统,降低耗水指标, 加强废水治理和废水资源化利用,对于火电厂安全经济运行及可持续发展有着重要的社会,环境和经济意义.
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1火电厂用水现状
火电厂以水为工质,水在系统中流动,必然存在
着用水,排水,废水的回收处理和再利用等过程.根据国家电力公司调查,截至2000年底,火电厂主要耗水指标与国内外先进水平对比见表1.
从表1可知:国内火电厂平均装机耗水率(b)
约为国外和国内典型电厂耗水率的2倍;平均重复利用率(砂)约为国内典型机组的2/3;国内典型电
厂的单容补水量()和单容排水量(P)高于国外典
型电厂的水平;平均浓缩倍率()约为国内典型电
厂的1/2,约为国外典型电厂的1/7—1/3;国内电厂
的灰水回用率(R,)约为国外水平的1/2;平均水资
源利用率()约为国内外典型电厂的1/2.由以上
数据对比可知:国内火电厂平均耗水指标中的b,
B,P值都较高,而,K,R,,叼值却较小,主要体现
在火电厂的高耗水率和低重复利用率,即高补水率
和外排率,循环冷却水系统的低浓缩倍率,水力除灰
系统的灰水低回用率.这说明国内大部分火电厂的
水务管理和水资源的利用率与国内外先进水平相比
尚存在较大的差距,也说明火电厂节水潜力巨大.
2008生康亮等:火电厂节水降耗措施第2期
2火电厂水务管理和节水措施耋量薹
在火FgF,~Tg中,循环冷却系统补给水为50%系统和废水回收再利用系统.典型节水技术在国内
～
80%,水力输灰用水20%～40%,锅炉补给水2%火Fgl-”的应用情况见表2.
表1火电厂平均节水指标与国内外先进水平对比
循环水处理4.27
大同发电公司2X200混合式间接空冷系统65
空冷
漳山发电公司2X300机械通风直接空冷系统75
高浓缩倍率西柏坡电厂4X300分段浓缩串联使用水处理26 2.1改造循环冷却水处理系统
2.1.1合理提高浓缩倍率
根据国家电力公司调查,2000年火电厂循环冷
却水的浓缩倍率平均在2.2左右,其中浓缩倍率低
于1.5的占30%以上,浓缩倍率为1.5～2的占
20%,浓缩倍率为2～3的火电厂占30%,浓缩倍率
大于3的火电厂在20%以下.浓缩倍率是循环冷
却水系统运行管理的一项重要控制参数,同时还能
减少系统中阻垢剂,缓蚀剂的补充量.但是,高浓缩
倍率对新鲜水和循环水的处理提出了更高的要求,
从而增加了水处理费用.一般应根据节水要求,水
处理技术等进行综合分析确定,通常最佳浓缩倍数
为4～5.从以上统计数据可知,我国80%以上火电
厂的浓缩倍率低于最佳浓缩倍率.
图1是浓缩倍率与节水指标的关系.由图1可
以看出:随着循环冷却水浓缩倍率由1.5增大到5,
冷却水系统的补水率(Y.),排污率(Y.)和相对节水
率(Y,)都急剧下降;当浓缩倍率由5再增大时,补水
率,排污率和相对节水率下降比较平缓.因此,适当
提高火电厂的浓缩倍率,可显着降低耗水指标,其措
施有:
(1)采用效果较好的防垢,防腐药剂及加酸处理
或利用石灰加酸处理技术以及弱酸树脂处理技术, 将发电厂的循环水浓缩倍率提高到3以上.
(2)采用循环水分级浓缩串联补水技术.
0010
0.008
0002
155101520253035
值
图1浓缩倍率与节水指标的关系曲线
41
00
蠖瓣*
2.
0o8年4月电力环境保护第24卷第2期
2.1.2提高冷却塔效率,降低循环冷却水用量
火电厂耗水主要是冷却塔水量损失(约为全厂
耗水的70%),包括蒸发损失,风吹损失和排污损失.冷却塔损失水量的大小主要取决于循环水量的大小.实际运行中,冷却塔经常偏离设计条件,出塔
水温度高于设计值导致真空下降,机组经济性降低; 如果维持机组经济性不变,必须增大循环水总量.
表3¨给出了6种容量机组因为冷却塔的冷却能力降低,造成出塔水温度升高1℃时对满负荷经济性的影响.
为了提高冷却塔效率,减少循环冷却水用量,可
以采取以下措施:
(1)将水泥填料更换为高性能塑料填料,瓷嘴瓷
碟喷淋装置更换为塑料反射型喷淋装置.
(2)加强维护,定期对冷却塔进行清理,修复损
坏设备,更换已损坏的填料和喷淋装置,保证有效的淋水面积和淋水密度.
(3)加装收水器,减少风吹损失.
(4)冷却塔水池设置水位计,将水位信号与弱酸
处理系统联锁,根据水池水位的高低,相应增减弱酸处理系统水量.
(5)冷却塔补水管设置定水位控制阀门,避免循
环水溢流.
表36种容量机组出塔水温升高l℃的经济性变化2.1.3在富煤缺水地区采用空冷机组
空冷系统也称为干式冷却系统,是利用高效散
热的空气冷却翅片管组装而成的散热器把热量传递
给大气,使汽轮机排汽得以冷凝.空冷系统可分为: 直接空冷,带混合式凝汽器的间接空冷和带表面式凝汽器的间接空冷.空冷系统的耗水极少,跟同容量的湿冷机组相比,其冷却系统本身就可节水97% 以上,全厂性节水70%以上,200MW机组节水率约65%;300MW机组节水率约70%;600MW机组节水率约为75%,个别可达90%.这些技术已在国
内得到较好的应用,如大同第二发电厂5,6号机组, 内蒙丰镇电厂4X200MW机组,太原第二热电厂3 X200MW机组.
空冷系统适合于严重缺水,燃煤价格低廉的电
厂.因为火电空冷机组固然可使全厂性节水率达到65%及以上,但干式冷却塔的造价为常规冷却塔的2—4倍,由于冷却效率差,汽轮机背压较高,电厂效率相应降低(约5%),供电煤耗增加4%～5%,导
致发电成本猛增;夏季气温高时,通常还要降低运行出力.所以,是否采用该技术,应综合考虑各种影响因素.近年来国内外都在研究和发展干/湿式综
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合冷却系统,干湿两部分的比例根据电厂所在地的缺水情况和气候条件决定.
2.1.4沿海采用海水直流冷却或海水淡化技术
在直流冷却水系统中,冷却水仅仅通过换热设
备一次,用过后就被排放掉,而排出水的温升很小, 水中各种矿物质和离子含量基本保持不变.由于直流冷却系统无蒸发,风吹和排污等损失,其耗水量较同容量的循环冷却电厂少得多,并且该系统投资少, 操作简便.
2.2改造除灰,除渣系统
火电厂水力除灰,除渣系统是仅次于湿冷系统
的另一大用水系统.据统计,全国火电厂冲灰用水
量为9.8亿m,除灰场的蒸发和渗漏损失外,年冲
灰水排放量约3.4亿m,年罚款金额近3000万元; 另外,冲灰水的水质较差,处理费用高,难以回收利用,并会造成地下水和地表水的二次污染,灰渣与水接触后失去活性而无法综合利用;灰水中氧化钙含量很高,系统结垢严重.因此,将冲灰水回收利用,
既可节约用水,又可保护环境.
2.2.1降低灰水比
节约冲灰水的技术核心是降低灰水比,提高灰
2008篮康亮等:火电厂节水降耗措施第2期
浆浓度,除灰渣系统采用灰渣分除,除灰系统采用高浓度水力除灰,灰水比为1:1～1:4.
2.2.2干式除灰,除渣系统
采用干式除灰,除渣系统可以完全不用水,这种
技术产生的粉煤灰和炉渣均可回收利用.干式除灰分为正压,低正压,负压气力除灰系统和各种机械除灰系统等,也可采用气力+机械联合除灰系统.目前,应用较多的是正压输灰系统.干式机械除渣系统主要由机械除渣,负压气力输送与渣仓三部分构成,整个除渣及输送过程均不用水,且还能将冷空气加热到300～400cI=,回收了炉渣中的热量,从而提高了锅炉效率.
2.3建立废水回收利用系统
2.3.1废水的综合治理和回收利用
火电厂是用水大户,并且有相当数量的工业排水,因此,将火电厂工业废水处理后达标排放或回收利用,可以减少废水对环境的污染.废水回收处理方式有分散处理和集中处理两种,对于单机容量600MW的发电厂宜设置废水集中处理设施.由于集中处理具有设施完善,处理后的水质好,便于运行管理等优点,已经逐渐被电厂接受,如宝钢电厂,外高桥电厂,三河发电厂等均采用集中处理方式.由于电厂废水水质复杂,各生产设备及系统用水水质不一,因此,不同的废水应采取不同的处理方法.
2.3.2利用城市中水作循环冷却水
以不同水源作为循环冷却水的处理费用也不
同,当系统浓缩倍数为2.0时,中水处理费为0.48
元/t,自来水为0.54元/t;浓缩倍数为5.0时,中水
为0.35元/t,自来水0.65元/t.可见,采用中水回
用作循环水补充水比用自来水更具优势.
城市污水经净化处理后用作火电厂循环冷却
水,在国外早有先例,如美国西南部地区几个主要火电厂普遍采用城市污水作为循环冷却水;华能北京热电厂在我国率先将城市污水处理厂的达标排放水加以处理后用于机组的循环冷却水,年利用量达到1000万m.
2.4完善水务管理
加强火电厂的水务管理,也是实现火电厂节水
降耗的一项重要措施.
(1)配备用水流量计.全厂各种主要用水系统
的计量应装设一级(进厂水)仪表(计量瞬时流量与累计流量),其监测率应达100%;全厂各车间用水
系统的计量应装二级(生产用水)仪表,其监测率为95%:全厂各用水设备的用水计量应装设三级(生
活用水)仪表,其监测率为90%.
(2)流量计的定期校正.用水流量计的流量精
度应不低于±2.5%;排水流量计的流量精度应不低
于±5.0%.
(3)定期进行全厂水平衡测试,编制全厂水量
平衡图,水用户流程图与分布图,记录用户的用水状
况,根据实际情况下达用水指标,定期进行考核,超
额罚款.
(4)视全厂的水平衡情况,不同水质的水进行
梯级使用,使全厂用水合理化,最小化.
3结语
我国火电厂是主要用水,排水大户,并且耗水指
标与国内外先进水平有较大差距,在水资源日渐匮
乏及环保法律日趋严格的新形势下,作者提出了合
理提高浓缩倍率,提高冷却塔效率,采用空冷机组,
采用海水直流冷却水系统或海水淡化技术,废水回
收利用和利用城市中水等多项节水措施,为国内火
电厂的节水改造和水务管理提供理论指导,对于火
电厂的安全经济运行及可持续发展有着重要的社
会,环境和经济意义.
参考文献:
[1]李青,公维平.火力发电厂节能和指标管理技术[M].北京:中国电力出版社,2006.
[2]王起.在富煤缺水的陕北地区建设节水型火电厂[J].中国科技
信息,2005,(15):211.
[3]刘振强.电厂节水重要举措[J].电力设备,2006,7(9):100一
l01.
[4]杨东方.火电厂节水问题探讨[J].热力发电,1991,(2):40—52.
[5]张贵祥,董建国,李志民,等.火电厂节水治污新工艺一循环水分级浓缩串联补水技术[J].河北电力技术,2003,22(5):52—54. [6]王佩璋.单机600MW大型空冷电厂的节水能力与废水零排放[J].电站辅机,2004,88(1):23—26.
[7]王佩璋.火电厂节水新技术与应用[J].电力勘测设计,2005, (1):74—77.
[8]刘汝义,黄玉坤.发电厂用水与节水[M].北京:水利电力出版社.1990.
[9]黄元鼎译.火力发电厂废水处理[M].北京:水利电力出版社, 19R6
收稿日期:2007-08-20;修回日期:2007-12-18
作者简介:康亮(1982-),男,河北河间市人,助理工程师,主要
从事锅炉运行管理工作.E—mail:wju5555@163.corn
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