火力发电厂水平衡测试及节水减排技术研究

0引言

我国是一个水资源严重匮乏的国家，人均水资源占有量仅约2500m3，为世界人均占有量的1/4。我国水资源分布也极不平衡，黄河流域及以北的一些地区人均占有水资源只是长江流域及以南地区的1/4，水资源极其匮乏［1］。火力发电厂是用水、排水大户，火电用水占工业用水总量的40%，在建设资源节约型和谐社会的大背景下，相关部门出台的用水、排水收费制度将会越来越严厉，因此火力发电厂大力实施节水减排战略不仅对发电厂可持续发展有着重要的经济效益，而且对保护人类生存环境有着重要的社会效益。结合某电厂2×300MW机组水平衡测试情况对电厂各取用水系统可采取的节水减排技术分别进行探讨。

1电厂取用水情况

某电厂二期工程为两台超高压、中间一次再热、抽汽供热凝汽式汽轮发电机组。主要用水系统包括循环冷却水系统、除灰除渣系统、化学制水及除盐水系统、工业冷却水系统、生活水系统等，除生活水系统及化学制水系统的补水来自当地自来水厂外，其它系统用水全部取自附近水库。1.1循环冷却水

该厂循环冷却水系统为单元制，每台机组各配备淋水面积为5500m2的双曲线自然通风冷却塔一座，钢筋混凝土结构。由于循环水冷却过程中的蒸发、风吹和排污损失，要维持循环冷却水的水量和水质，必须不断地大量补充新水。根据夏季水平衡测试数据，机组循环冷却水系统循环水量约为72600m3/h，冷却塔蒸发损失为842m3/h，风吹损失为69m3/h，排污损失为352m3/h。一般来说，蒸发损失随季节的变化而不同，排污损失则在很大程度上取决于循环水浓缩倍率。

1.2除灰除渣系统

厂除灰系统采用正压浓相气力输送，每个除尘器灰斗下安装有一台仓泵，共32台，由压缩空气将灰经仓泵送到灰库，收集到的干灰全部销售。该系统最大程度上节约了水资源，并且可以得到优质的粉煤灰，便于粉煤灰的综合利用，是大型燃煤电厂除灰方式的发展趋势。

厂除渣系统采用水封渣斗，定期排渣，水力喷射除渣的方式。锅炉落渣由冲渣水泵来水熄灭后经碎渣机破碎后由水力喷射器直接输送至脱水仓，渣脱水后装车外运，补充水由循环水供给，炉底水封由冲渣水泵来水补给，水封水溢流后由溢流水泵送

火力发电厂水平衡测试及节水减排技术研究Research on Technique of Water Saving and Discharge Reduction in Thermal Power Plant

赵显桥1，盛虎2，袭著尊2

（1.山东电力研究院，山东济南250002；2.华电章丘发电有限公司，山东章丘250216）

摘要：火力发电厂是用水、排水大户，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，提高水的重复利用率，已成为火电厂面临的紧迫任务。结合电厂水平衡测试数据提出了一些切实可行的节水减排技术措施，为发电厂节水减排工作提供了思路，也可为其他电厂的水务管理工作提供借鉴。

关键词：水资源；水平衡；节水减排；水务管理

Abstract:Thermal power plants are the giant water consumers,for the water shortage being more serious and the environ mental protection law being stricter,it is a hard task for thermal power plants to use water rationally and raise the water re-use ratio.This paper analyzes the data obtained through water balance test.Some feasible technique measures of water saving and discharge reduction are put forward.This article can be used as reference to water management in similar power plants. Key words:water resource;water balance;water saving and discharge reduction;water management

中图分类号：P333.1文献标识码：B文章编号：1007－9904（2010）03－49－03

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至供水泵房前的回收水池。该系统存在的主要问题是耗水量大、能耗高、设备磨损严重、维护量大等，据测算夏季该除渣系统溢流排污水总计55m3/h。

1.3化学制水及除盐水系统

水作为电厂热力系统的工质，在循环做功过程中，不可避免会有一些损失，这些损失来自于锅炉排污（定排和连排）损失、吹灰损失、取样损失和漏泄损失等，这些损失必须及时补充才能维持热力系统正常的水汽循环，因此锅炉补给水是电厂不可缺少的一项用水。电厂工质补水是由化学车间制出的除盐水来补充的，通常情况下，中小型机组补水率是锅炉额定蒸发量的2%，大型机组为6‰，一般凝汽式亚临界机组，锅炉补水率可以控制在1.5%以内，其中排污率在0.5%左右［2］，据测算该厂夏季水平衡测试期间工质补水量为22.16m3/h，补水率为1.38%。

1.4工业冷却水

该厂工业冷却水是和循环冷却水掺混在一起作为辅机冷却水使用的，其掺混的比例主要取决于环境温度。据测算该机组夏季工业冷却水用总量达421.3m3/h，其中大部分作为各主、辅设备冷却用水（如冷油器冷却水等），使用后作为冷却塔补水回收利用，达到了重复用水的目的；另有少部分水（约为24.1m3/h）作为各种风机、水泵等转动设备的轴承冷却水，使用后排往地沟。

1.5生活用水

生活用水包括办公楼用水、食堂用水、浴室用水、厕所用水、绿化用水、冲洗用水等，这部分水量一般取决于职工人数、绿化面积、气候条件等。该厂生活区不在厂区，故厂区生活水量不大，夏季水平衡测试期间生活水量为5.07m3/h。

2节水减排技术措施

2.1减少循环水用量，适当提高浓缩倍率

对于湿冷发电机组，冷却塔的耗水量在整个电厂中所占比例是最高的，约为70%～80%，其中包括蒸发损失、风吹损失和排污损失等。这些损失水量的大小和冷却塔循环水量的大小直接相关，而实际运行过程中，冷却塔经常偏离设计条件，出塔温度高于设计值导致真空下降，为维持机组安全经济运行，必需人为增大循环水量，进而导致冷却塔损失水量增加。为提高冷却塔效率，减少循环水用量，可采取的措施有：加强对冷却塔的清理维护，修复或更换已损坏的填料和喷淋装置，以保证有效淋水面积和淋水密度；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等。但总的来说蒸发损失不可避免，并且目前基本没有回收的办法，减少排污损失是循环冷却水系统实际运行期间节水减排的主要工作方向，减少这项损失最主要的技术途径是适当提高循环冷却水浓缩倍率。

该厂冷却塔排污水量与浓缩倍率的关系见图1。由图可见，浓缩倍率增加时，冷却塔排污水量不断降低，浓缩倍率由1.5增加至4时，冷却塔排污水量显著降低，取得很好的节水效果，当浓缩倍率无限提高时，排污水量趋于零，补充水量无限接近蒸发损失与风吹损失量之和。但当浓缩倍率高于5后，冷却塔排污水量降低幅度趋缓，节水效果有限，同时当浓缩倍率超过5时，往往需要设置防垢处理系统等增加系统投资和运行费用，故不能为了减小排污水量盲目的提高浓缩倍率，而应该根据机组水量、水质平衡，并结合凝汽器材质、循环水稳定处理方案等电厂实际情况，进行综合技术经济性比较后确定。该厂目前已将循环水浓缩倍率由原来的3提高到5附近稳定运行，仅此一项可节水210.5m3/h，降低耗水指标0.093m3/s·GW

。

图1冷却塔排污水量与浓缩倍率关系图

2.2采用节水型除渣系统

该厂使用的水力喷射除渣系统弊端很多，主要有：耗水量大、能耗高、设备磨损严重、维护量大等，可考虑改用刮板捞渣机湿除渣系统，除渣水经高效浓缩池等处理后闭环循环供系统重复使用，补水可由冷却塔排污水提供。这在一定程度上改善了水力喷射除渣系统带来的问题，但还是有相当部分的水资源被浪费，并且电厂仍需要建造与之相配套的水处理设施，而最近发展起来的干式机械除渣方式则可更好地解决以上问题。

干式机械除渣系统主要由机械除渣、气力输送与渣仓三部分构成，整个除渣及输送过程不仅一点水也不用，而且还能将冷空气加热到300~400℃（相当于二次风的送风温度），回收了炉渣中的热量，减少了锅炉的热损失，提高了锅炉的效率［3］。

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