水利部 火电行业节水现状、政策标准及潜力分析

工艺水系统
工艺水系统——锅炉补给水系统
主要用于水汽循环系统（即锅炉内热力循环系统）中吸收 燃料燃烧的化学能并转化为蒸汽，以推动汽轮机做功
锅炉补充水的补水率按设计规范应控制在锅炉蒸发量的 2% 以下，一般火电机组均能够达到此指标要求。但也有个别 电厂的全厂平均补水率达到5%，极个别电厂高达8%以上
工艺水系统
工艺水系统——除灰渣系统
湿式除灰水的用量约占工艺用水量的50%，冲灰水量较大， 一般情况下有200~400立方米/时，甚至更多
湿除灰改干灰系统，用水大幅下降
除灰渣系统用水量（单位：立方米/时）
除灰渣工艺 除渣 湿式 干式 耗水量统计数据 2×125MW 2×200MW 2×300MW 2×600MW 2×1000MW 8~ 20 10~ 25 15~ 30 20~ 35 20~ 45 3~ 8 4~ 10 4~ 10 5~ 12 8~ 15 8~ 20 10~ 22 12~ 30 15~ 35 18~ 40 50~ 80 60~ 100 80~ 130 120~ 170 150~ 260 5~ 10 8~ 15 8~ 15 10~ 18 10~ 20
干式除灰 除灰空压机冷却水 干灰场喷洒水量
工艺水系统
工艺水系统——输煤系统
输煤系统用水主要是煤场喷淋用水及输煤系统保洁用水， 一般情况下使用工业水或工业废水作为其水源。经过输煤 系统使用后一部分被消耗，另一部分被收集到含煤废水采 用了系统处理
输煤系统用水量（单位：立方米/时）
用水量统计数据 2×125MW 2×200MW 2×300MW 2×600MW 2×1000MW 6~ 12 8~ 15 8~ 15 10~ 18 10~ 20 输煤系统冲洗水量 4~ 8 4~ 8 4~ 10 5~ 10 5~ 10 输煤系统喷洒水量 4~ 8 5~ 10 6~ 12 6~ 12 8~ 15 输煤系统除尘水量 10~ 20 12~ 22 15~ 25 16~ 30 18~ 35 补给水量 输煤系统
2015年，火电用水量480.5亿立方米 ，占工业的40.4%
耗水量排放逐年减少
2000~2016年火电发电量增长2.9倍，火电耗水量增长24%
火电单位发电水耗由2000年的4.1千克/千瓦时降至2016的 年1.3千克/千瓦时，降幅达到68%
2000~2016年火电行业耗水量变化情况
装机结构
2016年火电占比64.3%，水电、 风电、太阳能等非化石能源和 核电占比35.7%
2000年以来，不同发电类型装机 容量比重变化情况。火电装机由 最高时77.57%，降到64.3%
发电量
2016年，火电发电量占71.8%， 非化石能源占28.2%，比2010年 提高9.35个百分点
2000年以来，不同发电类型发电量 比重变化情况。火电发电量最高时 83.34%，降到71.8%
用水总量控制制度 用水效率控制制度 水功能区限制纳污制度 资源管理责任和考核制度 水资源收费制度
环境保护法
水污染防治法 环境影响评价法
国家层面
《中国人民共和国水法》1988年1月21日第六届全国人民 代表大会常务委员会第24次会议通过，2002年、2009年、 2016年三次修订 《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》（国发 〔2012〕3号） 《水污染防治行动计划》（国务院2015年4月2日，水十条） 《“十三五”水资源消耗总量和强度双控行动方案》（水 资源司[2016]379号） 水利部（办资源[2013]234号）《关于做好大型煤电基地 开发规划水资源论证的意见》
西北地区普遍缺水
ຫໍສະໝຸດ Baidu
水在发电厂的作用
水在火力发电的过程中，担负着传递能量、冷却及清洁的 重要作用
火电厂给水与排水
火电厂给水系统
1. 3. 5. 7. 9. 水源处理系统 冷却水系统 除灰渣系统 热力系统 油系统用水 2. 4. 6. 8. 10. 锅炉补给水系统 辅机工业冷却水 脱硫工艺水系统 输煤系统 其他用水
锅炉补给水处理系统用水量（单位：立方米/时）
用水量统计数据 2×125MW 2×200MW 2×300MW 2×600MW 2×1000MW 40~ 80 60~ 100 70~ 140 80~ 160 100~ 220 锅炉补给水处理系统 项目
火电行业用水现状
火电用水量在2013年达到顶峰（约580亿立方米），占工 业用水比重为41.2%
国家标准
取水定额是火电节水工作的核心要求
《取水定额第1 部分：火电》GB/T18916.1于2002年首次颁 布，于2012年进行修订，“十三五”期间将再次修订
推荐性标准，按标准改革要求，修订为强标的可能性较大
直流、空冷机组容易达到该标准，部分地区（如水质不 好）、老的、小的循环冷却机组有一定难度
2000~2016年火电行业废水排放量变化
2000~2016年火电行业废水排放绩效变化
国内外比较
2016年IEA发布《Water Energy Nexus》，部分结论如下：
取水 (亿立方米) 发电 化石燃料 核电 可再生能源 一次能源生产 煤炭 原油 天然气 生物质 合计 3500 2300 1120 90 470 110 80 20 260 3980 取水占比 88% 58% 28% 2% 12% 3% 2% 0% 7% 100% 耗水 (亿立方米) 170 130 40 10 300 100 60 10 120 480 耗水占比 36% 28% 8% 1% 64% 22% 13% 3% 25% 100%
2000~2016年火电行业耗水强度变化情况
耗水强度标准比较
调查样本：约5.4亿千瓦机组，占全国煤电装机的65%
单位发电耗水强度：循环冷却小机组水耗高于取水定额
废水排放逐年减少
2016年废水排放量约3亿吨，比2005年峰值20亿吨下降85%
废水排放绩效由2000年的1.38千克/千瓦时降至2016年的 0.06千克/千瓦时，降低95.7%
《节水型企业 火力发电行业》（GB/T26925-2011） 《电力（燃煤发电企业）行业清洁生产评价指标 体系》（发改委、环保部、工信部公告2015第9号）
国家标准
《取水定额第1 部分：火电》 《节水型企业 火力发电行业》 《电力（燃煤发电企业）行业清洁生产评价指标体系 （GB/T 18916.1-2012） （GB/T26925-2011） Ⅰ级基准值 Ⅱ级基准值 Ⅲ级基准值 循 单机容量＜30万千瓦 3.2 1.85 1.7 1.78 1.85 环 单机容量30万千瓦级 2.75 1.71 1.55 1.63 1.71 冷 单机容量60万千瓦级 2.4 1.68 1.49 1.56 1.68 却 及以上 直 单机容量＜30万千瓦 0.79 0.41 0.36 0.39 0.41 流 单机容量30万千瓦级 0.54 0.34 0.3 0.32 0.34 冷 单机容量60万千瓦级 0.46 0.33 0.29 0.31 0.33 却 及以上 空 单机容量＜30万千瓦 0.95 0.45 0.39 0.41 0.45 气 单机容量30万千瓦级 0.63 0.38 0.32 0.35 0.38 冷 单机容量60万千瓦级 0.53 0.37 0.31 0.34 0.37 却 及以上 水耗指标要求
循环冷却
间接空冷
直接空冷
循环冷却机组：取水3842m3，冷却塔蒸发+风吹2988m3（占78%），脱硫300m3（占8%）
直流冷却机组：取水517m3，脱硫耗水300m3（占58%）
工艺水系统
工艺水系统
工艺用水主要包括空调冷却水、湿法脱硫用水、煤场及输 煤系统用水、湿式除尘系统用水等
湿法脱硫系统已成为除冷却水系统的第二大用水大户，大 部分随烟气蒸发
中美电力二氧化硫排放
中美电力氮氧化物排放
中美电力烟尘(颗粒物)排放
主要内容
1 电力节能环保基本情况 2 火电节水现状 3 火电节水政策标准 4 火电节水潜力分析
电力发展与水资源
水资源已成为电力发展的核心制约因素之一，提高电力行 业尤其是火电厂的节用水工作，对于全国实现水资源管理 目标具有现实而重大的意义
不同等级火电机组占火电装机容量比重
淘汰落后产能
“十一五”以来，累计关停小火电机组达到1.1亿千瓦， 投产百万千瓦等级机组96台。中国燃煤电厂加权平均运行 年限是11.26年，美国平均运行年限约为38年
淘汰小火电机组政策要求及实际完成情况
煤耗
煤耗持续下降
2016年，火电供电煤耗312克/千瓦时，比1978年下降了159 克/千瓦时；相当于发电效率提高了13.3个百分点
资源禀赋
2016年世界一次能源消费中煤炭占比28.1%，凸显煤炭在 中国能源消费中的主体地位
2016年中国与世界一次能源消费结构情况
发电结构国际比较
不同国家的发电量结构
中国呈现出明显的煤电为主的特点，在非化石能源发电中常规水电比重高，气 电、核电比重小
火电结构
30万千瓦及以上火电机组比例由1995年的27.8%增长至 2016年的79.1%，提高了51.3个百分点
2014年世界能源行业取水与耗水情况
火电节水技术管理水平
节水意识不断增强，用水管理水平大幅度提高
水平衡试验已基本普及 从治理跑冒滴漏提升至全厂水优化及废水综合利用 节水指标大幅度提升
节水技术达到世界先进水平
水处理技术与世界同步，新技术具有广阔应用空间 用水优化设计、循环水高浓缩倍率水处理技术、超滤反渗 透技术广泛应用 高盐浓缩性废水处理等方面走在世界前列
1979~2016年火电发电量与电力大气污染物排放情况
国际比较
美国是全球第二大煤电国家，与美国比较，中国2015年环 保设施配置率明显高于美国
2015年中美电力环保设施配置情况
国际比较
中国2015年燃煤发电量是美国的2.4倍，火电发电量是美 国的1.5倍，烟尘、二氧化硫、氮氧化物三项污染物年排 放总量与美国基本持平，美国为437万吨，中国为420万吨
实现了节水全过程管理
从设计、施工安装、调试到生产各个环节，都有对应的节 水、限制废水排放的措施 存在重规划设计、轻施工安装、忽视运维管理的现象
主要内容
1 电力节能环保基本情况 2 火电节水现状 3 火电节水政策标准 4 火电节水潜力分析
水资源相关法律及其制度
水资源保护 水法 水土保持法
火电厂排水系统
一般由循环冷却排污水、脱硫废水、含油废水、含煤废水、 排泥废水、除灰废水、其他工业废水和生活污水等构成。其中， 循环冷却排污水排水量较大，占整个火电厂废水的 80％左右
冷却水系统
冷却形式分为
直流冷却（取水量大、耗水少） 循环冷却（取水量适中、耗水相对较大） 空气冷却（分直接空冷和间接空冷，用水量小、耗水量小）
火电行业节水现状、政策标准 及潜力分析
中电联行业发展与环境资源部 潘 荔
2017年11月
主要内容
1 电力节能环保基本情况 2 火电节水现状 3 火电节水政策标准 4 火电节水潜力分析
电力消费
2016年全社会用电6.0万亿千瓦时，发电装机16.5亿千瓦
2016年人均装机、人均用电量分别达到1.2千瓦、4321千 瓦时，约为世界平均水平的1.4倍
脱硫系统用水量（单位：立方米/时）
耗水量统计数据 2×125MW 2×200MW 2×300MW 2×600MW 2×1000MW 35~ 40 50~ 60 70~ 80 130~ 170 180~ 230 有GGH 湿法 50~ 55 80~ 90 100~ 110 180~ 230 250~ 320 无GGH 30~ 40 50~ 60 70~ 80 90~ 100 干法（以烟气循环硫化床为例） 脱硫工艺
煤耗的持续下降为节水工作的开展奠定了良好的基础
污染治理全覆盖
中国燃煤电厂实现了全过程（从设计、施工、投运到关 停）、全方位（供电煤耗、排放浓度、总量控制、监管、 统计等）、全要素（气、水、声、渣等）的清洁化发展
燃煤电厂环境保护措施示意图
大气污染物排放量快速下降
1979~2016年，火电发电量增长17.5倍，烟尘排放量比峰 值600万吨下降了94%，二氧化硫排放量比峰值1350万吨下 降了87%，氮氧化物排放量比峰值1000万吨左右下降了85%