淺議火力發(fā)電廠節(jié)水技術(shù)的優(yōu)化

劉國中（安徽淮南田家庵發(fā)電廠,安徽 淮南 232007）

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淺議火力發(fā)電廠節(jié)水技術(shù)的優(yōu)化

劉國中
（安徽淮南田家庵發(fā)電廠,安徽 淮南 232007）

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)在不斷優(yōu)化與提高，工業(yè)用水也隨之增加，尤其是火力、冶金、造紙、化工等領(lǐng)域水資源利用率最高，在生產(chǎn)的同時(shí)，因?yàn)楣?jié)水意識(shí)淡薄，常出現(xiàn)水資源浪費(fèi)，造成水資源短缺，影響正常生產(chǎn)生活。為此，本文對(duì)火力發(fā)電廠節(jié)水技術(shù)進(jìn)行分析，提出一些優(yōu)化建議，旨在為發(fā)電廠節(jié)水提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；節(jié)水技術(shù)；優(yōu)化；工業(yè)生產(chǎn)

水資源是人類賴以生存的重要資源，但水資源污染、水資源短缺會(huì)對(duì)人們的生產(chǎn)與生活中造成威脅，加強(qiáng)對(duì)節(jié)水技術(shù)的研究與應(yīng)用變得非常迫切，世界范圍內(nèi)的節(jié)水、節(jié)能、減排已經(jīng)成為大趨勢。我國可利用水資源為3.89萬億m3，在世界排名第4位，即使水資源總量多，但人均水資源非常少，世界排名118位，屬貧水國家。而火力發(fā)電廠是維持社會(huì)正常用電的重要工廠，生產(chǎn)不斷深入，用水量巨大，加強(qiáng)節(jié)水技術(shù)應(yīng)用與優(yōu)化至關(guān)重要。

1 火力發(fā)電廠用水原則與節(jié)水方向

1.1 基本原則

火力發(fā)電廠各項(xiàng)生產(chǎn)需要利用很多資源，其中，水資源是應(yīng)用最多的，并且生產(chǎn)中需要借助非常多的配水管道與排水系統(tǒng)。我國在《火力發(fā)電廠節(jié)水原則》中對(duì)火力發(fā)電廠節(jié)水做出了明確指示，要求發(fā)電廠需嚴(yán)格遵循這一原則生產(chǎn)?；驹瓌t如下：

結(jié)合水資源條件、自然環(huán)境、地質(zhì)條件等合理選擇火力發(fā)電廠廠址，對(duì)用水指標(biāo)進(jìn)行合理優(yōu)化與控制；要在確保發(fā)電廠生產(chǎn)穩(wěn)定、安全的前提下使用節(jié)水技術(shù)；不斷使用先進(jìn)的節(jié)水復(fù)用技術(shù)，增強(qiáng)廢水回收利用率，減少水資源浪費(fèi)，提高生產(chǎn)效率；在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、規(guī)劃的全過程中加強(qiáng)不同部門的聯(lián)系與溝通[1]。

1.2 火力發(fā)電廠節(jié)水走向

水資源節(jié)約有兩層意思，一層是減少水資源浪費(fèi)，減少水資源消耗；一種是保持用水質(zhì)量，優(yōu)化用水系統(tǒng)。只有依靠先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)與工藝才能實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)水資源再生，減少水資源浪費(fèi)。在我國火力發(fā)電廠中，循環(huán)供水系統(tǒng)應(yīng)用最多，這一系統(tǒng)應(yīng)用業(yè)成為節(jié)水重點(diǎn)。系統(tǒng)構(gòu)成為：有40%～70%的冷卻系統(tǒng)補(bǔ)給量，10%～30%的水力輸灰，5%～9%的鍋爐補(bǔ)給水量，還有一小部分生活用水。在圍繞著這一系統(tǒng)開展節(jié)水時(shí)，減少水資源排放量與使用量是滿足發(fā)電用水需求的關(guān)鍵[2]。要對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行合理安排，確保各個(gè)系統(tǒng)水質(zhì)都能達(dá)到用水標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)廢水、廢渣的集中處理，降低處理成本。

2 火力發(fā)電廠節(jié)水技術(shù)現(xiàn)狀

火力發(fā)電廠在意識(shí)到節(jié)水重要性以后，開始廣泛使用各種節(jié)水技術(shù)，不同的節(jié)水技術(shù)都是優(yōu)勢與缺陷并存的。下面將詳細(xì)介紹這些節(jié)水技術(shù)，探討其優(yōu)勢與不足。

2.1 冷卻技術(shù)

空冷技術(shù)節(jié)水效果較為顯著，有海勒式間接空冷、表面式空冷以及直接空冷幾種。使用空冷機(jī)組系統(tǒng)，循環(huán)是密閉的，能夠減少水資源的流失與浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)水資源的隨時(shí)補(bǔ)給，與普通發(fā)電廠濕冷機(jī)組存在較大差異[3]。該系統(tǒng)使用的散熱器為管片式的，而普通濕冷機(jī)組則使用直接冷凝汽輪，與干式冷卻原理一致。據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，混合式凝汽器空冷系統(tǒng)使用率為30.5%，間接空冷系統(tǒng)為20.4%，直接空冷系統(tǒng)為38.5%。

優(yōu)點(diǎn)：與濕冷和干冷機(jī)組相比，冷卻水系統(tǒng)節(jié)水率達(dá)89.8%以上，能使整個(gè)發(fā)電廠節(jié)水至80%以上，將外泄損失減少，并且循環(huán)水的損失率非常低。此外，空冷機(jī)組占地面積小，能夠以架空方式掛在高架平臺(tái)上，維護(hù)成本低，操作簡單，沒有噪聲，不會(huì)產(chǎn)生污染。

缺點(diǎn)：使用空冷機(jī)組需要投入大量成本，安裝、使用總成本為干、濕機(jī)冷機(jī)組的3倍左右。并且機(jī)組運(yùn)行中將產(chǎn)生非常多的熱能，耗熱比重高，在夏、冬兩季對(duì)空氣溫度有較大影響，夏季冷卻效果不明顯，機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行將出現(xiàn)故障。冬季要實(shí)施防凍措施，才能減少凍損[4]。

2.2 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

可以通過多種水處理方法將濃縮倍率提升，應(yīng)用到的技術(shù)有物理法、生物化學(xué)法、軟化技術(shù)等，但是運(yùn)行成本高，只有水質(zhì)達(dá)標(biāo)才能將碳酸鹽硬度與鹽度降低，因?yàn)楸狈剿|(zhì)略差，碳酸鹽硬度與鹽含量非常高，要對(duì)循環(huán)水進(jìn)行軟化處理，在北方這一技術(shù)應(yīng)用較為普遍。

優(yōu)點(diǎn)：使用敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能夠?qū)饪s倍率提高，提升節(jié)水效果。并且使用化學(xué)處理技術(shù)能將系統(tǒng)維護(hù)成本降低；使用物理處理法既環(huán)保又方便，能同時(shí)除垢、殺菌以及緩蝕。配合使用電磁法、超聲波法、等離子法能夠使節(jié)水效果更加顯著[5]。

缺點(diǎn)：在完成濃縮內(nèi)率的提升以后，因?yàn)辂}酸含量的增加將會(huì)在容器內(nèi)生成結(jié)垢。由此，使用這一技術(shù)要控制好濃縮倍率，化學(xué)技術(shù)應(yīng)用過多，會(huì)造成水狀態(tài)不穩(wěn)，技術(shù)系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，大量的酸堿中和會(huì)造成環(huán)境污染。

3 火力發(fā)電廠節(jié)水技術(shù)優(yōu)化策略

3.1 用水流程的優(yōu)化

在對(duì)水流程進(jìn)行優(yōu)化過程中要始終堅(jiān)持節(jié)約、環(huán)保、提升生產(chǎn)效率的原則，按照優(yōu)化原則，層層考慮用水順序，進(jìn)而滿足生產(chǎn)需要，具體見下圖1所示。優(yōu)化用水流程后，要針對(duì)每個(gè)月實(shí)際用水量或者用水損失對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，做好循環(huán)冷卻水系統(tǒng)與除灰系統(tǒng)的應(yīng)用。

3.2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化

冷卻系統(tǒng)的應(yīng)用關(guān)鍵在于節(jié)水方式，可以采用多種節(jié)水技術(shù)相結(jié)合的方式，比如，將太陽能技術(shù)與空冷技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用，受季節(jié)影響，滿負(fù)荷運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致故障；并且冬季會(huì)使管道收縮凍結(jié)引發(fā)跳閘故障。而使用太陽能技術(shù)則能對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，緩解溫度過低或者過高問題，也可以直接使用太陽能蒸汽冷卻系統(tǒng)代替空冷技術(shù)，但因技術(shù)復(fù)雜，還需進(jìn)一步研究、試驗(yàn)。使用敞開式冷卻方式會(huì)造成內(nèi)部腐蝕或者結(jié)垢，為此，協(xié)調(diào)循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)與優(yōu)化技術(shù)顯得尤為必要，確保系統(tǒng)處于最

優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。使用化學(xué)藥劑能夠使內(nèi)部結(jié)垢出現(xiàn)變形，結(jié)垢被微晶吸取，減少表面附著力，結(jié)垢被抑制，但因環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)，這一方法逐漸減少，而使用物理水處理法替代化學(xué)藥品處理則有更廣闊的前景。隨著技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，高頻磁處理、超聲處理以及高壓靜電處理簡單方便、節(jié)能環(huán)保、成本低廉，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

3.3 除灰系統(tǒng)的優(yōu)化

需要除灰干式輸送的電廠，需要尋找一個(gè)可靠的灰量排放量大的企業(yè)合作，進(jìn)而更好的完成除灰、輸灰，節(jié)省成本。干式除灰濕式輸送是一種最新除灰技術(shù)，適合在中小型機(jī)組上使用，比如，應(yīng)用水膜除塵器能夠使除灰率達(dá)到80%以上，灰水比最高能達(dá)到1:25以上，但耗電量大，需要利用大量水資源，不宜大范圍推廣應(yīng)用。而氣力輸灰系統(tǒng)則能節(jié)省水資源，只需使用電除塵器便能完成輸灰，再使用干灰散裝機(jī)器將干灰輸送到飛灰罐內(nèi)，實(shí)現(xiàn)再生利用[6]。使用自然風(fēng)作為吸引力是干式除渣的重要優(yōu)勢，借助風(fēng)力使灰進(jìn)入到鍋爐內(nèi)能與渣混合到一起，冷卻以后將渣輸出，使火力發(fā)電廠水資源得以節(jié)省，在發(fā)電廠或者渤海彎發(fā)電站中應(yīng)用效果良好。

4 結(jié)束語

總之，火力發(fā)電廠系統(tǒng)龐大且復(fù)雜，任何一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)都會(huì)浪費(fèi)大量水資源，用水量無法精準(zhǔn)估計(jì)。為此，只有在各個(gè)環(huán)節(jié)做好用水、排水控制，及時(shí)掌握用水情況，增強(qiáng)對(duì)節(jié)水技術(shù)的優(yōu)化與研究，加強(qiáng)廢水回收率，提升節(jié)水意識(shí)，才能實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊晶博,白旭光,耿欣等.雨水利用在生活垃圾焚燒發(fā)電廠中的應(yīng)用設(shè)想[C].//《中國給水排水》雜志社第十一屆年會(huì)暨水處理熱點(diǎn)技術(shù)高峰論壇論文集,2014:306-311.

[3]李建璽,閆建偉,李忠杰等.TRL-004B水質(zhì)穩(wěn)定劑在發(fā)電廠節(jié)水工程中的應(yīng)用[J].熱力發(fā)電,2011,33(01):65-67.

[4]何忠強(qiáng),江志才,大唐七臺(tái)河發(fā)電有限責(zé)任公司 黑龍江七臺(tái)河154600潘煒等.淺談大唐七臺(tái)河發(fā)電有限責(zé)任公司節(jié)水工作的經(jīng)驗(yàn)[C].//電廠化學(xué)2011學(xué)術(shù)年會(huì)暨中國電廠化學(xué)網(wǎng)2007高峰論壇論文集.2011:170-176.

[5]李靖鋒.亞臨界直接空冷機(jī)組火力發(fā)電廠節(jié)水技術(shù)探討[J].山東工業(yè)技術(shù),2015(14):164.

[6]葉治安,袁國全,許臻等.慢速脫碳水處理工藝在火電廠節(jié)水中的應(yīng)用[J].熱力發(fā)電,2011,40(07):78-80.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.132