余熱發(fā)電項目取用水合理性分析

尚守榮

（安徽華邦工程設(shè)計有限公司，安徽 合肥 230041）

1 問題的提出

臨渙煤焦化綜合利用項目是安徽省861 項目、振興皖北經(jīng)濟一號工程——“煤化- 鹽化- 一體化”工程第一個開工的龍頭項目，是淮北礦業(yè)十二五“依托煤炭‘延伸煤炭’超越煤炭”戰(zhàn)略規(guī)劃中的標(biāo)志性項目。該項目概算投資35 億元，總規(guī)模為年產(chǎn)焦炭440 萬t、聯(lián)產(chǎn)甲醇40 萬t，項目一次規(guī)劃、分兩期建設(shè)。其中一期工程建設(shè)4×55 孔炭化室高6 m 單熱式、單集氣管頂裝JN60 型焦?fàn)t，并配套建設(shè)一臺25 MW 抽凝發(fā)電機組以充分利用干熄焦余熱熱能。二期工程為了回收紅焦炭的顯熱，降低能耗，改善煉焦生產(chǎn)環(huán)境，減少污染，提高焦炭質(zhì)量，決定采用干法熄焦，原濕熄焦作為備用。當(dāng)干熄焦設(shè)施年修或出現(xiàn)故障時，使用濕熄焦系統(tǒng)熄焦，焦?fàn)t年產(chǎn)干全焦約217 萬t，干熄焦設(shè)施的處理能力為2×140 t/h。為與煤焦化綜合利用項目二期工程2 套干熄槽相匹配，充分利用干熄焦產(chǎn)生的蒸汽，安徽臨渙化工有限責(zé)任公司擬投資5657 萬元建設(shè)12 MW 背壓式汽輪發(fā)電機組干熄焦余熱發(fā)電項目。

淮北礦業(yè)煤焦化綜合利用二期工程配套干熄焦12 MW 余熱發(fā)電項目屬新建，需進行項目取用水保證程度及對區(qū)域水資源水環(huán)境影響等論證。

2 區(qū)域水資源狀況

結(jié)合建設(shè)項目實施計劃，干熄焦余熱發(fā)電項目用水的水資源論證以2015 年為現(xiàn)狀基準(zhǔn)年，規(guī)劃水平年確定為2020 年。

2.1 地表水資源分析

2.1.1 降水量

淮北市2015 年降水量693.1 mm，折合水量19.00 億m3，比2014 年少18.7%，比多年平均值少17.9%。年降水頻率為75%，屬枯水年份。2015 年各水資源分區(qū)降水狀況為，蕭濉新河區(qū)降水677.6 mm，南沱河區(qū)降水641.8 mm，包澮河區(qū)降水700.0 mm，澥河區(qū)降水757.7 mm。各水資源分區(qū)2015 年降水量與上年和多年平均值比較見表1。

表1 2015 年淮北市水資源分區(qū)降水量和多年平均值比較表

2.1.2 地表水資源量

淮北市2015 年地表水資源量2.649 億m3，折合徑流深96.6 mm，與2014 年相比少12.1%，較多年平均值少33.0%。蕭濉新河區(qū)、南沱河區(qū)、包澮河區(qū)和澥河區(qū)2015 年地表水資源量，依次為0.4643 億m3、0.3548 億m3、1.234 億m3和0.5956 億m3，分別占全市總量的17.5%、13.4%、46.6%和22.5%。各水資源區(qū)地表水資源量平均值情況見表2。

表2 淮北市各水資源區(qū)地表水資源量情況表

2.2 地下水資源狀況

2015 年全市地下水資源量4.101 億m3，其中平原區(qū)地下水資源量3.838 億m3，山丘區(qū)地下水資源量0.2851 億m3，平原區(qū)與山丘區(qū)間重復(fù)計算水量0.0217 億m3。2015 年全市地下水資源量與2014 年相比少17.2%，較多年平均少23.4%。

蕭濉新河區(qū)、南沱河區(qū)、包澮河區(qū)和澥河區(qū)2015 年地下水資源量，依次為1.093 億m3、0.7324 億m3、1.552 億m3和0.7236 億m3，分別占全市總量的26.7%、17.9%、37.8%和17.6%。各水資源分區(qū)地下水資源量與上年和多年平均值比較情況見表3。

表3 2015 年淮北市水資源分區(qū)地下水資源量與上年和多年平均值比較

2.3 水資源總量

2015 年全市水資源總量為5.929 億m3（地表水資源量2.649+地下與地表水資源不重復(fù)量3.280），比上年少13.1%，較多年平均值少28.9%。按常住人口計算，全市當(dāng)年人均水資源量約272 m3。蕭濉新河區(qū)、南沱河區(qū)、包澮河區(qū)和澥河區(qū)2015 年水資源總量，分別為1.344 億m3、0.9566 億m3、2.453 億m3和1.175 億m3，分別占全市總量的22.7%、16.1%、41.4%和19.8%。

根據(jù)《淮北市水資源及開發(fā)利用調(diào)查評價》[1]，淮北市多年平均水資源總量為8.550 億m3，為當(dāng)?shù)亟邓纬傻牡乇砗偷叵庐a(chǎn)水量，即地表徑流量與降水入滲補給量之和，保證率為50%、75%、95%年份的水資源總量分別為8.045 億m3、6.320 億m3、4.094 億m3?；幢笔泻恿魉递^發(fā)育，自北向南依次分布有閘河、龍岱河、蕭濉新河、王引河、南沱河、澮河、澥河、北淝河等，多年平均地表水入境水量4.22 億m3，出境水量6.89 億m3。

3 項目取用水合理性分析

項目位于臨渙工業(yè)園區(qū)，且供水水源屬生產(chǎn)水，距離淮北市區(qū)較近。綜合考慮確定本項目水源論證分析范圍為淮北市，面積2741 km2。本項目水源來自臨渙水務(wù)公司，臨渙水務(wù)公司以淮水北調(diào)水源為補充水源，目前水源主體工程實施完成，已經(jīng)通過驗收，輸水流量3 m3/s，最大年調(diào)水量7630 萬m3。

3.1 項目取水合理性分析

依據(jù)《建設(shè)項目水資源論證導(dǎo)則》（GBT 35580-2017）有關(guān)水資源論證分類分級指標(biāo)[2]，本項目取水量130 萬m3/a，日取水量0.3824 萬m3（年工作340 d），取水水源個數(shù)為1。根據(jù)《安徽省人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)安徽省實行最嚴(yán)格水資源管理制度考核辦法的通知》（皖政辦[2013]49 號），淮北市2015 年度的用水總量控制指標(biāo)為5.420 億m3，2014 年全市用水總量4.831 億m3，2015 年全市用水總量4.585 億m3，較2015 年用水總量控制指標(biāo)相比尚有0.589 億m3和0.835 億m3的余量，因此，本項目取用水量滿足淮北市用水總量控制指標(biāo)要求[3]。

本項目生產(chǎn)用水各環(huán)節(jié)排水進一步處理并充分利用，最大限度的減少了新水的取水量。根據(jù)項目設(shè)計報告[4]，本項目單位發(fā)電取水量為16.092 m3/（萬kW·h），滿足《安徽省行業(yè)用水定額》（DB 34T679-2014）要求[5]；單位裝機取水量0.516 m3/（s·GW），滿足裝機取水量定額指標(biāo)中≤1 的要求。工業(yè)用水重復(fù)利用率達到96.72%，蒸汽冷凝水回用率為100%，項目用水指標(biāo)優(yōu)于國內(nèi)同類相近規(guī)模項目的用水量，用水水平較為先進，符合用水效率控制指標(biāo)。

3.2 項目用水合理性分析

干熄焦余熱發(fā)電裝置排水與安徽臨渙化工有限責(zé)任公司現(xiàn)有的給排水系統(tǒng)相連接，其中，電站項目生活用水納入臨渙焦化二期工程給排水系統(tǒng)統(tǒng)一考慮，因此，本文僅論證電站項目生產(chǎn)用水。項目年生產(chǎn)補充水量130 萬m3。建設(shè)項目給水系統(tǒng)分為循環(huán)冷卻水、除鹽水系統(tǒng)用水、生活系統(tǒng)用水。

3.2.1 循環(huán)冷卻水

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用帶冷卻塔的二次循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，單元制供水。循環(huán)水泵站與干熄焦循環(huán)水泵站合并設(shè)計，兩套系統(tǒng)循環(huán)水供水泵分開設(shè)計，循環(huán)水回水加壓泵及冷卻塔合并設(shè)計。干熄焦及熱電站循環(huán)水系統(tǒng)包括兩部分，一部分為干熄焦設(shè)施、干熄焦鍋爐、除塵地面站等用水，另一部分為本期工程新建的一臺容量為12 MW 的背壓式汽輪機組冷卻用水。

根據(jù)《安徽省行業(yè)用水定額》（DB 34T679-2014）[5]，干熄焦設(shè)施、干熄焦鍋爐、除塵地面站等用水量為172.6 m3/h，供水壓力為0.50 MPa。汽輪發(fā)電機組冷卻用水量為397 m3/h，供水壓力為0.3 MPa，循環(huán)水總水量為569.6 m3/h。生產(chǎn)用水至廠至焦化一期酚氰處理站處理后回收利用，不外排。

3.2.2 除鹽水系統(tǒng)用水

燃機電站余熱鍋爐實際耗用原水量約為140 m3/h，經(jīng)原水箱增壓后的原水通過陽離子交換器使大部分陽離子去除后進中間水箱，除碳后再輸送至陰離子交換器去除大部分陰離子，再經(jīng)過混床處理進一步除鹽，使其達到電站鍋爐用水水質(zhì)要求。經(jīng)采用除鹽設(shè)備處理后具備產(chǎn)出約140 m3/h 的除鹽水供鍋爐使用。本系統(tǒng)不消耗水，產(chǎn)生蒸汽140 m3/h 發(fā)電后蒸汽供至廠內(nèi)各生產(chǎn)用戶用汽。

3.2.3 生活系統(tǒng)用水

生活用水系統(tǒng)主要為沖廁、洗手用水，員工飲用水均為桶裝純凈水，不包括在本項目取水范圍內(nèi)。生活用水通過生活給水管網(wǎng)送至二期發(fā)電項目區(qū)，損耗0.2 m3/h，其余0.8 m3/h 排至集水井，進入廠內(nèi)生化站處理，作為熄焦用水，不外排。

建設(shè)項目在設(shè)計中利用臨渙水務(wù)股份有限公司水作為本項目工程生產(chǎn)補給水源，符合國家節(jié)約水資源，優(yōu)化水資源配置，提高水資源利用效益的政策。項目單位發(fā)電量取水量16.092 m3/（萬kW·h），單位裝機取水量為0.516 m3/（s·GW），工業(yè)用水重復(fù)利用率96.72%，均符合同行業(yè)用水指標(biāo)要求。項目年取用水總量130 萬m3是合理的。

4 結(jié)論

綜上所述，淮北礦業(yè)煤焦化綜合利用二期工程配套干熄焦12 MW余熱發(fā)電項目取用水方案基本合理，項目取水、退水對區(qū)域水資源及其他用水戶影響較小，為將不利影響降至最低程度，在促進當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展的同時，保障區(qū)域水資源的可持續(xù)利用，必須在項目建設(shè)過程中采取相應(yīng)的水資源保護措施。并建議在取水口安裝計量裝置，并加強用水定額及用水標(biāo)準(zhǔn)率定，以保證用水量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及水行政主管部門對區(qū)域水資源統(tǒng)一管理。