350 MW火電機(jī)組全廠水平衡試驗(yàn)分析研究

張 然

(國(guó)家能源集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司沈陽(yáng)分公司,沈陽(yáng)110000)

0 引 言

當(dāng)前中國(guó)水資源面臨的形勢(shì)依然嚴(yán)峻,水資源短缺、水污染嚴(yán)重、水生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題已成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸[1-2],燃煤電廠為了實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)減少電力生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放而淘汰或者升級(jí)落后煤電機(jī)組,其結(jié)果會(huì)使冷卻系統(tǒng)的用水量大大増加[3]。水資源分級(jí)利用及水污染防治技改過(guò)程中,需協(xié)同考慮的一個(gè)重要問(wèn)題就是污泥處理,電廠應(yīng)高度重視,妥善處理,避免造成二次污染[4]。在脫硫系統(tǒng)水平衡、石灰石供應(yīng)系統(tǒng)、氧化空氣系統(tǒng)、漿液循環(huán)泵組合運(yùn)行等方面進(jìn)一步挖掘脫硫系統(tǒng)節(jié)水及節(jié)能潛力[5],在國(guó)家要求提高水資源利用效率、控制污水排放的背景下,開(kāi)展火電廠廢水處理及回用具有重要意義[6]。水平衡法是對(duì)節(jié)水工作進(jìn)行科學(xué)管理且行之有效的方法[7],通過(guò)水平衡試驗(yàn)工作,可以清晰地描繪出火力發(fā)電廠水系統(tǒng)概況。在此基礎(chǔ)上,依據(jù)測(cè)試的各項(xiàng)數(shù)據(jù),制定出切實(shí)可行的節(jié)水措施,從而達(dá)到節(jié)水、節(jié)能、減排,降低生產(chǎn)成本,提高發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)社會(huì)效益的目的。

以某火力發(fā)電廠2臺(tái)350 MW機(jī)組為例,基于DL/T 606.5—2009《火力發(fā)電廠能量平衡導(dǎo)則(第5部分:水平衡試驗(yàn))》[8],通過(guò)對(duì)該廠各個(gè)系統(tǒng)取水、耗水、用水進(jìn)行測(cè)試,開(kāi)展全廠水平衡分析,并根據(jù)分析結(jié)果提出改進(jìn)與建議。

1 主供水系統(tǒng)狀況

1.1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為帶煙氣排放的自然通風(fēng)冷卻塔閉式循環(huán)供水系統(tǒng)。每臺(tái)機(jī)組配有1座自然通風(fēng)冷卻塔、2臺(tái)循環(huán)水泵。2臺(tái)機(jī)組共用1座布置在冷卻塔附近的循環(huán)水泵房。循環(huán)水系統(tǒng)采用擴(kuò)大單元制,熱季每臺(tái)機(jī)組2臺(tái)循環(huán)水泵定速運(yùn)行和1座冷卻塔全塔配水,冷季每臺(tái)機(jī)組1臺(tái)循環(huán)水泵低速運(yùn)行和1座冷卻塔內(nèi)區(qū)配水。

城市中水經(jīng)再生系統(tǒng)處理后的再生水作為冷卻塔的主要補(bǔ)水,另外淡水箱來(lái)水也作為循環(huán)水的補(bǔ)充水源之一。

冷卻塔的排污水一部分用于脫硫、輸煤沖洗等系統(tǒng)補(bǔ)水,另外一部分返回至原水池。

冷卻塔的蒸發(fā)和風(fēng)吹損失量是火電企業(yè)耗水最多的項(xiàng)目,占總新水量的70%以上。

1.2 化學(xué)除鹽水處理系統(tǒng)

如圖1所示,化學(xué)除鹽水處理系統(tǒng)水源為城市中水,來(lái)水經(jīng)過(guò)再生水系統(tǒng)、生水加熱器、生水箱、多介質(zhì)過(guò)濾器、超濾、反滲透、除鹽單元(陰陽(yáng)床、混床)處理合格后收集到除鹽水箱。

圖1 化學(xué)除鹽水處理系統(tǒng)流程圖

除鹽水由除鹽水泵分配給機(jī)組除鹽水用戶,其供給的用戶主要包括機(jī)組的熱力系統(tǒng)補(bǔ)水、閉式冷卻水補(bǔ)水、化學(xué)加藥間用水、精處理再生用水、尿素車間用水等。

1.3 燃料用水系統(tǒng)

燃料用水包括清水池、煤加工、煤輸送、沉淀池、凈水器等單元用水,燃料用水系統(tǒng)流程如圖2所示。

圖2 燃料用水系統(tǒng)流程

1.4 脫硫用水系統(tǒng)

脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝,系統(tǒng)補(bǔ)水水源包括:循環(huán)水排污水、過(guò)濾池來(lái)水、工業(yè)廢水處理系統(tǒng)來(lái)水等,作為石灰石制漿、濾布沖洗、脫硫設(shè)備冷卻水、除霧器沖洗水等,最終進(jìn)入脫硫吸收系統(tǒng),隨煙氣蒸發(fā)和石膏帶走消耗。脫硫用水系統(tǒng)流程如圖3所示。

圖3 脫硫用水系統(tǒng)流程

1.5 消防水系統(tǒng)

全廠設(shè)置有獨(dú)立的消防栓供水系統(tǒng)。消防水取自生消水泵房,消火栓供水設(shè)備和自動(dòng)噴水滅火供水設(shè)備布置在此。消防管網(wǎng)的穩(wěn)壓和補(bǔ)水由穩(wěn)壓水泵提供,消防用水系統(tǒng)流程如圖4所示。

圖4 消防用水系統(tǒng)流程

1.6 深度處理系統(tǒng)

再生水深度處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模為凈產(chǎn)水總量1 900 t/h,主系統(tǒng)設(shè)置了2座出力為1 050 m3/h的機(jī)械加速澄清池和6臺(tái)380 m3/h的變孔隙濾池。

循環(huán)水排污水深度處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模為凈產(chǎn)水量為1 050 t/h,主系統(tǒng)設(shè)置了1座出力為1 050 m3/h 的機(jī)械加速澄清池和3臺(tái)380 m3/h的變孔隙濾池。

再生水深度處理系統(tǒng)和循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)的機(jī)加池可以互為備用。

2 電廠水平衡試驗(yàn)與評(píng)價(jià)

該廠采用冷卻塔循環(huán)冷卻水供水方式,火力發(fā)電廠全廠水平衡圖如圖5所示。

圖5 全廠水平衡系統(tǒng)圖

2.1 全廠用水情況指標(biāo)

根據(jù)水平衡測(cè)試結(jié)果,將全廠用水系統(tǒng)劃分為14個(gè)用水單元,并對(duì)實(shí)際新鮮水量、串用水量、回用水量、循環(huán)水量、消耗水量、排水量等情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。電廠各系統(tǒng)水狀況分析見(jiàn)表1。

表1 電廠各系統(tǒng)水狀況分析表

2.2 水務(wù)管理現(xiàn)狀及技術(shù)指標(biāo)

電廠水務(wù)管理技術(shù)指標(biāo)代表著全廠用水系統(tǒng)當(dāng)前水務(wù)管理水平,電廠水務(wù)管理現(xiàn)狀及有關(guān)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 電廠水務(wù)管理現(xiàn)狀及有關(guān)技術(shù)指標(biāo)

3 問(wèn)題分析

1)廢水復(fù)用率低。工業(yè)廢水經(jīng)處理后外排水量為43.7 m3/h,廢水復(fù)用率僅為27.3%。

2)消防水消耗量大。試驗(yàn)期間,消防水的消耗量為21 m3/h,初步判斷為消防水管網(wǎng)滲漏導(dǎo)致,存在一定的消防安全隱患。

3)水量計(jì)量?jī)x表不齊全。部分流量計(jì)顯示不穩(wěn)定或與實(shí)際流量偏差較大,部分有必要安裝的表計(jì)未安裝,統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表3。

表3 電廠流量計(jì)問(wèn)題統(tǒng)計(jì)表

4)生活水有浪費(fèi),部分衛(wèi)生間存在長(zhǎng)流水現(xiàn)象。

4 結(jié) 語(yǔ)

1)加強(qiáng)消防水管網(wǎng)檢修工作,減少消防水消耗量,降低取水量,消除消防系統(tǒng)安全隱患。

2)提高制備淡水的反滲透工藝水平,建議提高反滲透工藝的處理能力,提升循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行靈活性。

3)提高流量計(jì)的配置率,加強(qiáng)機(jī)組關(guān)口流量計(jì)的維護(hù)和校驗(yàn),建立水務(wù)管理監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)主要供、排水系統(tǒng)流量(關(guān)口流量計(jì))的監(jiān)視和數(shù)據(jù)記錄,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除電廠的非正常用水。

4)做好生活用水設(shè)備定期檢查、維修工作,杜絕長(zhǎng)流水現(xiàn)象。

5)建議反滲透的濃排水作為脫硫系統(tǒng)工藝水,不足部分由循環(huán)水的排污水補(bǔ)充,避免廢水外排。