火電廠節(jié)水降耗措施

1、火電廠節(jié)水降耗措施2008年4月電力環(huán)境保護(hù)第24卷第2期火電廠節(jié)水降耗措施discussiononwatersavingandconsumptionreductionmeasuresinthermalpowerplants康亮,王俊有(1.天津天鐵煉焦化工有限公司,天津300162;2.華北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院,河北保定071003)摘要:火電廠是耗水大戶,隨著水資源的日漸匱乏及環(huán)保法律的日趨嚴(yán)格,合理利用水資源,已成為火電廠面臨的緊迫任務(wù).在對(duì)國(guó)內(nèi)用水指標(biāo)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,提出改造火電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和除灰渣系統(tǒng),建立廢水回收利用系統(tǒng),完善水務(wù)管理等節(jié)水措施,為火電廠的節(jié)水降耗和安全

2、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供理論指導(dǎo).關(guān)鍵詞:火電廠;廢水回用;水務(wù)管理;節(jié)水降耗abstract:thermalpowerplantsarethegiantwaterconsumers,alongwiththewatershoagebeingmoreseriousandtheenvironmentalprotectionlawbeingstricter,itisahardtasktorthermalpowerplantstousewaterration?ally.thewaterindicatorsofthermalpowerplantsinourcountareanalyzedbriefly.thepre

3、sentmodificationofcoolingwatersystemandashremovalsystem,recyclingsystemofwastewaterandotherwatersavingmeasuresareproposedbasedontheanalysis.thetheoreticalguidanceforthepowerplantswatersaving.con-sumptionreductionandsafeoperationareprovided.keywords:thermalpowerplant;reuseofwastewater;watermanagement

4、;watersaving中圈分類號(hào):x703.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b文章編號(hào):10094032(2008)0204004我國(guó)水資源總量為28124億nl,居世界第六位,但人均水資源占有量?jī)H2170m,是世界人均水平的1/4,屬于貧水國(guó).由于季節(jié)性氣候和地區(qū)的影響,我國(guó)的水資源分布也極不平衡,尤其是我國(guó)黃河流域及以北的一些地區(qū),人均占有水資源只有長(zhǎng)江流域及以南地區(qū)的1/4.但是,70%以上的煤炭基本上分布在黃河流域及以北地區(qū).水資源的匱乏,已嚴(yán)重影響火電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行.全國(guó)水資源公報(bào)和行業(yè)統(tǒng)計(jì)顯示:全國(guó)火電用水量占工業(yè)用水量的45%,火力發(fā)電耗水量為3.13.5kg/(kw?h),火電消耗的水量是原

5、煤的6倍左右,年排工業(yè)廢水約占全國(guó)工業(yè)排放量的10%33.火電廠是用水,排水大戶,且耗水指標(biāo)高于國(guó)外先進(jìn)水平(發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)電水耗為2.52kg/(kw?h),南非發(fā)電廠水耗為1.25kg/(kw?h).隨著水資源的短缺,水價(jià)和排污費(fèi)的提高,廢水排放控制的日趨嚴(yán)格,火電廠節(jié)水問(wèn)題已成為當(dāng)務(wù)之急.完善水務(wù)管理,優(yōu)化循環(huán)用水系統(tǒng),降低耗水指標(biāo),加強(qiáng)廢水治理和廢水資源化利用,對(duì)于火電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及可持續(xù)發(fā)展有著重要的社會(huì),環(huán)境和經(jīng)濟(jì)意義.401火電廠用水現(xiàn)狀火電廠以水為工質(zhì),水在系統(tǒng)中流動(dòng),必然存在著用水,排水,廢水的回收處理和再利用等過(guò)程.根據(jù)國(guó)家電力公司調(diào)查,截至2000年底,火電廠主要耗水指標(biāo)與

6、國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平對(duì)比見(jiàn)表1.從表1可知:國(guó)內(nèi)火電廠平均裝機(jī)耗水率(b)約為國(guó)外和國(guó)內(nèi)典型電廠耗水率的2倍;平均重復(fù)利用率(砂)約為國(guó)內(nèi)典型機(jī)組的2/3;國(guó)內(nèi)典型電廠的單容補(bǔ)水量()和單容排水量(p)高于國(guó)外典型電廠的水平;平均濃縮倍率()約為國(guó)內(nèi)典型電廠的1/2,約為國(guó)外典型電廠的1/71/3;國(guó)內(nèi)電廠的灰水回用率(r,)約為國(guó)外水平的1/2;平均水資源利用率()約為國(guó)內(nèi)外典型電廠的1/2.由以上數(shù)據(jù)對(duì)比可知:國(guó)內(nèi)火電廠平均耗水指標(biāo)中的b,b,p值都較高,而,k,r,叼值卻較小,主要體現(xiàn)在火電廠的高耗水率和低重復(fù)利用率,即高補(bǔ)水率和外排率,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的低濃縮倍率,水力除灰系統(tǒng)的灰水低回用率.

7、這說(shuō)明國(guó)內(nèi)大部分火電廠的水務(wù)管理和水資源的利用率與國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平相比尚存在較大的差距,也說(shuō)明火電廠節(jié)水潛力巨大.2008生康亮等:火電廠節(jié)水降耗措施第2期2火電廠水務(wù)管理和節(jié)水措施耋量薹在火fgf,tg中,循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)給水為50%系統(tǒng)和廢水回收再利用系統(tǒng).典型節(jié)水技術(shù)在國(guó)內(nèi)80%,水力輸灰用水20%40%,鍋爐補(bǔ)給水2%火fgl-”的應(yīng)用情況見(jiàn)表2.表1火電廠平均節(jié)水指標(biāo)與國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平對(duì)比循環(huán)水處理4.27大同發(fā)電公司2x200混合式間接空冷系統(tǒng)65空冷漳山發(fā)電公司2x300機(jī)械通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)75高濃縮倍率西柏坡電廠4x300分段濃縮串聯(lián)使用水處理262.1改造循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)2.1.

8、1合理提高濃縮倍率根據(jù)國(guó)家電力公司調(diào)查,2000年火電廠循環(huán)冷卻水的濃縮倍率平均在2.2左右,其中濃縮倍率低于1.5的占30%以上,濃縮倍率為1.52的占20%,濃縮倍率為23的火電廠占30%,濃縮倍率大于3的火電廠在20%以下.濃縮倍率是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行管理的一項(xiàng)重要控制參數(shù),同時(shí)還能減少系統(tǒng)中阻垢劑,緩蝕劑的補(bǔ)充量.但是,高濃縮倍率對(duì)新鮮水和循環(huán)水的處理提出了更高的要求,從而增加了水處理費(fèi)用.一般應(yīng)根據(jù)節(jié)水要求,水處理技術(shù)等進(jìn)行綜合分析確定,通常最佳濃縮倍數(shù)為45.從以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知,我國(guó)80%以上火電廠的濃縮倍率低于最佳濃縮倍率.圖1是濃縮倍率與節(jié)水指標(biāo)的關(guān)系.由圖1可以看出:隨著循環(huán)

9、冷卻水濃縮倍率由1.5增大到5,冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水率(y.),排污率(y.)和相對(duì)節(jié)水率(y,)都急劇下降;當(dāng)濃縮倍率由5再增大時(shí),補(bǔ)水率,排污率和相對(duì)節(jié)水率下降比較平緩.因此,適當(dāng)提高火電廠的濃縮倍率,可顯著降低耗水指標(biāo),其措施有:(1)采用效果較好的防垢,防腐藥劑及加酸處理或利用石灰加酸處理技術(shù)以及弱酸樹(shù)脂處理技術(shù),將發(fā)電廠的循環(huán)水濃縮倍率提高到3以上.(2)采用循環(huán)水分級(jí)濃縮串聯(lián)補(bǔ)水技術(shù).00100.00800020155101520253035值圖1濃縮倍率與節(jié)水指標(biāo)的關(guān)系曲線4100蠖瓣*2.0o8年4月電力環(huán)境保護(hù)第24卷第2期2.1.2提高冷卻塔效率,降低循環(huán)冷卻水用量火電廠耗水主

10、要是冷卻塔水量損失(約為全廠耗水的70%),包括蒸發(fā)損失,風(fēng)吹損失和排污損失.冷卻塔損失水量的大小主要取決于循環(huán)水量的大小.實(shí)際運(yùn)行中,冷卻塔經(jīng)常偏離設(shè)計(jì)條件,出塔水溫度高于設(shè)計(jì)值導(dǎo)致真空下降,機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低;如果維持機(jī)組經(jīng)濟(jì)性不變,必須增大循環(huán)水總量.表3給出了6種容量機(jī)組因?yàn)槔鋮s塔的冷卻能力降低,造成出塔水溫度升高1時(shí)對(duì)滿負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性的影響.為了提高冷卻塔效率,減少循環(huán)冷卻水用量,可以采取以下措施:(1)將水泥填料更換為高性能塑料填料,瓷嘴瓷碟噴淋裝置更換為塑料反射型噴淋裝置.(2)加強(qiáng)維護(hù),定期對(duì)冷卻塔進(jìn)行清理,修復(fù)損壞設(shè)備,更換已損壞的填料和噴淋裝置,保證有效的淋水面積和淋水密度.(3)

11、加裝收水器,減少風(fēng)吹損失.(4)冷卻塔水池設(shè)置水位計(jì),將水位信號(hào)與弱酸處理系統(tǒng)聯(lián)鎖,根據(jù)水池水位的高低,相應(yīng)增減弱酸處理系統(tǒng)水量.(5)冷卻塔補(bǔ)水管設(shè)置定水位控制閥門,避免循環(huán)水溢流.表36種容量機(jī)組出塔水溫升高l的經(jīng)濟(jì)性變化2.1.3在富煤缺水地區(qū)采用空冷機(jī)組空冷系統(tǒng)也稱為干式冷卻系統(tǒng),是利用高效散熱的空氣冷卻翅片管組裝而成的散熱器把熱量傳遞給大氣,使汽輪機(jī)排汽得以冷凝.空冷系統(tǒng)可分為:直接空冷,帶混合式凝汽器的間接空冷和帶表面式凝汽器的間接空冷.空冷系統(tǒng)的耗水極少,跟同容量的濕冷機(jī)組相比,其冷卻系統(tǒng)本身就可節(jié)水97%以上,全廠性節(jié)水70%以上,200mw機(jī)組節(jié)水率約65%;300mw機(jī)組節(jié)

12、水率約70%;600mw機(jī)組節(jié)水率約為75%,個(gè)別可達(dá)90%.這些技術(shù)已在國(guó)內(nèi)得到較好的應(yīng)用,如大同第二發(fā)電廠5,6號(hào)機(jī)組,內(nèi)蒙豐鎮(zhèn)電廠4x200mw機(jī)組,太原第二熱電廠3x200mw機(jī)組.空冷系統(tǒng)適合于嚴(yán)重缺水,燃煤價(jià)格低廉的電廠.因?yàn)榛痣娍绽錂C(jī)組固然可使全廠性節(jié)水率達(dá)到65%及以上,但干式冷卻塔的造價(jià)為常規(guī)冷卻塔的24倍,由于冷卻效率差,汽輪機(jī)背壓較高,電廠效率相應(yīng)降低(約5%),供電煤耗增加4%5%,導(dǎo)致發(fā)電成本猛增;夏季氣溫高時(shí),通常還要降低運(yùn)行出力.所以,是否采用該技術(shù),應(yīng)綜合考慮各種影響因素.近年來(lái)國(guó)內(nèi)外都在研究和發(fā)展干/濕式綜42合冷卻系統(tǒng),干濕兩部分的比例根據(jù)電廠所在地的缺水情

13、況和氣候條件決定.2.1.4沿海采用海水直流冷卻或海水淡化技術(shù)在直流冷卻水系統(tǒng)中,冷卻水僅僅通過(guò)換熱設(shè)備一次,用過(guò)后就被排放掉,而排出水的溫升很小,水中各種礦物質(zhì)和離子含量基本保持不變.由于直流冷卻系統(tǒng)無(wú)蒸發(fā),風(fēng)吹和排污等損失,其耗水量較同容量的循環(huán)冷卻電廠少得多,并且該系統(tǒng)投資少,操作簡(jiǎn)便.2.2改造除灰,除渣系統(tǒng)火電廠水力除灰,除渣系統(tǒng)是僅次于濕冷系統(tǒng)的另一大用水系統(tǒng).據(jù)統(tǒng)計(jì),全國(guó)火電廠沖灰用水量為9.8億m,除灰場(chǎng)的蒸發(fā)和滲漏損失外,年沖灰水排放量約3.4億m,年罰款金額近3000萬(wàn)元;另外,沖灰水的水質(zhì)較差,處理費(fèi)用高,難以回收利用,并會(huì)造成地下水和地表水的二次污染,灰渣與水接觸后失去

14、活性而無(wú)法綜合利用;灰水中氧化鈣含量很高,系統(tǒng)結(jié)垢嚴(yán)重.因此,將沖灰水回收利用,既可節(jié)約用水,又可保護(hù)環(huán)境.2.2.1降低灰水比節(jié)約沖灰水的技術(shù)核心是降低灰水比,提高灰2008籃康亮等:火電廠節(jié)水降耗措施第2期漿濃度,除灰渣系統(tǒng)采用灰渣分除,除灰系統(tǒng)采用高濃度水力除灰,灰水比為1:11:4.2.2.2干式除灰,除渣系統(tǒng)采用干式除灰,除渣系統(tǒng)可以完全不用水,這種技術(shù)產(chǎn)生的粉煤灰和爐渣均可回收利用.干式除灰分為正壓,低正壓,負(fù)壓氣力除灰系統(tǒng)和各種機(jī)械除灰系統(tǒng)等,也可采用氣力+機(jī)械聯(lián)合除灰系統(tǒng).目前,應(yīng)用較多的是正壓輸灰系統(tǒng).干式機(jī)械除渣系統(tǒng)主要由機(jī)械除渣,負(fù)壓氣力輸送與渣倉(cāng)三部分構(gòu)成,整個(gè)除渣及輸

15、送過(guò)程均不用水,且還能將冷空氣加熱到300400ci=,回收了爐渣中的熱量,從而提高了鍋爐效率.2.3建立廢水回收利用系統(tǒng)2.3.1廢水的綜合治理和回收利用火電廠是用水大戶,并且有相當(dāng)數(shù)量的工業(yè)排水,因此,將火電廠工業(yè)廢水處理后達(dá)標(biāo)排放或回收利用,可以減少?gòu)U水對(duì)環(huán)境的污染.廢水回收處理方式有分散處理和集中處理兩種,對(duì)于單機(jī)容量600mw的發(fā)電廠宜設(shè)置廢水集中處理設(shè)施.由于集中處理具有設(shè)施完善,處理后的水質(zhì)好,便于運(yùn)行管理等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)逐漸被電廠接受,如寶鋼電廠,外高橋電廠,三河發(fā)電廠等均采用集中處理方式.由于電廠廢水水質(zhì)復(fù)雜,各生產(chǎn)設(shè)備及系統(tǒng)用水水質(zhì)不一,因此,不同的廢水應(yīng)采取不同的處理方法.2

16、.3.2利用城市中水作循環(huán)冷卻水以不同水源作為循環(huán)冷卻水的處理費(fèi)用也不同,當(dāng)系統(tǒng)濃縮倍數(shù)為2.0時(shí),中水處理費(fèi)為0.48元/t,自來(lái)水為0.54元/t;濃縮倍數(shù)為5.0時(shí),中水為0.35元/t,自來(lái)水0.65元/t.可見(jiàn),采用中水回用作循環(huán)水補(bǔ)充水比用自來(lái)水更具優(yōu)勢(shì).城市污水經(jīng)凈化處理后用作火電廠循環(huán)冷卻水,在國(guó)外早有先例,如美國(guó)西南部地區(qū)幾個(gè)主要火電廠普遍采用城市污水作為循環(huán)冷卻水;華能北京熱電廠在我國(guó)率先將城市污水處理廠的達(dá)標(biāo)排放水加以處理后用于機(jī)組的循環(huán)冷卻水,年利用量達(dá)到1000萬(wàn)m.2.4完善水務(wù)管理加強(qiáng)火電廠的水務(wù)管理,也是實(shí)現(xiàn)火電廠節(jié)水降耗的一項(xiàng)重要措施.(1)配備用水流量計(jì).全

17、廠各種主要用水系統(tǒng)的計(jì)量應(yīng)裝設(shè)一級(jí)(進(jìn)廠水)儀表(計(jì)量瞬時(shí)流量與累計(jì)流量),其監(jiān)測(cè)率應(yīng)達(dá)100%;全廠各車間用水系統(tǒng)的計(jì)量應(yīng)裝二級(jí)(生產(chǎn)用水)儀表,其監(jiān)測(cè)率為95%:全廠各用水設(shè)備的用水計(jì)量應(yīng)裝設(shè)三級(jí)(生活用水)儀表,其監(jiān)測(cè)率為90%.(2)流量計(jì)的定期校正.用水流量計(jì)的流量精度應(yīng)不低于2.5%;排水流量計(jì)的流量精度應(yīng)不低于5.0%.(3)定期進(jìn)行全廠水平衡測(cè)試,編制全廠水量平衡圖,水用戶流程圖與分布圖,記錄用戶的用水狀況,根據(jù)實(shí)際情況下達(dá)用水指標(biāo),定期進(jìn)行考核,超額罰款.(4)視全廠的水平衡情況,不同水質(zhì)的水進(jìn)行梯級(jí)使用,使全廠用水合理化,最小化.3結(jié)語(yǔ)我國(guó)火電廠是主要用水,排水大戶,并且耗

18、水指標(biāo)與國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平有較大差距,在水資源日漸匱乏及環(huán)保法律日趨嚴(yán)格的新形勢(shì)下,作者提出了合理提高濃縮倍率,提高冷卻塔效率,采用空冷機(jī)組,采用海水直流冷卻水系統(tǒng)或海水淡化技術(shù),廢水回收利用和利用城市中水等多項(xiàng)節(jié)水措施,為國(guó)內(nèi)火電廠的節(jié)水改造和水務(wù)管理提供理論指導(dǎo),對(duì)于火電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及可持續(xù)發(fā)展有著重要的社會(huì),環(huán)境和經(jīng)濟(jì)意義.參考文獻(xiàn):1李青,公維平.火力發(fā)電廠節(jié)能和指標(biāo)管理技術(shù)m.北京:中國(guó)電力出版社,2006.2王起.在富煤缺水的陜北地區(qū)建設(shè)節(jié)水型火電廠j.中國(guó)科技信息,2005,(15):211.3劉振強(qiáng).電廠節(jié)水重要舉措j.電力設(shè)備,2006,7(9):100一l01.4楊東方.火電廠節(jié)水問(wèn)題探討j.熱力發(fā)電,1991,(2):4052.5張貴祥,董建國(guó),李志民,等.火電廠節(jié)水治污新工藝一循環(huán)水分級(jí)濃