1 000 MW级超超临界燃煤机组节水设计措施与节水优化途径.pdf

9 0 2 0 0 8 年1 1 月 江苏电机工程 J i a n g s uE l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g 第2 7 卷增刊 1O O OM W 级超超临界燃煤机组 节水设计措施与节水优化途径 黄校春 国电泰州发电有限公司，江苏泰州2 2 5 3 2 7 摘要水资源问题已成为我国实现可持续发展战略过程中必须认真解决的重大问题。简要阐明我国燃煤火电厂用 水、排水情况。通过介绍国电泰州发电有限公司一期工程2 台10 0 0 M W 级超超临界燃煤机组用水、节水设计情况，分 析了其实际运行效果、节水情况，探讨了节水优化途径，为大型火电厂合理用水、科学管水、正确节水提供分析参考。 关键词l0 0 0 M W ；节水；设计；优化；途径 中图分类号T l Q 2 3 ．5 文献标识码B 文章编号1 0 0 9 一0 6 6 5 2 0 0 8 S 卜0 0 9 0 0 4 1 我国燃煤火电厂用水、排水概况 水资源问题已成为我国实现可持续发展战略 过程中必须认真解决的重大问题。一方面，不节水 就意味着不节能．意味着浪费能源、资源；另一方 面．随着用水的日益紧张，凡是向江河湖泊取水国 家均要收取一定的水资源费。 火力发电厂一直是我国工业的耗水大户。据统 计．2 0 0 0 年全国火力发电厂取水总量约为8 4G m 3 。 淡水取水量约为5 8 ．6G m ，．我国火力发电厂平均装 机耗水率为1 ．3 3m 3 ／G W ．而发达国家的装机耗水率 仅为O ．7m 3 ／G W ，相当于每年多耗水4 0 亿m 3 。由此 可见．节水潜力很大。2 0 0 3 年1 月6 日，国家经贸委 和国家标准化管理委员会联合发布了火力发电厂 取水定额 G B 厂r1 8 9 1 6 ．1 2 0 0 2 。因此，积极采取 有效措施，提高水的综合利用率，节水用水，已成为 火力发电企业的必然选择⋯。开展电厂节水工作必 须详细分析用水系统的各部分水量、用水特点、用 水损失、排水量及排水水质。火电厂用水一般可分 为冷却水、冲 渣 水、锅炉补给水、生活消防水、工 业水、其他用水等⋯。冷却水一类为间接冷却水，主 要用于凝汽器、冷油器、发电机氢气冷却器、辅机冷 却器等设备。通过热交换器冷却，冷却水基本不受 传热介质污染．其对水质的要求是不腐蚀、不结垢； 另一类是直接冷却水．如轴承冷却水。冲灰渣水则 对水质要求不高。火电厂废水按其来源可分为生活 污水、化学废水、灰水、工业冷却水等；按污染物性 质可分为酸碱废水、含悬浮物废水、含重金属废水、 含油废水和生活废水等[ 。 210 0 0M W 级超超临界燃煤机组用水、节水 设计情况及措施 收稿日期2 0 0 8 0 7 2 0 国电泰州电厂一期工程为2 10 0 0M W 的超超 临界燃煤机组．电厂循环冷却水系统采用长江水作 为冷却水源的直流供水系统。原水预处理区的水源 为长江水．从循环水压力进水管接出。设计最大出力 为12 0 0m ，／h 。原水经过预处理。分别成为锅炉补给 水、工业水、消防水、生活水。 2 ．1 用水设计情况 1 生活用水量[ 2 】 按5 0 0 人计．则生活用水 包括食堂、浴室、宿舍 及绿化和清洁用水等 日用水量约为3 6 4 ．4m 3 ／d ．最 大小时用水量约8 6 ．8 9m Ⅶ。该用水量不包括绿化 用水。按电厂内主要为8 ～1 2h 内用水。平均可按小 时生活水约4 7m Ⅶ考虑。 2 生活、工业用水量[ 2 1 工程所需总淡水量7 9 2m Ⅶ中．回收利用水量 4 1 2m ，m ．回收率为5 2 ．7 ％，淡水耗水量为5 6 2m Ⅶ。 淡水耗量指标O ．0 7 8 1m 3 ／ s ．G W ，脱硫淡水耗量指 标0 ．0 3 l9 4m 3 ／ s ．G W ，包括脱硫淡水耗量指标 0 ．1 l O1m 3 ／ s G W ．淡水耗量指标均低于2 0 0 0 年示 范电厂耗水指标O ．1 2m 3 ／ s G W ，如表1 所示。 2 ．2 节水设计措施 贯彻节约用水的原则。采用循序供水方式，提高 水的重复利用率。用后分类收集、分类处理。根据各 用水点对水质的要求．将用水水质要求高的用水系 统的排水作为对水质要求低的用水系统的给水．做 到一水多用、综合利用、重复使用。 各专业在要求所需的用水量时均应按节水原 则执行，采用各种方法减少用水量．并且尽可能地 回用。重点考虑全厂排水优化利用热力系统的回 收利用。如煤场喷淋、栈桥冲洗、冲渣用水均采用回 用水。 1 采用了火电厂废水零排放系统。火力发电 厂各用水和排水系统，依其水量、水质情况。采用合 万方数据 黄校春10 0 0M W 级超超临界燃煤机组节水设计措施与节水优化途径9 1 理的流向，一水多用．重复利用、处理后再利用．以 及充分考虑“以废治废”等措施．不使废水外排入水 体．实现零排放。 2 采用了“无水生产工艺”气力除灰，飞灰处 理系统由输送系统和灰库系统组成。每台锅炉各设 一套独立的飞灰输送系统．2 台炉公用一套灰库系 统。飞灰输送采用正压浓相输送系统。连续运行。灰 库配置卸灰设备．用于干灰和调湿灰装车外运。 除渣系统用水采用闭式循环系统。除渣系统中 溢流水由每台炉设置的一座溢流水池收集．通过溢 流水泵输送到高效浓缩机进行澄清处理。经沉淀。 高效浓缩机上层水通过溢流堰溢流至贮水池．作为 除渣渣系统的水源．由系统中配置的冷渣水泵和冲 洗水泵，输送回底渣系统循环使用。 3 采用大容量超超I I 缶界火电机组，提高发电 效率．全厂热效率高、汽耗少、耗水少。国电泰州发电 有限公司一期工程采用三大主机中锅炉型号 H G 一2 9 8 0 ／2 6 ．1 5 一Y M 2 型。型式超超I 临界、一次中间 再热、变压运行、直管直流锅炉。汽机型号 C L N l 0 0 0 2 5 ．0 ／6 0 0 ／6 0 0 。型式凝汽式、超超临界、一 次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、八 级回热抽汽式。发电机型号L C H 1 1 0 0 2 7 三相同 步汽轮发电机。国内直流冷却供水系统2 3 0 0M W 机组设计水耗率≤0 ．2 0m 3 ／ s G W ．而2 l0 0 0M W 机组设计水耗率在0 ．1 2m 3 ／ s ．G W 以下[ 2 J 。 4 灰场除生活饮用水外．车辆、道路冲洗，干 灰场洒水等均采用回用水．电厂一期灰场小区还设 30 0 0m 3 综合水池一座．收集灰场上部雨水及车辆 冲洗水。以用于灰场及道路喷洒用水。 5 主厂房区域工业用、排水。主厂房内的工业 表1 生活、工业用水量表 万方数据 江苏 电机工程 服务水大部分采用除盐水闭式循环 热量通过水水 交换器由开式循环水带走 。 6 灰渣系统风机、空压机等冷却水送至回用 水池回用。 7 各类工业废水处理后。水质均满足工业用 水水质要求，并考虑回收重复利用。 8 炉底渣采用水力冲渣．经脱水仓回收后至 系统重复使用。 9 化学取样冷却水采用闭式循环。 1 0 针对超超临界机组对水质要求高的特点． 凝结水精处理系统采用前置过滤器．从而在机组启 动阶段，减少化学除盐水的排放。 1 1 煤场及栈桥冲洗排放水送至煤泥沉淀池 后，部分水经进一步处理后至系统重复使用。 1 2 作为电厂的节水措施，每台循泵的电机冷 却水 3 8 ．4m Ⅶ 和电机轴承润滑水 1 ．8m Ⅶ 的回 水，经厂区回收水管至原水预处理区内的回用水池． 以重复利用。循泵轴承润滑水 4 ．8m Ⅶ 回水由于是 无压排放，系统回收困难。最终排至附近雨水下水 道。紧急情况下，可用循泵自用水。 1 3 燃油罐区用、排水。用水量1 5m Ⅶ。该项 用水由厂区工业水系统供给。用水水质要求为工业 冷却水．排水为含油废水．经处理后可用作输煤系统 的冲洗、于灰场喷洒等用水。 1 4 设置疏水扩容器，将机组启、停及运行时 的管道疏水收集进疏水扩容器，然后进入凝汽器。以 便回收工质[ 3 J ． 1 5 设置汽机旁路，回收工质[ 3 J 。 1 6 锅炉设启动再循环泵，在锅炉启动和低负 荷时回收工质和热量【3 】。 1 7 锅炉冷态开式清洗时的冲洗水回收处理 后循环利用．节约用水[ 3 】。 1 8 将加热器事故疏水疏至疏水扩容器或除 氧器以回收工质[ 3 J ． 1 9 所有厕所冲洗阀全部采用节水阀，绿化用 水全部采用喷灌技术。 2 0 厂区工业水、工业回用水采用变频无负压 管网自动增压给水设备。 3 国电泰州10 0 0M W 级超超临界燃煤机组 运行用 排 水情况 3 ．1 用 排 水总体情况 1 国电泰州机组补水率在l ％以下．发电耗水 率在O ．2 0 4k ∥ k W ．h 以下。华能玉环公布资料表 明，其发电耗水率为0 ．1 9 6k ∥ k W ．h 。根据表2 资 料比较可知，目前国内超超临界燃煤机组发电耗水 率超过设计要求，达到国内先进水平。 表2 目前国内最新的有关电厂 用水设计指标要求一览表 注①单机容量≥3 0 0M w ；②海水直流供水系统。 2 工业回用水没有得到有效的综合利用。需 要综合、平衡利用。主要是工业回用水得不到有效 利用，水池经常性大量溢流，工业水利用率也不高 由此导致净水系统要大量制水，耗用大量净水剂。 3 一些对水质要求不高的用户．如刮板捞渣 机、脱硫工艺用水占用一部分工业水水量。 4 各节水设计措施得到落实，也存在一些问题。 3 ．2 存在的问题及处理建议 1 现场各专业跑、冒、滴、漏现象还较为普遍。 有设备本身的问题，有管理上的问题．要加大现场巡 检、整改力度。 2 要减少优化各用户的用水量。根据天气、季 节变化。积极调整各水用户的用量。如天气变冷，各 专业各工业用水用户要根据实际情况制订出减少工 业用水量的措施，节约工业用水。 3 精心监视、控制、调整工业水池、生活消防 水池、消防水池、工业回用水池等各水池、水箱液位。 保证不溢流。 4 消防水等供水未设流量计。需增加5 块流 量计；调整和维护好工业水、生活水、工业回用水等 流量计；加强对各水位计的校验、调整；以利于分析 用水情况，及时调整。 5 针对目前全厂工业回用水与工业水用量严 重不平衡，工业水用量很大．而工业回用水用量则很 小，造成工业回用水池大量溢流。进行如下技术改造 脱硫工艺水箱加接一路工业回用水，工业回用 水作为脱硫正常工艺用水，工业水作为备用。 将脱硫石灰石的磨制用水加接一路工业回用 水，正常情况下使用工业回用水，工业水作为备用。 将l 、2 号炉除渣浓缩池补水 工业水 分别加接 一路工业回用水，正常情况下使用工业回用水补水． 工业水作为备用。 万方数据 黄校春10 0 0M W 级超超临界燃煤机组节水设计措施与节水优化途径9 3 将1 、2 号炉刮板捞渣机的工业水补水改为工 业回用水。以上技术改造实施后．估计能节约工业水 2 0 0 ～3 0 0 饥l 。 今后．如进一步调整工业回用水池的运行方式． 将合格能用的工业回用水补充到工业水池中去。将 进一步提高工业回用水的重复利用率。 410 0 0M W 级超超临界燃煤机组节水优化 途径 4 ．1 节水管理措施 1 加强组织建设。建立节水工作网。成立水务 管理领导小组。全面指导、协调、管理、监督、考核全 厂的水务工作。定期召开水务管理会议。积极依靠 技术进步，优化制水工艺．调整设备运行方式，合理 利用废水．降低发电水耗。 2 制定全厂水务管理制度，开展水平衡试验． 编制全厂水量平衡图，摸清各水用户的用水状况．根 据实际情况下达用水指标，定期进行考核[ 4 ] 。 3 落实责任制，加强节水指标管理。要求公司 各有关部门严格执行节水措施。控制好节水指标。制 订用水管理制度及奖惩办法，强化用水指标的管 理和考核．将发电水耗率等指标层层分解到车间和 班组。 4 强化节约意识，形成全员节约的氛围。加强 节水宣传．增强员工节水意识。在厂内宣传媒体上 开辟建设节约型企业专栏．并通过举办演讲比赛、 节能电子签名等形式多样的活动。加大宣传力度． 形成人人关心节水、人人重视节水、人人尽力节水 的良好氛围。 5 水表、有关流量计要定期校正，纳入日常管 理。加强生活用水管理．消除跑、冒、滴、漏现象。 4 ．2 节水技术措施 1 合理安排设备运行方式。工业水用量在 5 0 0m ，／1 1 以上．用户较多，如空压机、空调机、水泵 等。在保证设备正常运行、备用的情况下，杜绝长流 水[ 4 1 。 2 积极改进节水技术，大力采用新的节水技术。 3 加强各流量计、液位计的校验工作。发现问 题．及时维修。 4 努力提高工业回用水的复用效率。 5 加大各系统阀门内漏的消除力度。积极消 除跑、冒、滴、漏现象。消除各处泄漏点，减少机组 汽、水损失[ 4 J 。 6 开展全厂水平衡测试工作．为节水降耗提 供依据。通过水平衡测试工作，掌握电厂用水现状 和各生产工序用水水量之间的定量关系．研究火力 发电厂水的输入、输出和损失之间的平衡关系．进行 水平衡优化．挖掘节水潜力[ 5 ] 。 在此基础上。提出合理可行的节水方案．实现 对水资源和废水资源合理利用和调配．增加水的梯 级使用级数．提高水务管理水平．确保企业的可持续 发展。 4 ．3 运行调整措施 1 各专业各工业用水用户要根据实际情况 如天气变化、机组负荷、设备出力、运行方式等 制 订出减少工业用水用量的措施，节约工业用水。 2 加强主辅机冷却水管理．在满足备用的情 况下，争取做到“机开水流、机停水停”[ 引。 3 合理制定机组负荷升降热力曲线。严格控制 机组启停时间．避免无谓的汽水损失。努力降低机组 水耗率[ 6 ] 。 4 为保证机组在变动工况或较低负荷运行时 有较好效率．机组采用滑压运行及滑参数启动．可加 快机组投运时间．减少启动汽水损失[ 3 ] 。 5 优化循环水泵的运行方式，既可减少厂用电 量。又可降低发电水耗[ 6 ] 。 5 结束语 火电厂节水涉及到电厂各专业、各部门．需要协 调配合、形成合力。节水工作是一项系统工程，设计、 投运、技改、检修等环节都要坚持贯彻节水方针。对 节水涉及到的取水、用水、复用、处理、回用、排放等 环节[ 5 ] 要加强管理、完善制度，积极进行技术改造。 大力推广节水新技术、新设备。 参考文献 [ 1 ] 胡志光．齐荫．火电厂节水技术综述[ J ] ．电力环境保护． 2 0 0 7 ， 6 5 4 5 7 ． [ 2 ] 中国电力工程顾问集团华东电力设计院．水工布置施工图 总说明[ R ] ．国电泰州电厂一期工程施工图．2 0 0 7 。6 ． [ 3 ] 杨小华．1O o oM W 超超临界发电机组节水节能措施初探 [ J ] ．广东输电与变电技术。2 0 0 7 。 2 5 8 ． [ 4 ] 陈进生．火电厂节水技术探讨[ J ] ．工业水处理，2 0 0 3 ， 1 7 3 7 5 ． [ 5 ] 富学斌．火力发电厂水平衡测试及节水分析【J ] ．黑龙江电 力，2 0 0 3 ， 4 1 0 2 一1 0 5 ． [ 6 ] 曾忠旺．福建火电厂用水现状及节水措施探讨[ J ] ．福建电 力与电工，2 咖， 2 3 9 4 0 ． 作者简介 黄校春 1 9 7 5 一 ，男．安徽宿松人，工程师，从事火电厂化学运 行、电厂化学和环保技术监督、电厂节能降耗等相关的 技术及管理工作。 万方数据