摘要：随着水资源日益紧缺和环保要求日益严格，火力发电企业必须将节约用水和减少排放作为企业发展的重中之重。目前我国火力发电厂节水技术取得了进展，节水效果也比较显著，主要体现在设备工艺改进和降低供水成本上，产生了具有很好的经济效益。但是距离环保社会发展的要求还有不小的差距，这不仅是火力发电企业需要关注的课题，也是全社会关注的课题之一。作为火力发电企业，必须摒弃传统的粗放式用水方式，积极采用节水技术和措施，降低企业发电成本，建设环保社会。当然，在实际工作中，发电企业要结合企业实际以及水质情况，因地制宜的采用合适的节水方法，达到满意的效果。本文主要就发电厂汽机专业节水措施进行探讨分析，并提出一些个人观点，以供参考。
关键词：发电厂；汽机专业；节水措施；
1发电厂汽机专业节水重要性
电力工业是国民经济基础产业和重要能源行业，是工业用水大户，具有很大的节水潜力。在保证机组安全、经济运行的前提下，应积极开展水资源的综合利用，以达到节水减排，降低发电成本、保护生态环境的目的。火力发电厂节水工作，要兼顾“水量、水质平衡”，按照“梯级使用、清污分流”的原则进行分类回收和重复利用，可达到简化水处理工艺、降低设备投资及运行成本之目的。随着科学技术的不断进步，水处理工艺发展迅猛，不管水源情况如何，总会有适宜的处理方式，为火力发电厂节水工作奠定了良好基础。随着水资源日益匮乏及越来越严格的环保要求，火力发电厂实现零排放正在成为一种潮流。
2 火电厂汽机汽机节水现状
2016年，全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤。比2010年1.034吨标准煤下降16％，比2005年1.276吨标准煤下降32％，“十二五”期间实现节约能源6.7亿标准煤。汽机是高耗能特种设备之一，它的节能降耗是建设资源节约型和环境友好型社会的重要内容。
2.1汽机耗水耗能的主要原因
我国是一个严重缺水、能源匮乏的国家，也是资源消耗大国，随着经济的发展，水资源、能源短缺日显突出，它不仅将制约国家经济建设的发展，甚至威胁到人们的生存。汽机是用水、燃料消耗大户，用水、燃料消耗逐年增加，而且还将继续增长，因此汽机的节水、降耗事关国民经济可持续发展的大局。解决途径主要是将能量系统优化、余热利用、水资源循环利用等作为重点节能工程。在这里我们对于汽机耗能耗水原因进行分析，主要有以下几种主要原因：
2.2回水回收利用率收到阻碍
我国汽机跑、冒、滴、漏汽水损失率约12％，严格管理，控制在3％以下是可以达到的。由于跑、冒、滴、漏每年增加水资源消耗约6.5亿立方米，每年增加能源消耗约700万吨标准煤。据统计我国回水水质合格率很低，仅有30％左右，由于回水水质不合格而排放的损失更加触目惊心。主要原因为：
（1）汽机设计时，没有设计回水回收系统；
（2）换热方式选择不合理，导致回水无法回收使用；
（3）回水不合格，而无法回收利用；
（4）铁离子对硬度测定有干扰，误将硬度合格的回水，判定为不合格而排放掉；
（5）回水回收装置会增加设备一次性投入，业主不愿意投入；
（6）回收装置设计不合理，热能没有有效利用。
2.3 排污率过高
工业汽机平均排污率为15％； 以软化水为补给水的供热式自备电厂汽机平均排污率为7％；以除盐水为补给水的电站汽机平均排污率小于2％。另外，汽机水处理系统设计时没有根据水源水质选择水处理方式，导致锅水溶解固形物较高，由于水源水质日趋恶化，海水倒灌日渐严重，工业汽机补给水溶解杂质逐年升高，导致汽机排污率逐年增加。
排污率随之增高。
2.4汽水损失率过高
（1）管理不善、设备缺陷导致的跑冒滴漏；
（2）水质调节处理不当导致回水水质不合格。
2.5水务管理不够重视
一般电厂在投产运行以后对节水、污废水处理装置是否能正常运行、以及其处理效果等方面的管理要求低。相当一部分电厂长期没有开展水平衡测试，少数电厂用水无定额，用量不计数。部分电厂跑、冒、滴、漏、溢现象依然严重，特别是对溢流水的浪费没有引起足够的重视。总的来讲，电厂水务管理粗放，节水机构不健全，监督考核不严等问题仍然存在。 主要耗水指标达不到设计要求和测试值。耗水指标达不达标原因很多，包括设计、安装调试、运行管理等诸多因素。一般而言，电厂循环水浓缩倍率达不到设计水平，污废水回收率低，重复利用次数少是主要原因。节水技术水平落后，节水治污资金不足。节水治污需要大量的资金投入，往往由于资金不足，采用的节水治污设备陈旧、处理效率低，可靠性差。
3 汽机节能节水改造对策
3.1 提高回水利用率
（1）汽机及热力系统在设计时，应设计回水回收系统；
（2）更换热交换系统加热方式，避免回水污染，提高回水合格率.防止热力系统和回水回收系统腐蚀的加药处理方法有两种：第一种是在汽机的给水系统加挥发性碱，第二种是在蒸汽管道上或分汽缸内加成膜胺，生成憎水性的保护膜，阻碍了CO2和O2的腐蚀；
（3）合理地回水处理技术，确保回水水质。回水处理方式有两种，一是采用加药处理，防止热力系统和回水回收系统的腐蚀；二是将回水中的金属腐蚀产物经水处理设备处理合格后，再回收使用；
（4）回收装置设计合理，热能得到有效利用；
（5）蒸汽汽机供热系统，选择表面式加热方式和闭式回水装置；
（6）确保回水回收系统不出现严重腐蚀和泄漏；
（7）回水回收率设计宜大于90％，水处理工艺应满足给水水质要求；
（8）监测回水中其腐蚀产物的含量；
（9）当回水可能受到污染时，增加必要的检测项目。
3.2 降低汽机排污率的对策
①降低给水含盐量；②科学排污；③设计采用新型水处理技术；④淘汰易漏再生残液的水处理设备；⑤根据化验结果指导排污率；⑥降碱调节处理。
4回收效益分析
4.1 回水回收效益
回水指汽机产生的蒸汽经过热交换或做功后返回到回水回收系统中的水。其优点主要是溶解杂质少、温度高。通过回收生产返回水回收利用，提高了给水温度，节省了燃料消耗；提高了给水质量，降低了汽机排污率；提高了除氧效率，减轻了汽机腐蚀。减少汽机补给水量，延长水处理设备运行周期，降低再生剂用量，减少水处理设备自用水耗，再生废液总量也下降。
按工业蒸汽汽机总量30万台计，全年汽机蒸发总量为54亿吨，平均冷凝水回水温度90℃，补给水温度20℃，温差为70℃。每年冷凝水排放的热能约1.3×1016KJ，折算成标准煤为4336万吨。每年浪费的水量约43亿立方米。我国工业蒸汽汽机水汽循环损失较大，平均冷凝水回收率约为20％。工业蒸汽汽机回水率和回收利用率若提高至80％，全国每年可节约近3255万吨标准煤，可节约工业用水32亿立方米。
4.2排污率改善效果
提高工业汽机给水水质，科学排污，节水降耗成效将非常显著。全国工业蒸汽汽机排污率平均降低1％，每年将减少燃料消耗116万吨标准煤，减少水资源消耗5400万立方米。工业汽机排污率若控制在10％时，每年可节约581万吨标准煤和2.7亿m3工业用水；工业汽机排污率若控制在5％时，每年可节约1162万吨标准煤和5.4亿m3工业用水。
5汽机节能节水改造方案实例分析
某单位平均每小时供汽量为8t/h，额定工作压力为1.25MPa，为燃油汽机，水处理方式为软化水处理＋锅内加药，软化水氯离子平均含量为46mg/L，软化水溶解固形物平均为450mg/L，由于生产返回水中铁离子含量超标(2.7mg/L)，不能回收利用。因此，相关人员建议其加装除铁过滤器，经处理符合标准后回用，回水温度平均为103℃，回用水量为6t/h，回水与软化水混合后，给水温度平均由26℃升至84℃，排污率由平均15％降至4％。节省燃油十分显著。
（1）给水温度的升高，每年可节约燃油
节约燃油＝103℃ ×4.2kJ/kg• ℃×6 t/h ×24h ×320d÷33000kJ/kg
节约燃油＝604吨
（2）汽机排污率降低，每年可节约燃油
原来每年排污量＝15％ × 8 t/h ×24h ×320d＝9216吨
回水回收后排污量＝4％ × 8 t/h ×24h ×320d＝2457吨
排污量减少了6759吨
每年可节约燃油＝ 6759吨×0.06＝405吨
水处理设备使用管理效果对比图：
经过汽机节能项目改造，不难看出，在汽机的实际使用过程，逐步提升汽机环保节能技术，对我国的节能降耗目标实施更近一步。相信在不远的将来，通过不断完善汽机节水节能措施，将会给我国工业经济以及人们生活带来巨大的经济、社会效益。
6火力发电厂节水技术
6.1循环水的节水与水处理
在火力发电厂用水系统中，循环水是耗水量最大的。如何有效的加强循环水的节水和循环使用时火力发电重要的一环。不同的发电厂用的水质大多不同，因此在具体循环水处理方法上也有较大的差异，要根据具体情况，采用具体的处理方法和手段。总体而言，对循环水的控制主要着眼在控制循环水的浓缩倍率。循环水在使用过程中浓缩比会不断增高，导致水质下降，造成设备结垢、出现腐蚀等问题的产生，影响设备的性能。而且这种情况会不断的持续。解决方法主要是减少补充水中的溶解盐浓度和提高循环水的溶解盐浓度。可以用石灰进行软化，这种方法简单易行，实际运行成本较低。但是在软化过程中产生的堵塞以及污染问题比较难以解决，而且其投资成本也较高，目前该方法主要适用大型发电厂。还可以用弱酸树脂离子进行交换处理。该方法可以有效的脱除循环中的盐，降低循环水的碱度和硬度，是种可行的方法。还可以用硫酸与水质稳定剂联合处理。实验证明，采用该种方法进行处理可以使得循环水的浓缩倍率超过3倍，甚至可以达到3.5倍的最好效果。但是在用量与浓度上要掌握好，以免对加药系统和循环水系统造成腐蚀。有的时候还可以进行旁路处理，特别是循环水浓缩比很高的时候，所谓旁路处理就是从循环水中抽出少部分，进行另外处理，主要去去除这部分水中的微生物、泥沙等一些杂质，再减少水里高浓度的钙和硅等元素，将处理好的水再注入原来的循环水系统，通过这种方法达到预期效果。
6.2粉煤灰的消纳与高浓度冲灰
在火力发电厂的末端常用灰渣用水系统进行废水处理，主要方法有两种，一种是用干除灰进行操作，还有一种是用高浓度的灰的灰水闭路循环系统：电除尘灰斗—灰库—灰浆泵—冲灰管道—会场—浮筒泵—坝外回收水池—回收水泵—回收水管—厂内清水—清水泵—水箱。后者在目前火力发电厂中用的比较多，主要操作步骤是将冲灰废水先进行一段时间的沉淀，沉淀后的清水再用来进行下一步的冲灰，整个过程没有排放污水，这是一个封闭的耗水系统。根据实验，不考虑一些蒸发和渗漏导致的水流失，该系统排水回收率大约在70%左右。但该方法也有一个弊端，就是经常会出现结垢问题，这是用于冲灰水反复使用造成的。解决的方法可以用在冲灰水中加入一些酸等，从而降低冲灰水的PH值，或者加入一些阻垢剂也可以达到去除污垢的目的，或者采用管前结晶法。当然，不同的发电厂可以根据具体情况采用不同的方法，从而保证水闭路循环系统的正常、高效实用。
6.3脱硫用水与废水处理
脱硫用水系统也是火力发电厂进行节水的一个重要废水接收系统，这种工艺对水质没有特别高的要求，而且可以接受其他系统的排水，是一种比较实用、可以保证电厂水量平衡的方法。主要是采用湿法脱硫去除氟离子、重金属和氯化物。排出少量的废水经过处理达到脱硫子系统的零排放，经过脱硫系统的废水可以被用来冲灰。
6.4 末端高浓度废水的处置
火力发电厂最终必定会产生一些废水，最后废水处理方案有很多种，它的选择主要取决于电厂所在的位置、水资源的状况、气候条件、动力消耗、化学药品和人力等费用和环保法规等。可供选择的水处理方法列于表。处理方法的选择要考虑到废水的处理量的多少，可以把以上的几种方法混合使用。化学软化，优点是可靠、维护方便，缺点是循环水中溶解固形物增加；膜处理、电渗析和离子交换，优点是运行简单、耗能低，缺点是限于处理低溶固形物水；机械蒸发，优点是可回收蒸馏水、不结垢、能耗低，缺点是经济效益取决于总循环水量；深井注入，优点是最终处置，缺点是受法规限制；太阳池，优点是简单、可靠，缺点是要求高的蒸发速率、占地多和需建防渗层；渗透池，优点是简单，缺点是限于小部分地区使用；农灌，优点是简单，缺点是受气候和法规限制；专门的干燥/结晶蒸发器，优点是废水蒸干，缺点是仅限于少部分地区使用、能耗高、不能回收水。
6.5汽机补充水的节水
在火力发电用水系统中，对水质要求最严格的是汽机补充水，汽机补充水是经过化学脱盐处理的高纯水，在汽机补充水制备过程中，需要消耗酸碱等化学药剂及能源。现在有的电厂利用膜分离技术来制备，效果比较显著，有效的降低了成本。汽机补充水的损耗比较明显，主要是蒸汽和热能的损耗，在节水措施上主要是降低其水汽损失，一个措施就是加强对汽机的定期检查和无损检查，保证汽机性能，主要是保证密封的完整性，减少水汽在制备过程中的损失。二就是完善水质管理，防止凝汽器泄漏等意外的污染，降低汽机排污率。
6.6废水回收利用
废水回收利用即全厂污废水在满足环保要求排放标准的处理系统基础上仅增设少量的回用设备和处理工艺，将污废水资源化，再次回用，在减少新鲜水耗量的同时实现零排放。湿式循环冷却系统是电厂用水、耗水最大的环节，回收利用冷却塔排污水、处理回收其它工业废水及生活污水作为冷却塔循环水的补充水已取得了明显的节水效果，也是电厂耗水定额下降的主要原因。我们这里要引用“梯级供水”的概念，即当上一级排水水质能满足要求时，经简单处理后，可作为下一级的供水水源，一般电厂主要设三级供水系统。
（1）第一级供水为全场清水供水系统，水源为经净化站处理后的原水。供水对象主要为：汽机补给水处理系统所需的生水、生活用水、制氢站冷却用水、油罐区工业用水、除灰空压机冷却水、灰库气化风机房冷却水、暖通空调用水、冲洗汽车及地面冲洗用水等。
（2）第二级供水系统主要为主厂房区域辅机冷却水系统。供水对象为主厂房辅机冷却水、汽机排污冷却水。采用第一级供水系统中的制氢站冷却用水、油罐区工业用水、除灰空压机冷却水、灰库气化风机房冷却水、暖通空调用水、冲洗汽车及地面的排水，通过工业废水（淡水）下水道收集，经工业废水处理间处理（混凝、沉淀和油水分离）后作为辅机冷却水系统的补充水，不足部分由第一级供水系统直接供给。
（3）第三级供水为厂区中高浓度废水回用系统和厂区绿化系统。供给对象为输煤系统冲冲洗除尘喷洒用水、干灰加湿用水以及干灰场喷洒用水。通过中高浓度中水管道收集第二级供水的辅机循环系统的排污水和化学废水，循环水系统排污水及化学废水含盐量较高，一部分可直接进入煤水处理系统，经处理后供输煤系统用水，其余水量可通过中水系统用于干灰加湿及干灰场喷洒。厂区绿化系统水源为处理后的生活污水。
结束语：
综上所述，作为火力发电企业，必须摒弃传统的粗放式用水方式，积极采用节水技术和措施，降低企业发电成本，建设环保社会。当然，在实际工作中，发电企业要结合企业实际以及水质情况，因地制宜的采用合适的节水方法，达到满意的效果。
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论文作者:郝洪雨
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/20
标签：汽机论文; 回水论文; 用水论文; 系统论文; 水质论文; 废水论文; 标准煤论文; 《电力设备》2018年第14期论文;