摘要：火电厂作为用水和排污大户，本文通过一新建火电厂的水务管理和水平衡分析，探讨电厂内各用水点特点及要求，一水多用、梯级利用，并通过煤泥调浆及脱硫废水零排放作为最终末端处理，实现全厂废水零排放，为其他火电厂的水务管理和零排放提供参考和借鉴。
关键词：水务管理；水平衡；零排放。
Discussion on Water Management and Wastewater Zero-discharge in Power Plant
Yu Qi-yi, Hua Jie, Shi jin
(Energy & Environment Engineering Branch, China United Engineering Corporation, Hangzhou 310052)
Abstract: The power plant is one of large user of water and wastewater discharge. Water management and water balance of one new power plant is discussed in this paper. The characteristics and requirements of each water consumption in the power plant are also studied. In order to realize the zero discharge of wastewater in the whole plant, the multi-used and cascade utilization of the water is designed, and water for slime slurry mixing and zero-discharge treatment of desulfurization wastewater are as the terminal measures. The results are to provide reference for the water management and zero discharge of other power plants.
Keywords: water management; water balance; wastewater zero-discharge.
1前言
目前，全国水资源日益匮乏和环境保护日趋严峻，火力发电厂作为耗水和排污大户，其用排水指标已成为电厂运行的主要技术经济指标之一[1]。火电厂水务管理是火电厂水系统的核心管理，在确保安全经济运行下，进行全面厂水务管理和平衡，使之节约用水、一水多用、综合利用，并通过各种零排放处理工艺，最终实现全厂废水的零排放[2]。
山东省作为我国缺水省份之一，本次以山东某新建2×350MW电厂为契机，对火电厂水务管理和零排放进行深入分析探讨。
2水源条件
山东某新建2×350MW电厂位于山东滕州，采用带自然通风冷却塔的开式循环供水系统，项目为煤矿的坑口电站，并兼为周围企业居民供热。为节约用水，生产及消防用水采用污水处理厂排出的再生水、矿井的疏干水，另有南水北调水作为电厂备用水源。其各类水质情况如下表1。
表1 各类用水水质分析表
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从上水质分析表看出，再生水的电导率、TDS、硬度和碱度等各指标均优于疏干水，考虑锅炉补给水的水质要求及处理成本，优先选用再生水作为锅炉补给水的主要水源，不足部分采用循环水系统的排污水。
矿井的疏干水作为循环水的补水，因疏干水总碱度和总硬度均比较高，用作循环水系统补充水时，需要设置加酸等处理，以防循环水系统结垢[3]。
3电厂各系统的给排水特点
3.1 循环水系统
电厂开式循环冷却水系统为电厂最大用水和排污点，主要耗水量包括冷却塔的蒸发、风吹损失和系统排污。
蒸发损失：主要由机组热负荷以及环境条件决定，目前无法回收此部分损失水量。
风吹损失：根据《火力发电厂水工设计规范》[4]规定，安装除水器的自然通风冷却塔，水可按循环水总量的0.05%计。目前随着高效除水器的开发和安装，此部分损失在不断减少。
排污损失：根据补充水的水质、循环水处理方式等[5~6]，为防止系统结垢腐蚀，选择合适的循环水浓缩倍率，确定排污损失率，从而得到循环水排污量。根据原水的硬度及氯离子的情况，本项目夏季最大排污量为337m3/h，循环补水量为1370m3/h。
3.2锅炉补给水系统
为节约用水，锅炉补给水处理系统水源主要采用污水处理厂提供的再生水，该系统排出的废水含盐量及氯离子浓度经反渗透浓缩后进一步提高，仅可用于对水质要求低的煤泥调浆和脱硫系统，进行综合利用。
3.3厂区公用水系统用水
包括厂区道路冲洗、普通汽车冲洗、油罐区的杂用水，以及输煤系统翻车机、胶带机的喷雾除尘用水等，这些系统对水质要求不高，可采用循环水系统排污水；厂区绿化用水可采经处理合格的生活污水。
3.4脱硫用水
脱硫系统采用石灰石-石膏湿法脱硫，其工艺用水为石灰配浆用水，对水质要求较低。脱硫用水在脱硫过程中经烟气蒸发损耗，剩余少量脱硫废水含有重金属及很高的氯离子，需要进行深度处理以及浓缩结晶处理工艺，方能实现零排放。
3.5煤泥调浆用水
煤泥调浆用水用于煤泥调湿，调湿后的煤泥便于输送，其对水质的要求最低，煤泥调浆水最终进入锅炉焚烧蒸发消耗。
3.6输煤系统用水
输煤系统用水主要包括栈桥、转运站地面冲洗、煤场洒水抑尘、汽车卸煤抑尘等，该部分相对水质的要求不高，但其特点间歇用水，时断时续；其中煤场洒水进入煤中，并随煤通过输煤皮带进入锅炉焚烧消耗，其余冲洗用水除少部分蒸发损耗，大部分与煤粉尘混合，通过地面和管道排放到煤灰废水处理站，经煤废水处理后，清水重新回用于输煤系统，损耗部分可由循环排污水补充。
3.7除灰系统用水
火电厂一般采用干除灰、渣系统，干灰、干渣可综合利用，仅当灰渣无法处置时，需要的少量水用于搅拌加湿除尘，该部分水质也要求低。
4全厂水务管理及废水零排放
4.1全厂各类用排水量
通过对全厂各类用水排水项、水量及水质的分析，充分采取一水多用、处理回收、综合利用等节水措施后，进行水量平衡设计，夏季额定抽气最大水量时，各类用水点的情况见下表2。
表2 最大工况下各类用水排水情况表
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4.2 废水零排放实现
（1）用水、排水水质等级及梯级使用
根据电厂各系统排水特点及水质分析，排水水质从优至差排序为：
循环水排污水＞油灌区含油污水排水＞工业废水＞脱硫废水；
其中脱硫废水的水质最差，含盐量和氯离子最高，故需要做零排放处理。
结合电厂各系统用特点及水质要求，其中可采用较差的水质为：
a)胶带机喷雾用水； （运行时使用）
b)翻车机室喷雾抑尘；（运行时使用）
c)汽车冲洗用水；（运行时使用）
d)油灌区用水；（夏季油罐超温时使用）
e)输煤系统冲洗；（间歇使用）
f)汽车卸煤除尘（间歇使用）
g)厂房地面冲洗（间歇使用）
h)煤场洒水（间歇使用）
i)除渣系统（间歇使用）
j)干灰加湿（间歇使用）
k)脱硫工艺用水；（连续使用）
l)煤泥调浆；（连续使用）
通过进一步分析，可使用最差水质的系统为：脱硫工艺用水、煤泥调浆、除渣系统和干灰加湿用水。灰渣可用于市场出售，不能加水，故正常时除渣系统和干灰加湿用水为零，为减少对回用水系统的影响，并入煤灰水回用系统。
此外，胶带机喷雾用水、翻车机室喷雾抑尘、汽车冲洗用水等用水均为间歇用水，在系统运行时才使用，故需要需水量不能简单的叠加，需要平均化或同时使用系数处理。
输煤系统冲洗、厂房地面冲洗、煤场洒水等用水均为间歇用水，仅当系统需要时使用，且冲洗地面的水可以重新回到煤灰水处理站，经处理后重新使用。
油灌区用水，仅在夏季高温油罐超温时才使用喷淋冷却，故也不能简单的叠加，需要采用同时系数处理。
（2）水量平衡图
根据上述内容，可绘制水量平衡图，详见下图1。
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附图1 夏季额定抽气水量平衡图
（3）废水零排放实现
通过分析，城市污水厂出水的再生水及少量的循环水排污水经中水处理系统后，用于补充锅炉给水处理系统的补水。
循环水排污水部分水用于胶带机喷雾用水、翻车机室喷雾抑尘、汽车冲洗用水等用间歇用水。
同时输煤系统冲洗、厂房地面冲洗、煤场洒水等用水采用煤灰水处理站的出水，产生的污水经重新回到处理站，处理后重复循环使用，不外排。
锅炉补给水处理出来的废水，其含盐量和氯离子浓度均很高，为废水梯级用水后端，不适宜用作其他工艺用水，若用于地面冲洗，将会对设备和地面腐蚀，其出路可为煤泥调浆和脱硫工艺用水。
最终产生的脱硫废水，作为全厂的零排放最后末端，其含非常高氯离子和TDS，无法再利用，需要做零排放处理。
因此利用煤泥调浆用水和脱硫废水零排放处理作为系统末端，最终实现全厂的废水零排放。
5结论
通过全厂废水零排放，大大降低全厂的用水量，提高用水的合理性，实现设计耗水指标为0.525m3/s.GW，优于国家对火电厂节水的有关规定指标0.7m3/s.GW[5]。
针对全厂的各类用水进行分析，利用节水措施，一水多用，梯级使用。把脱硫系统用水和煤泥调湿用水作为废水末端，并通过脱硫废水的零排放处理，实现全厂废水零排放。
6参考文献
1．GB550660-2011. 大中型火力发电厂设计规范. 北京：中国计划出版社, 2011;
2. 朱伟，陶逢春. 大型超临界水冷机组废水零排放工程设计研究. 给水排水, 2013,39(5):56~60;
3. 高子炯.电厂循环冷却排污水处理后回用应用实例.城镇供水.2014,1:62-64;
4．DL/T 5339-2018. 火力发电厂水工设计规范. 北京：中国计划出版社, 2018;
5．GB/T 50102-2014. 工业循环冷却水设计规范. 北京：中国计划出版社, 2014；
6．GB/T 50050-2017. 工业循环冷却水处理设计规范. 北京：中国计划出版社, 2017。
论文作者:虞启义,华杰,石靖
论文发表刊物:《电力设备》2019年第24期
论文发表时间:2020/5/6