火力发电厂节水研究_王军

第 7期 总第 209期内 蒙 古 科 技 与 经 济No 7 the 209th issue 2010年 4月 Inner Mongolia Science Technology 指出 采用 切实可行的节水方案 可以达到经济效益 社会效益和环境效益的统一 关键词 节水 火电厂 措施 中图分类号 TM621 文献标识码 A 文章编号 1007 6921 2010 07 0122 02 我国是一个缺水的国家 尤其是在华北 东北 西北地区等煤炭资源丰富的地区 水资源严重短缺 再加上环境污染 导致水质日益恶化 水资源问题已 成为制约这些缺水地区电力发展的 瓶颈 近年来 内蒙古地区新建电厂日益增多 这些电厂大多为燃 煤的火电厂 根据蒙西电网电力负荷发展预测 蒙西 地区最高供电负荷将从 2005年的 7 100MW 增加到 15 000MW 随着电力负荷的增高 对水资源的需求 量也急剧增加 因此 如何节约用水成为电力设计行 业面临的一项严峻课题 1 极端节水依赖于开源节流 节水必须从 开源 和 节流 2个方面来研究 火电厂节水有 5个重要含义 少用优质新鲜水 多 用废污水 如城市污水 实现用水权的置换交易 投资改造已有工业 使用已有工业节省出来的水 上 述 2项具有 开源 的性质 减少电厂的补充水量 减少电厂的外排废污水量 减少电厂的用水量 后面 3项具有 节流 的性质 火电厂节水的重点是 减少发电工艺过程的水消耗 在 开源 方面 不能仅仅依赖取用优质新鲜水 要充分利用城市污水 煤矿疏干水 厂区雨水 甚至 进行 用水权交易 在 节流 方面 采用空 干 冷技 术 辅以其他节水手段 达到目的 2 节流节水 采用空冷技术是火力发电厂工艺技术节水的最 主要的手段 不仅电站冷却系统采用空冷 辅机冷却 系统也可以采用间接空冷系统 2 1 美国和南非的情况 据有关学者对美国 3个气候带的 18个城市电厂 采用干湿混合冷系统进行研究 1993年的资料表 明 南非供电委员会 ESCOM下属的 26个发电厂的 装机总容量为 39 000MW 供应该国 98 的电力 ESCOM的矿口空冷电厂较多 其中的肯达尔电厂 装机 6 686MW 采用表间系统冷却 马廷巴电厂装 机 6 665MW及马久巴电厂的 3台 665MW机组 均 采用了直冷系统 2 2 国内的情况及展望 目前 我国普遍采用湿式冷却系统 在国家发改 委 2004 864号文件的大力推动下 采用节水型的 干式冷却系统 尤其是大量采用了直接空冷技术 干 式冷却系统节水效果显著 但其投资大 为湿式系统 的 2 4倍 炎热季节还需要限制机组出力 干式冷却系统的冬季防冻问题已经较完美地解 决了 特别是直接空冷电厂 采用遮挡冷风进入和遮 挡部分散热面的方法 如陕西神木县的阳光电厂 采 用了覆盖风机护网 覆盖翅片管板等方法 创造了 中国式 防冻的成功经验 3 开源节水 在缺水地区 火电厂一般都是设一个保障水源 再设一个经济水源 有的厂还设有一个生活水源 保 障水源又称安全水源 备用水源 先期过渡水源 经 济水源又称优先使用水源 它可以是城市污水 城市 中水 煤矿疏干水 收集的雨水 水库水 电站群中其 他电厂的废污水等等 目前 电厂的经济水源都是单一的 较少进行组 合使用 3 1 国外电厂经济水源的情况 南非肯达尔电厂采用表间系统 其雨水收集系 统和回用系统如下所述 3 1 1 独立的雨水管网系统 使用单独的地下管线 将雨水和污水送到电厂南面单独设置的水坝中 污 水坝的储水量为 20 10 4m3 清水坝为 8 10 4m3 3 1 2 零排放设计 电厂为零排放设计 即电厂所 有污水均被收集并再利用 3 1 3 上下游水库联合调用 污水量为 900L s 经 过格网 分离板和撇油器除去大部分的油和砂砾 大 部分雨水排入污水坝内不加处理 在暴雨时由污水 坝排水到事故污水坝 容积为 4 000m3 然后进入到 清水坝中 再溢出到自然水体前稀释任何排出的污 水 污水泵站可以从 3个水坝中任何一个进行抽水 122 收稿日期 2009 12 15 作者简介 王军 1966 男 毕业于内蒙古工业大学电力学院 现任内蒙古国电能源投资有限公司锡林热电厂副总工 程师 李秀梅 1966 女 毕业于内蒙古农业大学 现从事电厂生产管理工作 王军 等 火力发电厂节水研究2010年第 7期 并将水送回电厂 这水被用于炉底渣灭火 随后经网 栅回流至污水坝中 或用于飞灰处理 首先从事故污 水坝中抽水以保证零排放原则保持不变 3 2 国内经济水源的情况 我国不少城市的近郊电厂 取用了处理过的城 市污水做经济水源 如西安市西郊热电厂等电厂 另 外如陕西神木阳光电厂 回收和复用了自身及附近 两个火力发电厂工业废水 生活污水以及电厂附近 的民用生活污水 还有宁夏宁东矸石电厂使用了煤 矿疏干水做经济水源 山东石横电厂用引黄水做经 济水源 保障水源为地下水 4 节水措施 笔者主要从技术措施方面介绍节约用水 4 1 从水系统的设计方面 4 1 1 工业水系统 采用处理后的污水 内蒙古锡 林热电厂采用经水厂处理后的生活污水引入厂内中 水岛 在中水岛内再经过深度处理后用于工业用水 包括循环水补水 空压机冷却水 化学补水 冬季热 网补水 制氢站用水 脱硫系统的除雾器和石膏洗涤 用水 4 1 2 服务水系统 包括脱硫系统的循环水补水 地面冲洗水 干除灰渣系统用水 输煤系统冲洗水 煤场喷淋用水 贮灰场喷洒用水等 该部分水利用工 业废水处理站处理达标的废水 化学反渗透处理的 排水和循环水系统排污水 经服务水泵升压后供给 4 2 从其他技术方面 火电厂循环水系统冷却水主要采用空冷技术 除此之外 还可以提高循环冷却水的浓缩倍率 但是 提高循环水浓缩倍率的缺点是 当浓缩倍率可以提 高到 5倍时 再进一步提高浓缩倍率的节水效益较 小 同时经济效益不合理 另外 给冷却塔配备高效 率的处水器和回水台 减少风吹损失 4 3 中水回用 中水回用技术早期是将污水或者部分杂排水经 过适当处理后 回用于城市绿化 冲洗厕所 地下水 回灌 补充地表水等 后来逐步发展到工业 农业等 领域 我国早在 七五 和 八五 期间就已经开始了 中水回用技术的研究 并且在部分缺水城市开展了 中水回用的试验研究和工业实践 4 3 1 中水回用系统分类 按照现有文献 对中水 回用的分类 大致可以分为 3类 建筑物中水回用 区域中水回用和城市污水再生回用 其中建筑物中 水回用以单位建筑物自成系统的方式进行处理及回 用 将建筑物产生的废水回用于本单位的对水质要 求不高的地方 这种单独循环使用系统管理方便 权 责分明 容易调动积极性 在中水回用系统发展初期 发展迅速 电厂中水回用应该属于这一类型 4 3 2 中水回用在火电厂各水系统中的应用实例 无污染水中空压机冷却水 冷冻式干燥器冷 却水首先排至锅炉定排扩容井 作为冷却水 再排至 工业回收水泵房 经升压后送至循环水系统 制氢站 冷却水直接排至循环水系统 含悬浮物废水中的 脱硫排水经处理后 直接排至除灰系统用于干灰加 湿 含悬浮物废水中的化学反渗透预处理排水 中 水处理站排水和生活污水回至中水处理站前池 处 理后作为工业补水 其余含悬浮物废水和酸碱废 水排至工业废水处理站 含服务水池和服务水泵 处 理后 回收至服务水池 作为服务水补水 高含盐 量排水为化学反渗透浓排水 循环水排污水排至服 务水池 含煤废水收集至煤水处理车间 经处理后 作为服务补水 含油水废水首先收集至含油水处 理室 经处理后再排至工业废水处理站 处理后作为 服务补水 4 3 3 中水回用过程中废水的处理方法及注意事 项 废水回收利用的处理方法有物理化学处理 生物 处理及膜处理 膜处理是近年来发展起来的新的水 处理工艺 反渗透技术就是其中一种 该技术由于和 离子交换脱盐技术相比 具有不需要酸 碱 不产生 酸 碱废水 成本低的特点 在水处理领域很快得到 应用和推广 以循环冷却水的排污水和冲灰水利用 反渗透处理为例 循环冷却水系统经反渗透系统处 理后的淡水可以用作循环水的补给水等对水质要求 较高的系统 渗透的浓水可以用于锅炉冲灰 除渣及 煤场喷洒 利用反渗透装置将电厂的冲灰水硬度和盐度都 降低 浓缩液排入灰场 渗透液经测定对冷却水循环 不会造成腐蚀后返回冷却水系统 需要注意的是 反 渗透装置尽管对水中的溶解盐类有较宽的适用范 围 但对水中的悬浮物 胶体 余氯污染都较为敏感 因此 在渗透装置前应该有预处理装置例如过滤和 防结垢装置 随着中水回用技术的发展 出现了许多新技术 新工艺 使得中水回用工程变得更加经济 可行 在 自来水和污水处理价格不断提高的情况下 中水的 价格优势日益显现 中水回用是节水技术发展的必 然趋势 中水回用减少了污水排放量 负荷减量化原 则和水资源循环使用原则 符合可持续发展的思想 5 结束语 总之 节约用水和减少外排废水是全体公民的 责任 设计人员更应该本着一水多用 优水优用和循 环利用的原则对新建电厂进行设计 从源头上保证 用水的科学性 通过对火电厂用水和排水的水质特 征的认真研究 制定出最佳的节水工艺和方案 并且 在火电厂的运行过程中加强管理 最终使火电厂的 废水零排放 这样不仅保护了电厂所在地的环境 同 时还节约了用水 在水资源匮乏的今天具有非常重 要的意义 参考文献 1 孟令国 李向东