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文档简介

1、.大型燃煤电厂以可持续发展为目标的中水回用全过程管理李勇堂华电国际邹县发电厂,山东省邹城市,273522*;The Whole Process Management of Reclaimed Water Recycling in Large Coal-fired Power Plant with the Target of Sustainable DevelopmentLiYongtangHuadian Power International Zouxian Power Plant,Zoucheng,Shandong,273522Summary:With the deficiency of w

2、ater resources day by day,the great development of reclaimed water recycling technology in coal-fired power plant and recycling the reclaimed water in large scale brings great significance to the sustainable development of power enterprise, power industry and the whole society. Huadian Power Interna

3、tional Zouxian Power Plant changes water use concept,innovation reclaimed water recycling management , lays stress on the new technology and new process, pays attention to tackle hard-nut problems in science and technology, benchmarking management, energy saving and consumption reducing.The operatio

4、n mode optimization  and innovation is carried on ,it brings the result that the scale of reclaimed water recycling is the largest,cooperation mode with sewage disposal plant is the best, the operation of recycling system is stable, the deep treatment cost is the lowest.All this makes great con

5、tributions to the sustainable development of enterprise and society.Key words: Coal-fired Power Plant;Recycling of Reclaimed Water;Sustainable Development摘要:在当前水资源日益匮乏的形势下,燃煤电厂大力发展中水回用技术,大规模回用城市中水,对于电力企业、行业及社会的可持续发展具有重要意义。华电国际邹县发电厂转变用水观念,创新中水回用管理,注重新技术、新工艺的应用,大力开展科技攻关和技术改造,深入开展对标管理及节能降耗工作,不断优化、创新运行方

6、式,实现了中水回用规模最大、与污水处理厂合作模式最优、中水回用系统运行最稳定、中水深度处理成本最低,为企业及社会的可持续发展做出了重要贡献。关键词:燃煤电厂;中水回用;可持续发展华电国际邹县发电厂是中国华电集团公司旗下最大的火力发电厂,总装机容量4540MW,是全国唯一一家同时拥有300MW、600MW、1000MW三个容量等级,亚临界、超超临界两个技术等级的现代化特大型发电企业,也是国内装机容量最大、综合节能和环保水平最高的燃煤电厂之一。自投产至今,已累计发电2700多亿千瓦时,实现利税210多亿元,为国民经济发展做出了积极贡献。荣获全国五一劳动奖状、全国守合同重信用企业、中国电力行业最具社

7、会责任感企业、山东省资源节约综合利用先进企业、山东省循环经济科学管理十佳示范企业等省部级及以上荣誉称号280多项。2010年1月20日,中国电力企业联合会在人民大会堂授予该厂全国首家“资源节约型、环境友好型一流发电厂”称号。 1 大型燃煤电厂以可持续发展为目标的中水回用全过程管理背景中水(又称再生水)是指城市污水和废水经净化处理,水质改善后达到国家城市污水再生利用标准,可在一定范围内使用的非饮用水。火力发电厂作为国家“十一五”规划中所列7个高用水行业之一,主要是工业循环冷却水用水量巨大。城市中水经进一步深度处理后能够达到电厂循环冷却水水质标准,可以被火力发电厂大规模利用,在当前水资源日益匮乏的

8、形势下,火力发电企业大力发展中水回用技术,大规模回用城市中水,对于电力企业、行业及社会的可持续发展具有重要意义。1.1 实现节能减排和可持续发展的需要水资源短缺已成为我国经济社会可持续发展的制约因素。我国“十一五”规划纲明确提出“十一五”期间主要污染物排放总量减少10%、单位工业增加值用水量降低30%的约束性目标。中华人民共和国循环经济促进法指出国家鼓励和支持使用中水,并要求企业应当提高水的重复利用率,对生产过程中产生的废水进行再生利用。在水资源紧缺的现实下,将污水进行深度处理后的中水作为再生资源是必然的发展趋势,其在循环经济中应用技术的推广也势在必行。采用中水回用技术,实现污水的资源化,不但

9、可以降低污染,减少污水排放费用,更是实现循环经济和可持续发展的有效途径,有着很大的社会效益和经济效益。1.2 建设节水型社会的需要建设节水型社会建设资源节约型、环境友好型社会的重要组成部分,是解决我国水资源问题的根本出路。二六年十二月国家发改委、水利部、建设部联合发布节水型社会建设“十一五”规划,指出“十一五”期间工业节水的重点是要抓好火力发电等7个高用水行业的节水工作。并强调要提高城市污水处理率,完善再生水利用的设施和政策,鼓励使用再生水,扩大再生水利用规模。前不久,工业和信息化部下发关于进一步加强工业节水工作的意见,强调要加强再生水等非常规水资源的开发利用,鼓励企业充分利用城市再生水。火力

10、发电企业大规模回用中水对建设节水型社会意义重大。1.3 燃煤电厂自身实现可持续发展的需要随着我国国民经济的快速发展,作为主要基础能源生产的电力工业也保持着较高的增速,其中火力发电量占总发电量的80%以上,特别是大容量、高参数机组的迅速发展,用水量巨大,水的问题已成为电力工业发展的制约因素。城市中水经过处理后回用于工业用水系统是解决淡水资源短缺的有效途径。城市污水具有水量大、来源可靠、水量稳定等特点,大规模利用中水和回收利用本厂工业废水和生活污水,不仅解决了当前水资源紧张制约火电发展的燃眉之急,也解决了将来淡水资源匮乏的后顾之忧,同时还降低了污染排放压力,有利于燃煤电厂可持续发展。2 大型燃煤电

11、厂以可持续发展为目标的中水回用全过程管理的内涵和主要做法中央国有企业要担负起社会责任,站在节能减排的最前沿。邹县发电厂以可持续发展为目标的中水回用全过程管理,转变用水观念,创新中水回用管理,注重新技术、新工艺的应用,大力开展科技攻关和技术改造,深入开展对标管理及节能降耗工作,不断优化、创新运行方式,实现了中水回用规模最大、与污水处理厂合作模式最优、中水回用系统运行最稳定、中水深度处理成本最低,在促进企业可持续发展的基础上为社会的可持续发展做出了重要贡献。具体做法如下:2.1 转变观念,科学发展,中水回用规模全国最大。邹县发电厂四期工程2×1000MW机组是我国首批百万千瓦等级超超临界

12、机组,工程采用带冷却塔的二次循环供水系统,年均需水量近3000万m3。作为国有特大型企业,邹县发电厂切实肩负起中央企业的社会责任,深入贯彻落实科学发展观,从社会和企业可持续发展的角度出发,在水资源利用方面真正转变观念,放着旁边微山湖良好的淡水资源不用,而是花钱购买邹城市污水处理厂的中水,并斥巨资建设了全国最大的中水深度处理工程来处理买来的中水,处理后的水用作四期工程两台百万机组的循环冷却水。邹县发电厂城市中水深度处理工程与两台百万大机组同步建设,工程造价7660万元,采用石灰混凝处理工艺,对邹城市污水处理厂的中水及电厂三、四期工程产生的工业废水和生活污水进行深度处理,日处理能力10.4万吨,中

13、水深度处理规模全国最大。大规模的回收利用城市中水,避免了新鲜水源的开采,节约下来的水资源,能够满足48万人的生活用水需求。其先进的处理工艺和利用规模引起了社会各界的广泛关注,中水深度处理工程建成投运至今,已有中央电视台、大众日报、中国电力报、经济导报等媒体记者来到该厂进行实地报道。其创造的经济效益和社会效益十分显著,有媒体这样报道“邹县发电厂中水回用工程解决了四期工程用水紧缺问题,邹城市污水处理厂通过向邹县电厂出售中水,一年可获得1000多万元的收益,弥补了污水处理资金不足的问题。中水回用工程的实施,使邹城每年可减少COD(化学耗氧量)排放上千吨。”科学发展的思路早已深入企业发展理念,邹县发电

14、厂早在2000年就开始回收利用污水。为了减少污染物排放,2000年该厂投资1600多万元建成了一二期污水处理工程,对一二期工程产生的工业废水和生活污水进行回收利用,日处理污水达到2.4万吨,年回收污水500余万吨,处理后的水全部补入一二期循环冷却水系统,实现了全厂污水的“再利用”和“零排放”,减少了环境污染,节约了水资源。2.2 以质定价,分段计费,中水回用合作模式全国首创。邹县发电厂中水深度处理工程所使用的城市中水来自当地邹城市污水处理厂。在与污水处理厂的合作上,创造性的提出了“以质定价 分段计费”的定价方式和“日计月结”的结算方式,加强中水水质的监测,对不同水质的中水执行不同的购买价格,并

15、确定了“连续性”和“以需定供”的供水调度原则。双方一次签订了长达十年的购水协议,建立长期的战略合作关系,实现了供需双方的“双赢”。 电厂与污水处理厂建立的中水回用合作模式属全国首创。2.2.1 确定了“连续性”和“以需定供”的中水回用供水调度原则连续性原则:正常情况下(甲方机组处于正常运行状态,乙方设备和管线处于正常状态,进出水水质合格稳定),甲乙双方应保持供水和用水的连续性,不得随意中止。否则,责任方应赔偿对方因此产生的各项损失。(甲方指华电国际邹县发电厂,乙方指邹城市污水处理厂,下同)以需定供原则:在连续性原则的前提下,实际供用水量按以需定供原则确定。即甲方根据机组负荷变化、凉水塔水位和清

16、水池水位变化情况向乙方发出调度指令,乙方根据指令启停设备、调整流量。乙方可以随时监督甲方机组负荷、凉水塔水位和清水池水位。2.2.2 创造性的提出了“以质定价 分段计费”的中水回用定价方式根据中水水质情况进行分段计费,对不同水质的中水执行不同的购买价格,具体分段价格见表1:除“总磷”、“氨氮”两指标外,其余水质指标不符合协议控制指标时,每出现一项指标不符合,扣减其水量的1%,若同时出现5项以上(含5项)指标不符合或单项指标显著超出控制指标,电厂有权停止用水,且该日水量不予结算。表1:城市中水按水质分段定价表序号水质项目及范围价格(元/吨)1总磷1.0 mg/L且氨氮5.0 mg/L0.602总

17、磷1.5 mg/L且 氨氮8.0 mg/L0.503总磷2.0 mg/L且氨氮12.0 mg/L0.474总磷2.0 mg/L且氨氮15.0 mg/L0.425总磷2.0 mg/L或氨氮15.0 mg/L拒收用水水质化验由甲方负责,化验结果及时向乙方通报,乙方可以随时监督甲方的化验过程及结果,结果有争议时双方协商解决。甲方每24小时对水质化验一次,因设备原因当日供水不足24小时时,该日水质化验不作为结算依据,以恢复供水后次日的水质化验结果作为结算依据。在以质定价的原则下,数据准确性就成为结算的焦点。该厂水质监测部门将城市中水水质监测做为重点工作,每天对各项水质指标进行全面的监测,从取样、定容、

18、测定到数据核算,一丝不苟,精心操作,确保了监测结果的准确性,为顺利实施分段计费结算打下了基础。2.2.3 中水购水费用采用“日计月结”的结算方式中水购水费用采用“日计月结”方式,每日根据供水量、水质及其对应的价格确定当日水费。企业专门制作了城市中水价格预算软件,根据每日水质情况自动计算当日水价,辅助结算购水费用。该工具根据每日录入的表码自动计算水量,根据水质情况自动匹配当日水质条件下的水价,并将部分超标数据显示为红色,根据水量、水价自动计算出当日水费。双方的合作既满足了新建电厂供水需求,更有效实现了城市污水的资源化,供需两方在合作中实现双赢。以质定价、分段计费的结算方式更为新建电厂在利用城市中

19、水时提供了蓝本。图1 邹县发电厂中水回用供水结算管理模型2.3 技术领先,精心调控,中水回用系统运行最稳。进入21世纪以来,随着循环经济及可持续发展理念的普及,中水回用越来越受到各方重视,全国各地、各行业应用中水的案例越来越多。然而由于深度处理采用石灰混凝技术容易造成系统堵塞、结垢以及大量碳酸钙污泥带来的处置问题,并且运行费用一直居高不下,加之当前部分地区淡水水源价格相对较低,能够完全正常运行的中水深度处理系统并不是很多,邹县发电厂深度处理工程是国内运行最为稳定的中水深度处理系统之一。这即得益于新技术、新工艺的应用,也是值班人员精心调控的结果,更是企业实施可持续发展决心的见证。2.3.1 科技

20、引领,率先使用高新技术。中水深度处理工程从设计上大力依托科技进步,率先使用新工艺、新技术,为日后中水回用系统安全稳定运行奠定了基础。市政污水处理厂发电厂供方水质测定、水量计量需方水质测定、水量计量2供水以质定价日计月结连续性以需定供1供水调度3费用结算工程主体工艺采用石灰混凝处理,采用华电工程自主设计的圆形泥渣循环型接触絮凝机械搅拌澄清池。与同类技术相比,设计负荷高,出水水质稳定,而冲击负荷能力强,处理过程中没有次生污染物,运行费用较低,维护量小。首次采用卧螺沉降离心脱水机进行澄清池排泥的处理,为石灰法处理工艺的污泥处理进行了开创性的探索。经过后期开展技术攻关优化后,成功满足污泥处理需求。科学

21、选择消毒药剂的品种、制备设备。工程率先采用大容量二氧化氯发生器进行杀菌操作,化学复合法工艺制备二氧化氯,科学的投加方式能够经济有效地控制循环水中的微生物。有效氯单台产量20kg/h的二氧化氯发生器在国内属首次应用,杀菌效果非常好。系统采用全自动PLC集中控制,包括澄清池排池、滤池运行和反洗、化学药品的投加、污泥处理等,均能实现自动控制。2.3.2 技术攻关,成功突破制约瓶颈。石灰混凝处理工艺每天产生的污泥量成百余吨,污泥经脱水后外运,离心脱水机是处理污泥的唯一途径,直接影响中水处理整套系统的正常运行。石灰处理产生的碳酸钙污泥比重较大,易沉积,分离因子高。由于是首次采用卧螺沉降离心脱水机处理石灰

22、处理产生的污泥,在系统设计和配置上还不完善,德国进口的离心脱水机并不适应这种污泥,故障频发,一度成为制约中水深度处理正常运行的瓶颈。针对这一问题,企业成立了专门的攻关小组,在研究了脱水原理后,找出了症结所在,大胆进行技术变革,增加曝气使污泥混合均匀、主电机改变频降低转速、控制脱水机差速等一系列措施的实施,成功解决了脱水机故障频发的问题。石灰的特性造成石灰系统易堵塞、结垢,进而导致系统的“跑、冒、滴、漏”等问题,是中水处理行业内公认的难题。设备管理部门及运行部门迎难而上,合力攻坚。通过更换石灰乳输送管道材质、改进石灰仓弹性密封、石灰乳配制箱出口上移、合理控制振打、完善定期冲洗制度等,石灰系统易堵

23、塞、结垢问题迎刃而解。设立QC攻关小组、开展“金点子能手”评选,推进群众性技术攻关。在职工的广泛参与下,成功解决了中水污泥系统缺陷、脱水机加药量不足、石灰取样准确性差等技术难题。中水回用系统投用以来,还相继进行了脱水机变频改造、污泥浓缩池改造、石灰系统治理等技术改造项目,解决了影响设备正常运行的问题,提高了系统可靠性。2.3.3 精心调控,保证系统安全稳定。大规模回用中水做电厂循环冷却水,对循环冷却水系统造成的突出影响主要表现在腐蚀、结垢、污堵等方面,必须严格控制中水水质和处理工艺。中水回用过程中加强中水来水水质的监测,精心调整澄清池运行工况,特别是加强了水中的微生物、氨氮、总磷、有机物、氯离

24、子含量的控制,合理控制循环水浓缩倍率并采用了阻垢技术。深度处理系统运行三年以来,通过近几次机组大修时对凝汽器及循环水系统检查情况来看,循环水系统未见腐蚀、污堵等异常,凝汽器不锈钢管基本未发生腐蚀或点蚀、防腐层良好。说明中水回用作工业循环冷却水,只要控制得当,能够保证循环冷却水系统的安全运行。这也为城市中水在大容量机组循环冷却水中的应用推广提供了有力佐证。2.3.4 创新培训,不断提升员工素质。一是丰富培训载体、拓展培训形式,形成了一人讲变为大家讲的“研讨式培训”、培训场所由室内转移到生产现场的“开放式培训”、将培训与生产实践相结合开展的“课题式培训”、打造全能值班团队的“轮岗式培训”、师徒结对

25、共同进步的“贴身式培训”、“请进来、走出去”的“互访式培训”,定期举办技术比武等,提升了员工的职业技能。二是企业还通过开展形势任务教育、培育中水回用文化,使“中水回节约资源”的思想内化于心、将“中水回用持续发展”的目标同化于愿、把“对标管理、精心调控”的要求外化于行,提升了员工的责任感。员工素质的提升,保证了中水回用系统的安全稳定经济运行。2.4 深度挖潜,科学控制,中水深度处理成本最低。大型燃煤电厂回用中水做循环冷却水,不仅购买中水要支出巨额费用,中水引入电厂后进行深度处理的费用也是惊人的。不算设备折旧、人工成本、机电设备耗电,仅深度处理使用的化学药剂每年就达上千万元。邹县发电厂深度挖掘中水

26、深度处理系统的节能潜力,大力开展节能降耗和运行方式优化工作;引入对标管理机制,深入开展运行对标管理;并创造性的开展了中水“掺配”试验,有效控制了生产成本。特别是实施“宏观控制、适度掺配”方案以后,中水深度处理成本降至最低。2.4.1 优化方式,技术改造,节能降耗见成效。一是进一步完善了节能降耗管理制度,加强节能降耗管理。企业每年都把节能降耗指标层层分解,纳入到各部门的目标责任制中,同时对关键指标组织攻关,利用经济杠杆的作用,促进了节能降耗工作的深入开展。二是积极采用新技术、新材料,实施节能降耗技术改造。如脱水机主电机及部分水泵电机变频改造降低了电耗;石灰系统输送管道更换为新型聚丙烯材质、石灰仓

27、更换新型弹性密封,解决了石灰系统堵塞泄漏的问题,减少了原材料的浪费。三是深入开展运行方式优化工作,实行最小运行方式。通过在企业内部广泛征集建议,集思广益,中水深度处理系统实施优化措施20余项,取得了明显的经济效益,每年可节约成本50多万元。对PAM流体控制装置设置参数进行优化,配制浓度由0.3%降至0.1%。不仅解决了计量泵堵塞的问题,加药量调整更加灵敏,用量仅为原来的1/3即可满足生产需要,每年可节省费用4.6万元。针对中水处理污泥特性,经过多次试验,采取投运初期加药,运行正常后停止加药的方式,能够维持脱水机正常运行,每年可节省聚丙烯酰胺加药费用7万余元。接触氧化池风机改为定期运行,每年节电

28、近10万kwh。循环水补水泵由连续运行改为间歇运行,一台泵每年可节电近60万kwh。2.4.2 确立标杆,完善机制,对标管理提效益。一是确立标杆,深入开展指标对标管理。在模拟试验的基础上确立标杆值,建立指标对标体系,实行“部门、班组、个人”三级控制,将指标分解落实到人,运行人员精心调控,按标杆值运行,严格控制加药费用和制水电耗。定期进行小型模拟试验,核准石灰混凝处理的加药量,修正标杆值。依据标杆值制作了加药量实时校核软件,方便运行人员根据来水水量变化及时调整加药量。对水量、药品消耗指标建立了日统计、周分析、月总结的工作机制,每周编制中水对标管理周报、中水运行管理周报,加强对指标的分析、及时纠正

29、偏差、有效地控制了生产经济指标。二是引入竞争机制,开展经济指标竞赛,利用经济杠杆,提高员工开展指标对标的积极性,促进经济指标的提升。将药品消耗、厂用电、制水量等指标纳入竞赛范畴,引入单位制水电耗等评价标准,统筹兼顾,建立了良性的竞争机制,各项经济指标明显提高。三是培育对标文化,营造了全员参与对标管理的良好氛围。通过设置对标管理提示牌、举办专题讲座,开展承诺签名、合理化建议等活动,员工的成本意识、节能意识不断提高,主动对标,提升了中水深度处理系统的运行经济性。2.4.3 宏观控制,精心调试,适度“掺配”降成本。中水经石灰混凝处理后澄清池出水碱度可降至0.2mmol/L,远低于循环水补水水质要求。

30、在实际运行中可以宏观控制水质指标,适度进行“掺配”(即多台澄清池运行时一部分加药、一部分不加药只进行物理澄清,控制深度处理系统总出水水质符合循环水补充水水质要求),使中水深度处理成本大幅降低。经过分析计算和反复精心调试,最终确定在当前水质条件下加药和不加药的澄清池进水量按2:1的掺配比例可保持总出水水质符合供水要求。澄清池进水碱度相对比较稳定,按照2:1的比例进行掺配后澄清池出水总碱度完全满足循环水补水水质标准。后续的变孔隙滤池可以将浊度处理到合格,掺配后的总出水各项水质指标均达到循环水补水水质要求。石灰混凝处理是中水深度处理系统运行成本的主要集中点,采用“宏观控制、适度掺配”的方案后,中水处理成本大大降低,降幅在30%以上。3 大型燃煤电厂以可持续发展为目标的中水回用全过程管理效果3.1 经济效益显著3.1.1 解决了大型燃煤电厂工业循环水用水困难的矛盾,每年可回收利用城市中水3000万吨,避免了淡水资源的开采,节约下来的淡水资源能够满足48万人的生活用水需

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