鞍山热电厂取用水合理性分析

孙 晶

(辽宁省铁岭市水利工程规划设计技术审核中心，辽宁 铁岭112608)

鞍山市位于辽东半岛中部，东北与辽阳县毗邻。全市总面积9 252 km2，总人口339.6万人。其中市区面积 624 km2，人口 145.6 万人。

鞍山交通便利，境内辟有长大铁路、海沟铁路、海岫铁路、哈大公路、沈大高速公路以及鞍山至北京、佛山和惠州的空中航线，并开通了鞍山至北京的始发列车。

1 水资源状况

鞍山市多年平均降水量71.58亿 m3，地表水资源量24.86亿 m3，水资源总量28.64亿 m3。多年平均地下水资源量10.92亿 m3，可开采量6.58亿 m3。人均占有水资源量825 m3，为全国人均占有水资源量的1/3。鞍山市降水时空分布不均，降水主要集中在汛期，5－8月降水量占全年降水量的75% ～85%，降水量年变差系数0.20。

鞍山市城区多年平均降水量4.57亿 m3，地表水资源量1.05 亿 m3，水资源总量 1.38 亿 m3。

鞍山市共有大中小河流40余条，其中6条大型河流为辽河、浑河、太子河、绕阳河、大辽河、大洋河;中型河流为哨子河和海城河。

2 水环境状况

2.1 废污水排放量

2007年鞍山城区入河废污水排放总量为2.01亿 t。其中南沙河排放6 130万 t、杨柳河排放2 931万 t、运粮河排放11 038万 t。海城市入河废污水排放总量为3 792万 t，其中海城河1 804万 t，五道河1 988万 t。

2.2 主要污染物排放量

2007年鞍山城区入河污染物排放总量为26.7万 t，主要污染物为悬浮物24.0万 t、化学需氧量1.45万 t、生化需氧量1.02万 t、氨氮0.23万 t。海城市入河污染物排放总量为1.91万 t，主要污染物为化学需氧量 0.80万 t、悬浮物 0.70万 t、生化需氧量 0.35 万 t、氨氮 0.06 万 t。

2.3 地表水水质

2007年对区域内的辽河、浑河、太子河、大辽河、杨柳河、南沙河、运粮河等主要河流的水质监测数据，依据《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)进行评价。

辽河六间房水文站断面、浑河对坨子水质监测断面、太子河小河口、小姐庙水质监测断面、唐马寨～小河口段、小河口～小姐庙段、大辽河三岔河水文站断面等断面水质，全年评价均为为Ⅴ类及劣Ⅴ类水质，主要污染物为化学需氧量、生化需氧量、高锰酸盐指数、氨氮、挥发酚等。

2.4 水资源利用

2005年鞍山市年供水量12.098 9亿 m3(不含污水处理回用量)。其中地表水(蓄、引、提)供水量3.323 4亿 m3，占总供水量的27%;地下水源供水量8.775 5亿 m3，占73%。

2005年鞍山市年用水量12.098 9亿 m3，与供水量相持平。其中农业灌溉用水 7.374 9亿 m3，占总用水量的61.0%;工业用水 2.578 9亿 m3，占总用水量的 21.3%;城镇公共用水0.488 0亿 m3，占总用水量的4.0%;城镇居民生活用水0.735 6亿 m3，农村生活用水0.429 9亿 m3，分别占总用水量的 6.1%、3.6%;生态环境用水 0.135 7亿 m3，占总用水量的1.1%;林牧渔畜用水0.355 9亿 m3，占总用水量的2.9%。

鞍山市城区供水主要由市政供水系统、鞍钢供水系统和城市自备水源供水系统三大部分组成。现状年(2005年)鞍山市城区供水总量2.97亿 m3。市政自来水1.22亿 m3，其中工业 0.42亿 m3，居民生活 0.45亿 m3，城镇公共用水0.35亿 m3;鞍钢企业用水1.71亿 m3;城区自备水源0.04亿 m3，其中地热水 0.006亿 m3。在 2.97亿 m3总供水量中，市政供水系统境内地下水源供水0.31亿 m3，境外地下水0.38亿 m3，境外地表水0.52亿 m3;鞍钢供水全部为境外客水，其中地下水1.51亿 m3，地表水0.20亿 m3。鞍山城市城区供水的87.9%，为境外客水。

2.5 水资源开发利用存在的主要问题

2.5.1 水资源短缺

鞍山市水资源人均占有量825 m3，远低于全国的2 200 m3，属资源型缺水地区。水资源的主要问题一方面是资源总量有限，时空分布不均，开发利用率低，87.9%的用水由周边市地提供。另一方面是城市供水基础设施老化，管网漏失率高达27%，加剧了水的供需矛盾。

2.5.2 地下水超采严重

鞍山市地下水水源地超采，造成地下水水位下降，部分地区形成降落漏斗，随着地下水保护行动的开展，地下水超采将逐步得到缓解，降落漏斗区域面积将逐步减少。

2.5.3 水污染严重

2005年鞍山城区废污水排放总量为2.17亿 t，其中南沙河排放6 597万 t、杨柳河排放3 420万 t、运粮河排放11 679万 t，无论枯、丰水期水质均为劣Ⅴ类，地表水污染又导致地下水质恶化，水污染有从城市向农村、从上游向下游蔓延的趋势。特别是杨柳河、运粮河沿岸水质越来越差，给城市供水安全造成严重威胁，治污任务迫切而艰巨。

3 取用水量合理性分析

3.1 取水合理性分析

为缓解鞍山市集中供热供需矛盾以及鞍山周边用电紧张局面，鞍山市制定了《鞍山市城市热电发展总体规划》，规划新建国电鞍山热电厂，项目总装机容量为4×300 MW，属于我国近期重点鼓励发展产业。根据国家发展和改革委员会发改能源『2004』864号《国家发展和改革委员会关于燃煤电站项目规划和建设有关要求的通知》，在北方缺水地区，新建、扩建电厂禁止取用地下水，严格控制使用地表水，鼓励用城市污水处理厂的再生水或其他废水。所以选择城市污水处理厂“再生水”作为生产用水主水源，符合项目所在地水资源状况、国家现行政策和未来发展需要，主水源选择合理。

3.2 用水合理性分析

3.2.1 装机方案

本期装机方案采用2×300 MW燃煤亚临界机组，规划容量按4×300 MW机组考虑。

3.2.2 用水结构

1)生产给水系统

主要包括循环水补水、锅炉补水及热网补水等，主要由鞍山第二污水处理厂供给。

根据电厂初可研报告，电厂本期供水系统采用以自然通风冷却塔为冷却设备的扩大单元制循环供水系统。每台机组配1座自然通风冷却塔，1条压力进水管，1条压力排水管，设2台循环水泵，2台汽轮机组在冷却塔前合建1座循环水泵房，每座冷却塔至循环水泵房段采用2条回水沟。考虑到运行及检修的灵活性以及冷却塔在冬季防冻的要求，在2台机组循环水进水管上及排水管上设联络管，2座冷却塔水池之间设联络沟，在循环水排水管上设有一条通往冷却塔贮水池的旁路管。

循环水由冷却塔经循环水沟、平板滤网井、进入吸水井，由设在循环水泵房内的循环水泵提升后经压力管道送入凝汽器，热交换后，再由循环水压力管道送入冷却塔冷却进行冷却。

2)服务水系统

为了节约用水，将厂内各用水点用后能够再利用的排水收集起来，供厂内地面冲洗，喷洒等用水，厂内设有二套服务水系统。

3.2.3 用水量

1)生产取水量

根据《国电鞍山热电厂新建工程可行性研究报告》及水平衡图，本期2×300 MW机组夏季平均补给水量为1 577.22 m3/h，冬季平均补给水量为 997.10 m3/h。夏季按214 d，冬季按151 d计算，机组年运行7 000 h，加权计算夏季补水量647.31万 m3，冬季补水量288.75万 m3，全年补给水量约为936.06万 m3。表1，表2分别列出2×300 MW 机组夏季和冬季的各项补给水量。

2)生活取水量

生活用水量2.79 m3/h，全年生活需水量2.44万 m3。

3.2.4 用水量合理性分析

1)单位产品取水量

发电年取水量938.5万 m3，全年发电量33亿度。

单位发电取水量 =938.5×104/(33×108)=28.4 m3/104kw·h

根据《取水定额第1部分:火力发电》(GB/T18916.1－2002)规定:单位发电取水量不超过38.4 m3/104kw·h，该工程单位发电取水量符合国家标准。

2)装机取水量

建设项目2×300 MW机组夏季设计发电取水消耗量1 577.22 m3/h，机组设计额定总发电装机容量为600×10－3GW。

夏季装机取水量为 =1577.22/(0.6 ×3 600)=0.73 m3/(s·GW)

3)冷却循环水利用率

建设项目2×300 MW机组设计冷却系统夏季循环水量68 028 m3/h，冷却循环系统总用水量为 69 325.22 m3/h，设计冷却系统水的循环利用率夏季98.1%;冬季循环水量33 458 m3/h，冷却循环系统总用水量为34 195.1 m3/h，设计冷却系统水的循环利用率冬季97.8%。全年设计冷却系统水的循环利用率，符合我国一类城市冷却水循环利用率2010年达到95～97%的指标要求。

4)全厂复用率

工程设计夏季全厂复用水量68 506.30 m3/h，夏季总用水量69 608.01 m3/h;冬季全厂复用水量34 122.34 m3/h，冬季总用水量34 457.89 m3/h

夏季全厂复用率 =68506.30/69608.01×100% =98.4%

冬季全厂复用率 =34122.34/34457.89×100% =99.0%

5)生活用水

根据“可行性研究报告”和水平衡图，电厂生活用水取水量2.79 m3/h，工程定员234人，每日每人平均取水量286.15 L。生活水量主要是饮用、洗涤、冲洗、淋浴、食堂等，人均生活用水量高于《辽宁省行业用水定额》城镇用水量150 L/人·d。

3.3 污水处理设施

本工程在厂内新建如下生产、生活污水处理设施:

3.3.1 生活污水处理站

厂内建有1座生活污水处理站，生活污水处理站内设有1套一体化生活污水处理设施，包括沉淀、曝气、澄清、消毒等设施，并设有排水泵，经过化粪池初步处理后的生活排水再经过生活污水处理站处理后夏季回用，冬季外排。

3.3.2 工业废水处理站

厂内建有1座工业废水处理站，室内设有沉淀池、空气曝气装置、罗茨鼓风机、废水提升泵、气浮设备、自动反冲洗过滤器、过滤水泵、污泥脱水机、污泥泵、消毒装置、油水分离器、钢带式刮油机等设施，厂内部分工业排水，经过工业废水处理站处理后回用。

3.3.3 煤尘水处理室

厂内建有1座煤尘水处理室，室内设有沉淀池、水泵、净水器、刮泥机、抓斗起重机等，经处理后的排水排入服务水调节池内，供重复利用。

3.3.4 锅炉排污降温池

厂内建有1座锅炉排污降温池，锅炉排水排入锅炉排污降温池内，与循环水混合，水温降至不超过40℃后，通过水泵排入循环水沟内，作为循环水系统的补水。

3.3.5 脱硫废水处理设施

本工程脱硫装置排出一定量的废水，脱硫废水的水质和水量由脱硫工艺、烟气成分、灰及吸附剂等多种因素确定。废水中的杂质除了大量的可溶性氯化钙(CaCl2)之外，还包括:氟化物、亚硝酸盐及重金属离子如砷、铅、镉、铬离子等，还有不可溶的硫酸钙及细尘等。脱硫废水中主要的超标项目是悬浮物、pH值、汞、铜等多种属于第一类污染物的重金属离子，必须经过处理后达到排放标准才能回用。

3.4 节水措施

根据电厂各用水点的水量和水质要求，对电厂的排水进行不同方式的处理后，分梯级重复利用。

(1)全厂的工业用水采用污水处理厂排放的“中水”;

(2)凝汽器冷却用水采用二次循环冷却系统，自然通风冷却塔内设除水器，减少风吹损失;

(3)除灰渣系统采用干式除灰方式，排水循环使用，可大大降低了电厂耗水率;

(4)锅炉排污水，经锅炉排污降温池冷却后，作为循环水系统的补充水;

(5)生活污水在生活污水处理站内经过二级生化处理合格后，用于厂区绿化、美化环境用水;

(6)部分循环水系统排水用于化学系统、运煤系统冲洗及灰渣加湿等用水;

(7)运煤系统冲洗废水，由水泵回收至煤尘水处理室，经过煤尘水处理设施处理后，重复利用;

(8)各种水箱水池均设有液位控制装置，避免水箱及水池的溢流。

(9)加强水务管理，在各供水系统的出水干管及主要用水支管上安装水量计量装置，并设调节和控制流量的装置，根据用水的需要量调整供水量，避免浪费。

3.5 合理取用水量

生活用水偏高，按《辽宁省行业用水定额》，核减至每小时用水量为1.4 m3，即每天生活最大用水33.6 m3。最后核定该项目合理用水量夏季为1 578.62 m3/h，冬季为998.50 m3/h，则日最大取水量为3.79万 m3，年耗水量为937.28万m3。

4 结论与建议

4.1 取用水的合理性

4.1.1 取水合理性

根据鞍山市水资源状况及其供水工程状况，新建工程对水量和水质的不同要求、国家产业政策，选取鞍山西部第二污水处理厂“中水”，作为生产主水源;根据《污水再生利用工程设计规范要求》，选取鞍山市市政自来水作为生产备用水源和生活用水。水源选取符合当地水资源状况、水资源开发利用状况以及国家现行产业政策，水源选择合理。

4.1.2 用水合理性

通过对本项目生产用水指标分析，生产用水指标均符合国家现行用水标准。单位发电取水量为28.4 m3/104kw·h，装机取水量为装机取水量为0.73 m3/(s·GW)，符合国家《取水定额第1部分:火力发电》单位发电取水量不超过38.4 m3/104kw·h标准、装机取水量不宜超0.8 m3/s·GW标准;电厂生活设计取水量2.79 m3/h，平均每人每日取水量286 L，定额偏大，鞍山地区属缺水地区，生活用水量应核减至每小时用水量为1.4 m3。

4.2 取水水源的可靠性与可行性

4.2.1 生产主水源可靠性

1)生产主水源水量可靠性

由于鞍山市西部第二污水处理厂二期工程尚未运行，污水处理损失按20%计算则，现状污水处理厂可供“中水”水量7.04万 m3/d，满足项目对“中水”最大3.79万 m3/d的需求。

随着鞍山市工业和城市生活水平的提高，污水收集范围内供水量将不断增加，鞍山市西部第二污水处理厂污水来量也会相应增大，电厂一期工程用水保证程度将会提高，完全可以保障电厂生产用水。

2)生产主水源水质可靠性

据辽宁省水环境监测中心鞍山分中心2008年8月对鞍山市西部第二污水处理厂出水的监测数据，采用《污水再生利用工程设计规范》(GB50335－2002)中的循环冷却系统补充水水质要求进行评价。

目前鞍山市西部第二污水处理厂出水水质指标仍不符合《污水再生利用工程设计规范》(GB50335－2002)中的循环冷却系统补充水水质要求。其中超标项目为五日生化需氧量、氨氮、悬浮物等。

4.2.2 生活水源及备用水源可靠性

1)生产主水源水量可靠性

现状市政自来水供水能力48.8万 m3/d，年可供水量1.78亿 m3，总用水量为1.218 7亿m3。考虑损失水量，市政自来水水源供水总量为 1.523 3亿 m3，日供水 41.73万m3/d，余水 0.256 7 亿 m3，剩余供水能力 7.03 m3/d，满足应急日最大备用水量3.79万 m3需求和生活用水需要。根据鞍山市供水工程状况，2010年大伙房水库二期输水工程一步将向鞍山市供水，使鞍山市供水能力增加1.36亿 m3。目前，“引细入汤”工程已开始供水，使汤河水库向鞍山的供水能力增加15万 m3/d，考虑供水水量损失，新增供水量0.47亿 m3。除去减开采地下水超采地区(铁西、西郊 、太平)地下水0.44亿 m3，2010年新增供水水量1.83亿 m3，加上现状供水潜力0.256 7亿 m3，设计水平年可利用水量1.65亿 m3，新增供水能力45.1万 m3/d。电厂年备用水量和生活用水水量分别为265.3和1.23万 m3，紧占可利用水量的1.6%，可以满足工程备用水量和生活用水需求。

2)生产主水源水质可靠性

本工程采用鞍山市市政水源水作为全厂生产用水的备用水源。按照鞍山大赵台水厂2008年5月份水质检验结果，其水源水优于《地表水环境质量标准》中要求的工业用水水质标准。可以满足电厂循环冷却水系统补水及基本满足锅炉补给水处理系统进水水质的要求。

4.3 取退水影响及水资源保护措施

4.3.1 取水影响

建设项目生产主水源取水属于污水再利用，有助于提高水的重复利用率，节约水资源。污水处理厂现没有其它用户，项目从污水处理厂取水符合设计。

生活水源和备用水源电厂取水量不大，用水时间较短，对水资源状况及其他用水户无不利影响。

4.3.2 退水影响

电厂厂区排水采用分流制，即生活污水排水系统、工业废水排水系统及雨水排水系统。

本工程设置独立的生活污水管网，各建筑物生活污水，通过厂内的生活污水排水管网，排至电厂生活污水处理站。生活污水经过沉淀、曝气、澄清、消毒等工艺处理，达到国家现行《污水综合排放标准》一级标准，夏季用于厂区绿化、美化环境，冬季排入规划中的市政排水系统进入西部第二污水处理厂。因此不会对周围环境产生影响。

部分冷却循环排污水及化学水除盐(离子交换、反渗透等)排污水经处理后，达到二级排放标准，排入规划中的市政排水系统进入西部第二污水处理厂，其它工业污水通过污水处理站处理后循环使用不外排。因此不会对周围环境产生影响。

厂内雨水包括各建筑物屋面、地面径流雨水等，雨水通过设在道路上的雨水口排入雨水排水系统，排入市政排水系统。

4.3.3 水资源保护措施

做好煤场和灰场的防渗，以免渗漏造成对地下水水质的污染;加强用水管理，提高节水意识，做好排污水水质监测工作，达标后排放。

4.4 建议

(1)加强水质监测，使用水各环节水质满足设计要求。(2)电厂建成后，定期监测灰场周边地下水水质状况，防止地下水污染事故发生。

［1］李兵，冯谦诚，刘向华，等.造纸项目水资源论证取用水合理性分析［J］.南水北调与水利科技.2009(05).

［2］冯德友，吕宝华，谢大勇.建设项目取用水合理性分析［J］.科技创新导报.2008(29).

［3］李化.阜蒙县节水增粮项目取用水合理性分析［J］.黑龙江水利科技.2014(11).