火电企业水利用率的研究与应用

安娅琳，吕 凯，孔 妍

（1.山东省特种设备检验研究院济宁分院，山东济宁 272000；2.华电国际邹县发电厂，山东济宁 272000）

0 引言

1 机组概况

华电国际邹县发电厂四期为2 台1000 MW 机组，其中水处理系统对电厂工业废水、生活污水和邹城市二级污水进行深度处理，将处理后的合格水做为主要水源补入四期循环水系统。其中，电厂工业废水为生产过程中的油罐冷却水、地面冲洗水、轴承等零部件的冷却水；电厂生活污水为三、四期生产、生活过程中产生的生活污水。循环水用水在电厂用水中占比较大（75.87%），邹县发电厂的机组循环水用水水价：一、二期地下水1.5 元人民币/t；三期地表水0.65 元人民币/t；四期中水0.6 元人民币/t。四期中水水价最低，为保证企业的社会效益、经济效益，降低用水成本，用水顺序应为四期中水、三期地表水、一、二期地下水。

2 基础情况分析

对四期中水目前的利用情况进行深入的调查研究，分析四期中水综合利用过程中存在的影响其利用率的主要问题。

2.1 四期中水在全厂循环水补水中占比较低

调查发现，一、二期水源为地下水，三期水源为南四湖地表水，四期中水不向一、二、三期供水，只提供给1000 MW 机组用水，用户非常单一，所占比例较小，全厂覆盖率处于较低水平。

在这种供水方式下，当一、二期地下水和三期水源出现紧急情况时，即便四期中水有一定的裕度也无法给一、二、三期紧急供水，整个电厂的供水安全性较差。

2.2 四期中水利用困难

对四期中水处理系统水处理和应用（图1）分析研究发现，四期中水利用过程中还存在其他问题。

（1）四期中水处理系统设计处理量4200 t/h，远大于正常2台1000 MW 机组运行时中水的使用量（约2600 t/h），造成四期中水处理系统设备利用率低，存在设备浪费。

（2）因机组1000 MW 停机期间循环水不需要补水，造成邹城市二级污水只能停止供水，环保效益降低，影响企业形象；同时，处理的工业废水和生活污水无处排放，大量清水只能外排雨水井。雨水井满后，则会利用大雨水泵外排灰场，存在一定的环保风险。

图1 四期中水处理和应用示意

2.3 原因分析

（1）未对各期循环水补补水质进行系统分析，不能有效把握各期水质间指标差距，对四期水掺配至其他机组不能进行有效指导。

定义2[5] 设X是一个非空集合，则定义在X上的区间智集A由隶属度函数AT,犹豫度函数AI和非隶属度函数AF构成。其中，对于每一个x∈X,AT(x)，AI(x)，AF(x)⊆[0,1]，记为：

（2）要实现向其他机组供水需要有供水管路。原三期阀门室至四期中水系统有一路调试用水管路，该管路只能实现由三期阀门室至四期中水供水，而不能反向供水。

（3）设备材料不允许。氯离子是一种强腐蚀性阴离子，广泛存在于天然水和工业水中，过高的氯离子浓度会导致水处理设备严重腐蚀。针对现有设备材料情况，没有合理进行掺配控制水质指标，未及时改造和升级设备，造成中水应用范围受限。

（4）四期中水除用作循环水补水外，没有其他用户。用户数量少也导致中水利用率低。

3 提升方案

3.1 水质分析（表1～表4）

表1 中，循环水各项指标的制定是通过循环水动态模拟试验来确定的；循环水动态模拟试验需定期开展；循环水运行过程中，主要控制指标中的任何一项控发生超标，都视为异常，需加强、加大排污、补水、调整处理。

表1 循环水监督主要控制指标

表2 一、二期原水水质分析

表3 三期分配水池水质分析

表4 四期中水出水水质分析

从以上水质控制指标和水质分析中得出结论：四期中水出水水质与三期分配水池补水水质近似，与一、二期地下水水质偏差较大。四期中水出水能够满足部分向三期补水的要求。

3.2 系统管路改造

原三期阀门室至四期中水系统有一路调试用水管路，该管路只能实现由三期阀门室至四期中水供水。现将该调试用水管路移至中水提升泵出口管线上，管路改造后实现四期中水至三期阀门室双向导通性，这样四期中水可以方便的向三期阀门室供水，为三期循环水掺配四期中水提供便捷。

3.3 掺配控制指标

钙硬高会造成结垢，氯离子高可加快设备腐蚀。由水质分析可知，四期中水水质与三期循环水补水水质钙硬相当，只要严格控制循环水浓缩倍率（≤5）不会引起设备结垢。

四期中水氯离子比三期补水氯离子要高，铜材料的三期主机冷油器、三期氢冷器、吸风机冷却器等易腐蚀，需要严格控制补水量来防止设备腐蚀。我国目前执行的GB 50050—2007《工业循环冷却水处理设计规范》中，规定氯离子控制指标≤（700～1000）mg/L。所以三期补四期清水流量不易过大，应确保三期循环水氯离子不超标且尽量控制≤700 mg/L。四期清水也可通过三期阀门室进入三、四期杂用工业消防系统，需控制四期清水氯离子≤300 mg/L。自2018年2月课题实施后每天向三期循环水供水约300 t，循环水水质稳定且指标满足要求。

3.4 引入四期扩建端净化系统

四期扩建端净化池设计为净化处理炉后冲洗水，并将净化后的清水加以利用。实际运行后发现，炉后冲洗水量较小无法满足设计要求。经调查，四期中水水源（三、四期工业废水、生活污水）水质可以满足扩建端净化池的补水要求，可以将四期中水水源部分引入，实现净化系统的最大处理能力。

三、四期工业废水、生活污水可排至雨水井，雨水井又与四期扩建端净化系统距离较近。为充分利用现有系统和设备，增铺四期雨水井至四期扩建端净化系统污水稳定池管线，该管线将工业废水、生活污水通过雨水井送至四期扩建端净化池。污水在稳定池充分沉淀稳定后，经过稳定池周圈的水生植物净化，最终汇入清水池，清水池的水南路作为厂区园林绿化喷淋用水，北路作为洗车平台冲洗水，剩余合格清水排至三期分配水池。雨水井至扩建端净化系统流量稳定在200 t/h，水质能够满足三期循环水对水质的要求。

3.5 制定运行规定

（1）综合利用四期扩建端净化系统，四期扩建端清水池水质合格且满足洗车台用水、绿化用水的情况下，应启动四期扩建端回收水泵，将水回收至三期分配水池。

（2）控制四期中水不溢水，特别是不得溢流至厂区围墙外，防范环保风险。

（3）加强水质监测，化学专业设立课题，通过挂片试块等试验手段摸索规律。加强对化学、金属等专业知识的学习，拓展业务知识范围。

4 经济效益分析

按照四期中水水价0.6 人民币元/t，四期7#，8#机停运期间（40 d），中水处理系统对电厂工业废水处理量为700 t/h，电厂生活污水处理量为200 t/h。全部回收至三期循环水计算，全年可以节省水费51 万元人民币。

5 结语

随着现环保压力和经济压力的加剧，企业应利用各种措施节能减排。在四期中水经济性较好的情况下，三期使用中水量继续增加是必然的趋势，下一步一、二期也要考虑用中水，减少地下水、地表水的使用量。从企业的经济效益出发，应发挥好使用中水的优势，使用水优化、梯级利用，最终达到废水零排放。同时，中水利用率的提升和机组停机期间工业废水及污水的外排的减少，为企业带来了一定环保效益，多利用城市污水也带来一定的社会效益。