海绵城市理念在东营燃煤电厂中的应用

季 宏， 杨 芳 ，张忠兴，李录新

(1.中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司，长春 130021；2.大唐东营发电有限公司，山东 东营 257000)

海绵城市是指通过加强城市规划建设管理，优先利用自然排水系统，创建生态排水设施，充分发挥城市绿地、道路、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，从而有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。本文根据大唐东营发电厂2×1 000 MW超超临界机组新建工程实际情况合理应用海绵城市理念，对电厂雨水排水系统运行方式进行分析和探讨，实现节约淡水水源供水量，减少初期雨水污染物排放。

1 “海绵城市”建设目标

大唐东营2×1 000 MW新建工程厂址位于山东省东营市北约110 km的东营港经济开发区。该区域属暖温带季风型大陆性气候，主要雨季集中在夏季。电厂水源：供水系统采用以直流冷却单元制供水系统，供水水源为海水；工业水来自海水淡化；生活和消防用水为城市自来水。电厂属于淡水缺乏地区，且海水淡化成本要高于城市自来水，故雨水的回收利用具有可观的经济效益。

根据住房城乡建设部2014年颁发的《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建(试行)》，构建低影响开发雨水系统,规划控制目标一般包括径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等。鉴于径流污染控制目标、雨水资源化利用目标可通过径流总量控制实现，各地低影响开发雨水系统构建可选择径流总量控制作为首要的规划控制目标。低影响开发雨水系统径流总量控制一般采用年径流总量控制。根据我国大陆地区年径流总量控制率分区图，东营年径流总量控制率α为70%≤α≤85%。根据东营城市总体规划：年径流量总量控制率不低于75%，对应的设计降雨量D不小于23.1 mm，即各项设施可容纳单位面积用地不低于23.1 mm/d的降雨量。

2 防止水体污染措施

东营电厂厂区的工艺布置特点与城市传统建筑小区相比绿化率低、海绵设施布置难度大，需因地制宜以最小成本达到雨水年径流控制率和径流污染控制率指标，因此本电厂利用传统雨水排水系统(由雨水口、收集管、沟和雨水泵房组成)与酸洗废水储存池相结合，通过电动切换阀门实现初期雨水收集利用和防止雨水径流污染的目的。

东营电厂雨水最终排放至附近景观水系，环保要求较高，排放水体需洁净无污染。燃煤电厂需汽车和铁路两种方式运煤，汽车运煤方式势必带来路面粉尘，另外其他运输车辆也可能带来路面粉尘，故必须采取相应措施防止污染，具体措施：运煤区域道路两侧设置排水沟，人工定期冲洗清扫路面，冲洗污水通过排水沟收集至集水坑，最终由集水坑排水泵升压进入输煤废水处理站回收利用；雨季时通过排水沟收集多余的雨水采用上部溢流方式进入雨水排水系统。另外，在运煤道路设置汽车自动冲洗装置，防止煤车粉尘带出电厂，雨季时，全厂初期雨水通过排水泵升压进入酸洗废水储存池。

3 雨水量计算及年可利用雨水量估算

东营电厂厂区地势比较平坦，电厂厂区除铁路占地部分雨水不易收集外，其他部分雨水均能通过厂区雨水排水系统收集。厂区占地面积A约为24.5×104m2(不包括厂内铁路用地)，其中：绿化系数15%(雨量径流系数取0.15)，道路广场系数21.2%(雨量径流系数取0.9)，建筑系数45.4%(雨量径流系数取0.9)，其他占地系数约18.4%(雨量径流系数取0.4)，综合雨量径流系数B约为0.7。按照对应的设计降雨量D=23.1 mm，年径流总控制率不低于75%需要调蓄的雨水容积计算如下：A×B×D/1 000=3 962 m3。

根据厂址气象条件，年平均降雨深度556 mm，结合厂区面积24.5×104m2(不包括铁路占地)与综合径流系数0.7，计算得年地面雨水径流量95 354 m3。

东营地区年降雨多集中在夏季，约占全年降水量的65%，其他季节雨量偏小，本工程夏季雨水量作为电厂主要可收集利用雨水量。考虑到蒸发、下渗、地面径流形成的不均性以及雨水调蓄池可利用容积等因素，折减系数取0.8，电厂年可利用雨水量为年地面雨水径流量的52%，即95 354 m3的52%为49 584 m3。

4 雨水储存、处理和利用

酸洗废水储存池有效容积为10 000 m3，分成3格。正常运行过程中电厂酸洗水池使用概率比较小：锅炉酸洗废水排水0～6 000 m3/次，4～6年1次；锅炉启动排水0～1 400 m3/次，每台机每年1次；空气预热器水冲洗排水0～2 400 m3/次，每台机每年2次。降雨期间利用该水池作为雨水储存调节水池，一方面降低了酸洗水池的闲置率，另一方面又解决了降雨的收集储存难题。通过排放表可知储存池冗余量，调蓄雨水容积可按4 000 m3考虑，满足设计调蓄容量要求。

降雨时，厂区雨水汇流至雨水泵站，经升压送至锅炉酸洗废水储存池。正常情况下降雨时(锅炉酸洗废水、空气预热器冲洗水及锅炉启动排水未投入时)，厂区雨水汇流至综合排水泵房雨水泵前池，3台雨水泵升压管道汇流出口有两个，分别去往雨水调蓄池(锅炉酸洗废水储存池)和厂外。在两个方向管道上各设置相关电动蝶阀，雨水调蓄池方向的蝶阀常开，厂外方向的蝶阀常闭。雨水经雨水泵提升后首先汇入雨水调蓄池贮存，池内注满后水位升至报警水位，传感器反馈信号联动控制两个方向的电动蝶阀，厂外方向的电动蝶阀首先打开，雨水调蓄池方向的电动蝶阀随后关闭，此时多余的雨水排至厂外。

厂区收集的雨水主要污染物是悬浮物SS、可能含微量的油等，与常规工业废水水质类似。为节约投资，本工程不设置专门的雨水处理设施，雨水通过锅炉酸洗水池内水泵升压至生产废水处理站与常规生产废水一并处理。

生产废水处理系统流程如下：锅炉酸洗水池内雨水废水调节池斜管(板)沉淀池气浮池过滤回用水池回收利用。

经过上述处理流程，处理后雨水水质可以满足浊度不大于5 NTU 、SS质量浓度不大于5 mg/L、化学耗氧量CODCr不大于30 mg/L、石油类质量浓度不大于5 mg/L的要求。处理后的雨水可用于厂区道路和绿地喷洒，也可用于输煤冲洗补充水、干除灰加湿水等。

5 经济性评价

雨水回收系统主要增加的设备材料及投资：雨水泵房至酸洗水池的玻璃钢输水管，内径1 000 mm，管长160 m，约4.15×105元；水池内水位报警装置2×104元；雨水泵出水管道电动蝶阀，内径1 000 mm的1套；内径600 mm的3套，约1.65×105元。电厂年可利用雨水量49 584 m3，电厂海水淡化工业水水质水价按6.1元/m3计算，即每年可节约3.02×105元海水淡化费用，约2年可以收回雨水回收系统投资成本，经济效益显著。

6 结束语

通过对大唐东营发电厂2×1 000 MW超超临界机组工程应用海绵城市理念，节约淡水资源，每年可节约3.02×105元海水淡化费用，约2年可以收回雨水回收系统投资成本，具有显著的经济和社会效益。本工程利用海绵城市理念对全厂雨水进行收集、储存和处理后再利用，实现雨水径流控制指标和解决初期雨水污染问题。如何运用海绵城市理念需结合每个电厂的实际情况，因地制宜以最小成本实现当地海绵城市建设目标。