火电厂生活用水系统水量追踪技术研究

王丽川　侯保灯　肖伟华　侯效灵　陈晓清

摘  要：文章以阳城火电厂为例，通过对火电厂生活用水系统的详细分析，采用水量追踪技术构建了一套追踪火电厂生活用水系统水量变化过程的技术方法，在水量平衡的基础上得出供水、用水、耗水、排水情况，实现生活用水系统水量全过程追踪。研究成果为火电厂生活用水控制、提高用水效率以及减少水资源浪费提供了技术支撑，可降低企业运营成本，增加企业效益。

关键词：火电厂;生活用水;监测系统;水量追踪

中图分类号：TM621        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）23-0143-03

Abstract： Taking Yangcheng thermal power plant as an example， through detailed analysis of domestic water system of thermal power plant， this paper establishes a set of technical methods to track the change process of water quantity of domestic water system of thermal power plant by using water quantity tracing technology. On the basis of water quantity balance， the water supply， water use， water consumption and drainage conditions are obtained in order to realize the whole process tracing of water quantity of domestic water system. The research results provide technical support for domestic water control， improvement of water use efficiency and reduction of water resource waste in thermal power plants， which can reduce operating costs and increase enterprise benefits.

Keywords： thermal power plant; domestic water; monitoring system; water tracking

1 概述

进入21世纪以来，我国国民经济一直保持高速发展的状态，这就提高了对能源的需求程度，能源工业尤其是电力工业直接支撑着我国国民经济，以保证其快速持续健康发展。根据统计，截至2019年底，全国发电装机容量已超过20亿千瓦，其中火力发电接近12亿千瓦，占总装机容量份额的59.2%。根据现今的能源比例情况，预计到2050年，总发电量中至少仍有50%为火力发电。

火电厂是我国工业用水的需求大户，其用水量和排水量十分巨大，在工业用水中约40%用于火电厂，每年排水约占全国工业企业排放量的10%[1]。虽然我国正在加紧火电厂能源转型，大量高效环保机组相继投产[2-6]，短期内我国燃煤机组平均供电煤耗有了大幅降低[7-8];但是投产早、能耗高的火电机组仍占定比例[9]，新投运的机组在主要辅机等方面节能减排还有一定空间，火电厂节能减排的潜力依然很大，因此必须大力推进节能减排工作。

目前，我国火电厂用水方式相对较为粗放，大部分研究侧重于冷却水循环利用的研究，针对厂区生活用水的研究较少;部分电厂生活用水管理较差，生活用水定额远远超过国家/地方相关定额标准，并且火电厂二级、三级水表安装率相对较低，生活供水管网“跑冒滴漏”现象时有发生且无法快速定位排查;若发生泄漏、爆管、水锤等故障，将造成严重的水资源浪费，加大企业直接经济成本，减少企业效益[10-12]。为了解决上述问题，本文通过对生活用水系统全过程分析，定量追踪火电厂生活用水水量变化过程，为生活用水系统节水改造与提高用水效率提供技术支撑。

2 火电厂生活用系统概化

火电厂的用水一般由两个系统组成，包括生产用水系统和非生产用水系统[13]。生产用水系统按用途和工艺流程主要分为除盐水、循环冷却水（循环水）、除灰渣等用水;非生产用水包括厂区生活用水、绿化用水和消防用水等。

厂区生活用水主要来自厂区各建筑生活用水。生活用水及污水排放随时间变化较大，季节性明显。火电厂生活用水系统包括从水源地取水进入厂区开始，经各单元用水后排放至污水处理系统，处理后的水再排放至市政系统、河流或者回用。以阳城电厂为例，水源地取水进入厂区后，经生活用水泵房处理，然后供给火电厂内各个用水单元，包括食堂用水、夜修楼用水、生产办公楼用水、行政办公楼用水、化学车间办公楼、化学车间办公楼、机务设备楼、煤场运转站、库房、脫硫（输煤）、二期办公区、汽机房、网控等其他用水户。水量经过各用水单元循环过后进入生活污水处理系统，经污水处理系统处理后再排入储蓄水池，供厂区脱硫用水、灰库拌湿、厂区绿化等使用，阳城火电厂生活用水处理流程如图1所示。

3 火电厂生活用水水量追踪系统

3.1 水量追踪系统构建总体思路

本文采用水量追踪的方法，构建火电厂生活用水水量追踪系统，用来监测火电厂生活用水系统水量变化过程。包括追踪生活用水系统进水终端与排水终端位置及数量，记录生活用水去向与用水量变化;对每个用水单位供水管道设置在线流量自动监测设备，检测供水情况;对每个用水单位排水终端设置在线流量自动监测设备，对排水进行检测;设置在线湿度自动检测设备，监测各用水单位空气湿度，计算蒸发水量;在水量平衡基础上得出供水、用水、耗水、排水情况;所有排水经过污水处理系统进入储蓄水池，在蓄水池处安装流量计量设备，由于储蓄池同时接收其他用水单元排水，还需监测其他污水来源;将储蓄池处理后水源，可供厂区绿化、脱硫用水、灰库拌湿等，同时监测用水量;监测设备均采用自动远传设备监测，上传至数据服务器中心，数据经后台计算处理后直观反应在显示器上，实现生活用水系统水量全过程追踪。

3.2 水量追踪实现步骤

（1）统计用水单元的进水量和排水量。对每个用水单元设置液体流量计监测供水工程，包括与生活用水泵房相连的食堂用水、夜修楼用水、生产办公楼用水、行政办公楼用水、化学车间办公楼等。采用超声波流量计设备监测各用水单元用水量。排污管道基本上都是采用的无压明渠排水，通过超声波液位计测液位及流速，然后通过积算仪转化为污水流量。（2）确定用水单元的耗水量。由于用水单元使用过程的客观原因，其蒸发率较少，故不在考虑蒸发水量影响。通过监测供水量与排水量，实现火电厂生活用水取、用、排循环监测。（3）确定所述储蓄水池水量数据。利用流量计统计储蓄水池的进水量以及污水再利用单元的使用水量，以及污水处理后用于消防用水系统、脱硫用水系统、灰库拌湿系统、厂区绿化系统等。（4）利用数据中心对流量计及湿度计采集的数据进行统计。上述水量监测设备均采用远传式设备，采集的数据通过数据网络的形势上传的数据中心，通过数据中心处理模块对数据比计算，实现生活用水全过程追踪。图2为各监测设备安装位置。

3.3 系统功能与主要模块

3.3.1 水量平衡计算

通过上述方法设置的远传式超声波流量计收集用水户的供水信息;一般排水管到采用无压明渠方式排水，寻找合适的排水断面，测量计算断面面积，采用液位仪监测排水渠液位及流速变化，通过计算得到排水渠动态的水量变化。计算公式为

Q供=Q用水户耗水+Q蒸发量+Q排水量       （1）

式中，所述蒸发量较小，计算过程中忽略处理。

Q排水量=S断面·∫H液位·T间隔   （2）

式中液位动态变化采取积分处理，排水量计算为监测时间间隔。

3.3.2 系统软件开发

系统以Windows 10为服务器操作系统，客户端浏览器为IE8以上版本，利用MIS系统处理监测数据，使用Access为本机数据库，采用模块化开发方法，以各个监测点为基本对象，分别完成对各个监测点的组态编程，并在系统内进行集成。所述数据中心包括实时处理模块、历史数据模块、对比模块、预警模块和显示单元，数据处理周期单位为天。

3.3.3 主要模块介绍

（1）数据处理模块：数据梳理模块用来处理实时用水流量数据并实时添加到所述历史数据模块中;（2）历史数据模块：数据处理模块将历史统计数据进行分类整理，将前一天的正常合理数据平均处理后呈现到显示单元;（3）对比模块，对比模块将实时监测数据与相应历史数据进行分析对比，寻找出异常点，将问题反馈给管理者，以便进行及时处理;（4）预警模块：当出现异常点或与历史数据对比有较大差距的时候，对比模块根据比对结果形成预警信息，自动生成预警预报，直接反馈给管理者;（5）显示单元：数据中心还包括显示单元，显示单元将所述处理模块处理完成的实时用水流量数据和历史对比数据进行实时展示。上述信息传输均采用移动数据网络形式，不依靠无线网络便可与数据中心建立通信连接，增加了火电厂生活用水监测系统的便捷性。图3为火电厂生活用水监测系统流程示意图。

4 结论

火电厂作为用水大户，节水改革已经发展成为电力事业面临的一项重要课题，随着环保政策、法规及规程的不断修订完善，对企业的用水管理提出了更高的要求。火电厂生活用水作为火电厂耗水的一部分，同样面临着考验。本文通過对火电厂生活用水全过程的追踪，分析了生活用水取、耗、排的循环全过程。研究成果为生活用水精细化管理提供了一种有效的技术支持。

参考文献：

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