350 MW火电机组全厂水平衡试验分析研究

张 然

(国家能源集团科学技术研究院有限公司沈阳分公司,沈阳110000)

0 引 言

当前中国水资源面临的形势依然严峻,水资源短缺、水污染严重、水生态环境恶化等问题已成为制约经济社会可持续发展的主要瓶颈[1-2],燃煤电厂为了实现碳中和目标减少电力生产过程中的碳排放而淘汰或者升级落后煤电机组,其结果会使冷却系统的用水量大大増加[3]。水资源分级利用及水污染防治技改过程中,需协同考虑的一个重要问题就是污泥处理,电厂应高度重视,妥善处理,避免造成二次污染[4]。在脱硫系统水平衡、石灰石供应系统、氧化空气系统、浆液循环泵组合运行等方面进一步挖掘脱硫系统节水及节能潜力[5],在国家要求提高水资源利用效率、控制污水排放的背景下,开展火电厂废水处理及回用具有重要意义[6]。水平衡法是对节水工作进行科学管理且行之有效的方法[7],通过水平衡试验工作,可以清晰地描绘出火力发电厂水系统概况。在此基础上,依据测试的各项数据,制定出切实可行的节水措施,从而达到节水、节能、减排,降低生产成本,提高发电经济效益和环境保护社会效益的目的。

以某火力发电厂2台350 MW机组为例,基于DL/T 606.5—2009《火力发电厂能量平衡导则(第5部分:水平衡试验)》[8],通过对该厂各个系统取水、耗水、用水进行测试,开展全厂水平衡分析,并根据分析结果提出改进与建议。

1 主供水系统状况

1.1 循环冷却水系统

循环冷却水系统为带烟气排放的自然通风冷却塔闭式循环供水系统。每台机组配有1座自然通风冷却塔、2台循环水泵。2台机组共用1座布置在冷却塔附近的循环水泵房。循环水系统采用扩大单元制,热季每台机组2台循环水泵定速运行和1座冷却塔全塔配水,冷季每台机组1台循环水泵低速运行和1座冷却塔内区配水。

城市中水经再生系统处理后的再生水作为冷却塔的主要补水,另外淡水箱来水也作为循环水的补充水源之一。

冷却塔的排污水一部分用于脱硫、输煤冲洗等系统补水,另外一部分返回至原水池。

冷却塔的蒸发和风吹损失量是火电企业耗水最多的项目,占总新水量的70%以上。

1.2 化学除盐水处理系统

如图1所示,化学除盐水处理系统水源为城市中水,来水经过再生水系统、生水加热器、生水箱、多介质过滤器、超滤、反渗透、除盐单元(阴阳床、混床)处理合格后收集到除盐水箱。

图1 化学除盐水处理系统流程图

除盐水由除盐水泵分配给机组除盐水用户,其供给的用户主要包括机组的热力系统补水、闭式冷却水补水、化学加药间用水、精处理再生用水、尿素车间用水等。

1.3 燃料用水系统

燃料用水包括清水池、煤加工、煤输送、沉淀池、净水器等单元用水,燃料用水系统流程如图2所示。

图2 燃料用水系统流程

1.4 脱硫用水系统

脱硫系统采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺,系统补水水源包括:循环水排污水、过滤池来水、工业废水处理系统来水等,作为石灰石制浆、滤布冲洗、脱硫设备冷却水、除雾器冲洗水等,最终进入脱硫吸收系统,随烟气蒸发和石膏带走消耗。脱硫用水系统流程如图3所示。

图3 脱硫用水系统流程

1.5 消防水系统

全厂设置有独立的消防栓供水系统。消防水取自生消水泵房,消火栓供水设备和自动喷水灭火供水设备布置在此。消防管网的稳压和补水由稳压水泵提供,消防用水系统流程如图4所示。

图4 消防用水系统流程

1.6 深度处理系统

再生水深度处理系统设计规模为净产水总量1 900 t/h,主系统设置了2座出力为1 050 m3/h的机械加速澄清池和6台380 m3/h的变孔隙滤池。

循环水排污水深度处理系统设计规模为净产水量为1 050 t/h,主系统设置了1座出力为1 050 m3/h 的机械加速澄清池和3台380 m3/h的变孔隙滤池。

再生水深度处理系统和循环水排污水处理系统的机加池可以互为备用。

2 电厂水平衡试验与评价

该厂采用冷却塔循环冷却水供水方式,火力发电厂全厂水平衡图如图5所示。

图5 全厂水平衡系统图

2.1 全厂用水情况指标

根据水平衡测试结果,将全厂用水系统划分为14个用水单元,并对实际新鲜水量、串用水量、回用水量、循环水量、消耗水量、排水量等情况进行统计。电厂各系统水状况分析见表1。

表1 电厂各系统水状况分析表

2.2 水务管理现状及技术指标

电厂水务管理技术指标代表着全厂用水系统当前水务管理水平,电厂水务管理现状及有关技术指标见表2。

表2 电厂水务管理现状及有关技术指标

3 问题分析

1)废水复用率低。工业废水经处理后外排水量为43.7 m3/h,废水复用率仅为27.3%。

2)消防水消耗量大。试验期间,消防水的消耗量为21 m3/h,初步判断为消防水管网渗漏导致,存在一定的消防安全隐患。

3)水量计量仪表不齐全。部分流量计显示不稳定或与实际流量偏差较大,部分有必要安装的表计未安装,统计表见表3。

表3 电厂流量计问题统计表

4)生活水有浪费,部分卫生间存在长流水现象。

4 结 语

1)加强消防水管网检修工作,减少消防水消耗量,降低取水量,消除消防系统安全隐患。

2)提高制备淡水的反渗透工艺水平,建议提高反渗透工艺的处理能力,提升循环冷却水系统的运行灵活性。

3)提高流量计的配置率,加强机组关口流量计的维护和校验,建立水务管理监测系统,实现主要供、排水系统流量(关口流量计)的监视和数据记录,及时发现并消除电厂的非正常用水。

4)做好生活用水设备定期检查、维修工作,杜绝长流水现象。

5)建议反渗透的浓排水作为脱硫系统工艺水,不足部分由循环水的排污水补充,避免废水外排。