燃煤电厂节水技术探讨

2018-04-13李长宽

东北电力技术 2018年6期

李长宽

(中国华西工程设计建设有限公司辽宁北方分公司，辽宁沈阳 110003)

随着社会经济不断发展，水资源短缺问题日益凸显，近年来气候异常频发，干旱内涝并存的情况时有发生，干旱季节企业与民争水问题严重制约企业正常生产经营，随着国家环保、节能政策的不断收紧，取水、用水、排水问题对燃煤电厂的影响越来越大。因此，燃煤电厂合理用水，减少废水产生及排放，最大程度节约用水成为当前生产经营面临的重要任务。

本文从燃煤电厂设计情况、行业技术发展及国家政策变迁对企业的影响以及燃煤电厂生产运营期间企业自主节水改造等方面分析相关节水项目或方案的可行性，立足较小改动产生较大节水效果，提出了几种切实有效的改造方案，可为已投产的现有燃煤电厂节水改造工作提供参考。

1 燃煤电厂取水、排水及废水情况

1.1 电厂取水

1.1.1 工作介质

燃煤电厂的发电工作原理是将煤炭中储备的化学能通过燃烧转化为锅炉内除盐水的内能，炉内除盐水被加热成蒸汽后通过在汽轮机内做功，将内能转化为汽轮机的机械能，汽轮机与发电机同轴，带动其在电场中切割磁感线，将机械能转化为电能。因此，作为能量转换重要环节的锅炉用除盐水是电厂用水的重要途径之一，但其水量较小。

1.1.2 冷却介质

汽轮机做功后的乏汽需回收利用，就需要使用大量冷却水将其冷凝下来，而该冷却水也需要循环使用，因此循环冷却水和热力设备辅机冷却水成了电厂最大的用水环节。

1.1.3 生活用水

企业生产经营过程中，食堂、打扫卫生等生活用水也占电厂用水的一定比例。

1.1.4 脱硫系统用水

脱硫系统制备石灰石浆液、烟气带水后补充吸收塔液位，也是电厂用水的重要方面。

1.1.5 其他用水

燃煤电厂生产过程中消防、绿化、油库喷淋降温等方面都可能用水。

1.2 电厂排水

1.2.1 脱硫废水

根据火电厂石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统设计规程[1]，脱硫废水因氯离子含量高，且在脱硫吸收塔内吸收了烟尘中的重金属，其处理过程比较困难，需要排放到灰场[2]。

1.2.2 循环水排水

循环水因冷却塔不断蒸发浓缩，含盐量不断上升，为保证凝汽器不结垢，热力系统换热效率满足设计要求，必须进行换水排放，其中某2×600 MW机组燃煤电厂额定工况下循环水排污量为133 t/h。

1.3 废水处理难点

火电厂水处理技术相对成熟，近年来未出现水处理工艺的重大变革，但随着环保标准越来越高，废水处理工艺向纯净水方向演变后，企业的处理成本成倍增加。废水中悬浮物、pH、浊度等处理成本都相对较低，高含盐量废水的综合利用是燃煤电厂的最大挑战，脱盐过程因其成本太高，是整个燃煤电厂废水处理和综合利用的最大困难所在，因此一直未被火电企业广泛使用。

1.4 废水排放问题

1.4.1 历史遗留问题

历史遗留废水处理方面的问题主要包括设计方面问题和施工建设方面问题。设计方面主要体现在早期节水用水标准和环保标准相对较低，设计方面不够重视，设计院为了降低项目投资概算，简化水处理系统和用水系统流程工艺，造成可以使用废水回收后的复用水时使用了清洁新鲜水；应按不同水质设计处理工艺流程的，合并了管线或沟道，表面上降低了投资成本，但为以后的生产运行埋下了重大隐患。施工过程同样存在人为制造废水的情况，包括不按照设计图施工，乱接水管，擅自改变取水水质的管线安装情况，造成新鲜水用量增加和废水产生量增加。

1.4.2 政策变更影响

随着环保标准的不断提高，部分区域已逐渐禁止原来允许循环水外排的情况，必须做到绝对意义的“废水零排放”，这就给燃煤电厂带来了前所未有的水处理压力。

1.4.3 企业自身问题

水处理工作在很多燃煤电厂受重视程度较低，企业内部历来对涉及水处理、废水综合利用的支持力度欠缺，因管理上的疏忽，很容易造成水资源浪费或取用水不合理等情况，进而对企业节水、废水综合利用等造成不良影响。

2 节水治理

电厂节水治理工作是一项系统性工作，从时间上要追溯到项目设计建设到后续投产后系统改动情况，从范围来说，全厂整个区域都有用水、排水的设备和系统，而且水管种类较多，管架布置和地下埋管等施工安装方式并存，因此查清节水治理前的企业用水现状是一项复杂的工作，其次针对不同的用水性质，有针对性制定节水措施和节水改造方案，还涉及到各个专业、各个部门的协作配合，最后具体实施和长期执行过程也是关键所在。

2.1 源头治理

燃煤电厂可以根据本单位水平衡设计图，了解全厂主要用水情况和用水耗量情况，通过实际监测或统计得到更加准确的用水数据，一般来说火电厂循环冷却水是全厂最大的用水系统，因此燃煤电厂可以委托有资质的单位，使用本单位新鲜原水对其循环水系统做动态试验，选取最优的循环水缓蚀阻垢剂，最大程度提高本单位循环水浓缩倍率，这将是燃煤电厂节水工作的重要途径；其次在有备用水源或两路水源的企业，可结合能耗情况优先选用原水含盐量低的水源取水也是很好的选择。

2.2 系统优化

全厂热力系统用水情况较多，因消防水系统管网覆盖广、水质好、压力高、取用方便，在实际工作中经常被乱接乱用，破坏系统水平衡，引起新鲜水用量和废水排放量双增情况。因此，企业应排查清楚全厂各区域和系统用水情况，统一进行优化处理，如锅炉捞渣机补水使用消防水或工业水的情况很多，而该系统是必须消纳全厂含盐量最高水质的去处，如水处理除盐系统反渗透浓水或其他高含盐量废水，必须严格处理才能有效控制全厂取用水情况。

燃煤电厂一般都设计事故应急水池，而很多企业经常是将其闲置不用，每当雨季或厂区下大雨时煤场废水量激增，往往引起工业废水处理系统负荷较高，电力设计院设计废水处理系统一般只注重常规废水处理，很多电厂的工业废水处理能力为100 t/h，设置的废水贮槽不超过4 000 m3，常规情况能满足运行要求，但在特殊情况下很难满足废水处理要求，因此燃煤企业应及时启用和投入事故水池的功能，防止污水外排或溢流情况发生。

早期电力设计中往往使用生活水系统对全厂绿化草坪浇水，能很好地满足草坪灌溉要求，但是随着“废水零排放”要求的不断深入，草坪灌溉改用复用水试点的形式是很有必要的节水项目，值得各发电企业尝试推广。在可能的情况下，尽量做到雨污分流、一水多用、阶梯用水，这将是燃煤电厂节水的重要技术路线和工作思路[3]。

2.3 协同管控

在火电厂节水工作中，统筹管理、协作调度的作用至关重要，从全厂水平衡处理中，企业应加强运行、检修维护管理，做到停运设备及时关闭辅机冷却水，部分设备及时根据温度情况调低冷却水流量，还应对厂区跑冒滴漏情况加大治理力度，对文明生产、保洁用水监控到位，避免不合理用水情况，企业制定的节水工作方案应督促各部门、各相关人员严格执行，从各个环节介入节水工作要求，控制浪费和不合理的工作方式[4]。

企业应及时调整和改变用水理念，包括煤场、灰场喷洒降尘用水，除了常规降尘要求外，还要增加高含盐量废水的功能，及时消纳脱硫废水、反渗透浓水和循环排污水的要求，尽可能提高废水综合利用率，减少新鲜水用量，降低废水产生量，防止废水外排[5]。

2.4 探索尝试新技术

新技术往往都是生产生活中有需求而研发的改善生产技术水平和工作效率的成果，目前水处理行业提出的一些“废水零排放”技术都不太完善，其中较早应用的循环水旁路软化处理技术，因CaSO4的微溶解性，常造成树脂结块，且循环水水量太大，旁路处理造成的能耗增加，一直未能广泛应用。反渗透处理循环水技术也是投资运行成本极高，且反渗透浓水需要经烟气蒸干处理，造成锅炉效率下降，能耗增加，烟气余热蒸干反渗透浓水的技术路线很容易造成石膏雨或大气污染物因子落地浓度超标，造成环保不达标情况。高含盐量废水处理问题一直是燃煤电厂废水处理工作的瓶颈，现有技术虽然有一些进展，但依然存在很多问题，因此很多新技术一直没能广泛推广和应用。燃煤发电企业应谨慎关注一些新的水处理技术和节水设施，跟进其真实节水效果和投资经济性，并兼顾能耗指标变化，随着国产化的不断推进及先进技术的研发，部分设备技术对生产生活的促进作用明显，企业应做好其使用业绩调研和经济性核算等工作。