一、用水節水現狀
我國火力機組發電量占總發電量的80%以上,火力發電是我國取水量最大的行業之一,節水工作的開展與否直接影響電力企業的生產經營和持續發展。從2000年~2003年火力發電行業用水與全國用水情況比較(表1)及2000年~2003年全國火力發電廠用水狀況(表2)可以看出,盡管隨著火電裝機容量和發電量的增加,全國火力發電廠用水量有所增加,但工業用水重復利用率逐年提高,單位發電量耗水率逐年降低。
二、節水的主要經驗和做法
(一)嚴格執行新的用水標準和定額
火電廠設計工程按2000年11月3日發布、2001年1月1日起實施的《火力發電廠設計技術規程》(DL5000-2000)控制用水量。2002年實施的《火力發電廠節水導則》(DL/T 783-2001)規定了火力發電廠節約用水應遵守的技術原則、應達到的技術要求和需采取的主要技術措施。2002年12月發布并于2005年實施的《取水定額》(GB/T 18916.1-2002)規定了火力發電廠的取水定額。新的導則、定額的頒布對指導火力發電廠規劃、設計、施工和生產運行中的節水工作有重要的意義。
表1 2000~2003年火力發電行業用水與全國用水量比較表
項目
年份
全 國
總用水量
(億m3)
全國工業總用水量
(億m3)
火電
用水量
(億m3)
火電消耗水量
(億m3)
火電用水量占工業比例
(%)
火電消耗水量占工業比例
(%)
2000
5497.59
1139.13
464.86
46.56
40.8
4.09
2001
5567.43
1141.81
440.95
47.37
38.6
4.14
2002
5497.28
1142.36
509.36
47.81
44.6
3.90
2003
5320
1177
521.05
53.05
44.3
4.50
表2 2000~2003年全國火力發電廠耗水狀況對比表
項 目
2000年
2001年
2002年
2003年
火電裝機容量(億千瓦)
2.375
2.530
2.655
2.898
火電年發電量(億千瓦時)
11079
12045
13522
15790
機組利用時間(h)
4848
4900
5272
5767
用水量(億m3)
464.86
440.95
509.36
521.05
工業用水重復利用率(%)
67.5
69.1
69.4
69.5
消耗水量(億m3)
46.56
47.37
47.81
53.05
廢水排放量(億m3)
15.33
13.47
14.40
16.2
單位發電量耗水率(kg/kW·h)
(kg/kW·h)
4.20
3.93
3.54
3.36
注:(1)取水量包括取自地表、地下水、城鎮供水工程,以及從市區購得的其他水;主要用于生產用水、輔助生產(包括機修、運輸、空運站等)用水和附屬生產(包括廠區辦公樓、綠化、浴室、食堂、廁所等)用水。
(2)取水量不包括企業自取的海水、苦咸水以及生活區水量。
(3)采用直流冷卻系統的電廠的取水量不包括從江、河、湖等水體取水用于凝汽器冷卻的水量。
(二)加強水務管理
近年來火電廠水務管理貫穿在規劃、選廠、設計、建設及運行全過程中,要求合理使用水源和廢水資源化,以求最經濟和最節約用水。電廠通過制訂用水考核制度、報告匯總制度、技術監督制度及其它相關標準、規范、管理辦法,定期組織全廠水平衡測試及各水系統水質分析測試,加強對主要供排水系統的監控調節等,有針對性地制定出切實可行的節水技術措施和規劃,使火力發電廠達到用水合理化和管理科學化,提高了火力發電廠的水務管理工作水平。
(三)開發應用節水新技術
積極推廣應用國內外先進節水技術,采用成熟的節水新工藝、新系統和新設備,提高循環水濃縮倍率、降低灰水比、采用節水型冷卻方式、提高水的重復利用率等,并取得了顯著成效。
一是廢水回收利用。濕式循環冷卻系統是電廠用水、耗水最大的環節,回收利用冷卻塔排污水,處理回收其他工業廢水或生活污水做冷卻塔循環水的補充水,取得了明顯的節水效果,是電廠耗水定額指標下降的主要原因。冷卻塔排污水用于沖灰、沖洗和噴灑,可以減少低污染水直接排放損失,提高水的回用率,是較為傳統并被廣泛應用的方法;電廠灰渣水、消防水池溢水、部分取樣水、射水池溢水等進行循環使用,水質較好的經處理后作為冷卻塔循環水補充水源,返回到下一級循環水系統再利用,水質較差的工業廢水如含油污水、化學中和池排水、生活污水等處理后用于調濕灰用水、沖灰煤場噴淋用水等。
二是循環水系統。首先是提高循環水濃縮倍率,1000MW電廠濃縮倍率從2提高到3時,可節水800~1000噸/小時。通過不斷的研究開發和推廣應用,火力發電的循環冷卻水濃縮倍率達到以下水平:加防垢防腐藥劑及加酸處理循環冷卻水時,濃縮倍率可控制在3.0以上;采用石灰加酸及旁濾加藥處理循環冷卻水時,濃縮倍率可控制在4.5左右;采用弱酸樹脂等方式處理循環冷卻水時,濃縮倍率也可控制在4.5左右。采用新型水塔填料和收水器改造原有老水塔,降低了水塔出水水溫,減少了風吹損失,也起到節水的作用。
三是除灰系統改進。新建電廠的除灰方式有了較大的改進,有條件的地方首先選用干除灰方式;如果采用水力除灰,應使灰水盡量做到閉路循環;當灰水閉路循環確有困難時,則使用高濃度水力除灰。對于新設計系統,采用灰渣分排、渣水閉路循環。這些措施的采用,使沖灰新鮮水用量及廢水外排量大幅度下降。目前對除灰系統的改進措施主要包括:濃相氣力輸送系統的國產化、干灰儲存與粉煤灰綜合利用的開發應用,以及干排渣系統的實際應用。"十五"期間新上的電廠基本上采用干灰輸送和干堆灰技術,采用干灰碾壓灰場,調濕用水僅為排灰量的20%左右,且無灰水排放問題;完善了濃漿輸灰系統的設計和提高了關鍵設備的可靠性,開發了沖灰水回收利用技術以及回水管道防垢與清垢技術等。目前,高濃度水力輸灰技術已得到了較好地應用,通過系統優化可實現灰水比1:3~1:5或更小;采用灰渣分排,比灰渣混排節約40%的沖灰水量,且有利于灰渣綜合利用,新建火電廠鍋爐均采用灰渣分排技術,節水效果明顯。
四是空冷技術。大型電站采用空冷技術要比傳統的水冷技術節水3/4以上。當前我國電站建設規模較大且以燃煤電站為主。推廣空冷技術,不僅對我國西北、華北以及東北許多富煤少水地區發展電力事業,而且對調整我們現有電源結構,提升民族制造工業水平,都有現實意義。2002年以來,我國大型電站建設中,有20多個30萬千瓦以上機組采用空冷機組。
五是海水冷卻技術。直接利用海水作為冷卻水。進行導熱金屬材料的研制與合理選用,開發防治海生物在冷卻器和輸水管道內生長繁殖造成的污堵及清除技術(包含電解海水制氯)。采用海水淡化工藝解決生產和生活淡水供應。
六是水量計量和水質監測。大部分火電廠排水系統裝設流量計,并對其排放水質進行定期監測,及時掌握各排放點的排放量及水質狀況,有效地控制排水量和排水的再利用。各火電廠在加強環保管理的前提下,嚴格執行電力環境監測中的各條例規定,監督節水技術的執行。
此外,一批火電廠結合節水技術改造,采用了工業廢水"零"排放技術。還有部分電廠利用城市生活中水作為供水源,起到了社會綜合節水作用。這些技術措施的采用,使新水用量及廢水外排量大幅度下降。
三、節水工作存在的主要問題
盡管新建單機300MW以上的電廠,從設計、基建、運行管理等各環節均考慮了節水問題,并取得較好的節水效果。但從整個電力行業來說,離標準和客觀形勢要求還相差甚遠,節水工作仍存在不少問題。
一是水務管理重視不夠。在火電機組投產、運行過程中,對節水、污水處理裝置是否能正常投運、以及效果等方面的管理要求低。相當一部分電廠長期沒有開展水平衡測試,少數電廠用水無定額、用量不計數。部分電廠跑、冒、滴、漏、溢現象依然嚴重,特別是對溢水的浪費現象沒有引起足夠重視,很少在運行中根據機組負荷及冷卻水溫的變化及時調整冷卻水量。總的來說,水務管理粗放、節水機構不健全和監督考核不嚴等問題依然存在。
二是主要耗水指標達不到設計要求和測試值。由于設計、安裝調試、生產運行和管理等諸多因素,致使多數電廠的用水指標沒有達到設計值和測試值。循環水濃縮倍率未達到設計水平; 灰水濃度低于設計值,沖灰水量普遍偏大;工業水回收率低,重復利用次數少。
三是節水技術水平落后、節水治污資金不足。節水治污需要大量的資金投入。當前火力發電廠的新建和改擴建工程中,節水治污資金還沒有確定的來源渠道。由于資金不足,以往建設的節水治污設施大多技術陳舊落后、配置不全,有的只能處理部分污水,運行效率低,可靠性差,多數電廠監測表計量不全,不能滿足按機組實行定量管理的要求。
四是水的收費定價不規范。目前,水價制定和水資源費的收取辦法各地都不統一,隨意性較強,沒有形成規范、有效的水價機制,沒有發揮市場配置資源的作用。需要運用經濟杠桿激發企業節水的積極性和創造性,運用市場機制合理調整水價。
