【精彩论文】燃煤发电厂用水水平现状与展望

Original 中国电力中国电力 2023-12-18

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陆骏超，陶雷行

上海明华电力科技有限公司

引文信息

陆骏超, 陶雷行, 岳春妹, 等.燃煤发电厂用水水平现状与展望[J]. 中国电力, 2020, 53(3): 139-146.

LU Junchao, TAO Leixing, YUE Chunmei, et al. The present state and prospect of water consumption in coal-fired power plants[J]. Electric Power, 2020, 53(3): 139-146.

研究背景

燃煤发电厂作为用水大户，节约用水不但与企业的经济利益息息相关，而且具有深远的社会意义。随着国家节能减排工作的深入推进，许多燃煤电厂在设计时就充分地考虑到水务管理问题，按照“零排放”进行设计已经成为一种必然，但从目前燃煤电厂的用水现状来看，水资源浪费的现象仍比较普遍，并不能做到真正的“零排放”。随着2015年国家水污染防治行动计划（简称水十条）的开展，燃煤电厂真正意义上的零排放已成为必然趋势。要想做到零排放，燃煤电厂必须杜绝由于设计或运行不合理造成的水资源不合理利用现象。提高火电节水和废水治理工作，对于火电的高质量发展、全面实现水资源管理和水污染防治目标具有现实而重大的意义。

论文所解决的问题及意义

通过对典型燃煤发电厂水平衡测试数据和高效节水工艺汇总，分析单位发电量取水量等用水经济性指标，评估发电厂用水水平。分析结果表明，取水量较低的电厂具有设计理念先进、管理水平高效、废水回用合理等特点。根据推算，燃煤发电厂（直流冷却）单位发电量取水量可以达到0.20 m³/(MW·h)以下。在冬季，采用烟气冷凝技术的1 000 MW等级机组的发电厂满负荷情况下能够产生80～90 m³/h的冷凝水量，这部分水在满足脱硫自身使用后还可回用至工业水系统。当全厂用水系统改造趋于合理时，“工业水零补水”技术也是指日可待的。

论文重点内容

1、燃煤发电厂用水水平分析

结合典型燃煤发电厂（300、600和1 000 MW等级机组）的水平衡测试数据（见表1和表2），对燃煤发电厂用水水平进行汇总，对比用水工艺的优劣，进一步挖掘节水及废水回用潜力。

表1 燃煤发电厂（直流冷却）水平衡测试数据

表2 燃煤发电厂（循环冷却）水平衡测试数据

根据数据对比，燃煤发电厂用水水平主要取决于以下几点：

（1）设计理念：GB/T18916.1-2012版标准较2002版相比，对火电机组单位发电量取水量定额指标、单位装机容量取水量定额指标全面提高了限值要求。

（2）管理水平：在全厂水平衡测试过程中发现，建设年代较早的电厂无法找到设计图纸，管路经过多年改造加上管理人员不断更替，使得整个用水体系得不到完整的追溯。用水计量装置未安装、漏安装问题在老电厂及中小机组中普遍存在，部分电厂长期没有开展水平衡试验。表计安装完整的电厂存在一级表数据与二级表数据、二级表数据与三级表数据相差很大的情况，据分析可能存在安装位置有误或者“跑冒滴漏”的现象，造成计量偏差。

（3）同级差异（用水工艺合理性、废水回用技术使用、电厂之间发电量差异）

2、高效节水工艺

中国在火电厂用水优化设计、循环水高浓缩倍率水处理技术、超滤反渗透的应用边界拓展、高盐浓缩性废水处理等方面走在世界前列。燃煤发电厂通过近些年的升级改造，运用了不少新的节水、回用水技术，《中国火电节水和水污染防治报告》中也指出：推广烟气余热利用装置、湿法脱硫后烟气冷凝回收水技术，减少系统用水量。

DL/T783《火力发电厂节水导则》在2018年进行更新，删除了“各系统的节约用水”和“各系统排水的重复利用”两章节，增加了第5章“节水技术方法”，摒弃传统节水方法，将最新最高效的节水工艺列出，其中提到了“可在脱硫系统前或除尘设施前加装烟气余热利用装置”以及“严重缺水地区，可回收烟气中的水分”等方法，紧密贴合电厂实际运行情况，可操作性强。以下列举几项节水工艺：

（1）烟气余热利用装置；（2）烟气冷凝回收水技术；（3）再生废水分级回用；（4）工业水等收集回用；（5）废水零排放。

环保部发布的《火电厂污染防治技术政策》（征求意见稿）中明确指出：火电厂水污染防治应遵循清污分流、一水多用、集中处理与分散处理相结合的原则，鼓励火电厂实现废水的循环使用不外排。

在废水零排放背景下，循环水排污水、反渗透浓水、化学车间排水等电厂生产环节废水都汇集到脱硫塔，因此，脱硫废水往往是电厂的终端废水，水质最为恶劣。脱硫废水应经过中和、沉淀、絮凝、澄清等传统工艺处理，鼓励利用余热蒸发干燥、结晶等处理工艺。

当下脱硫废水零排放最主要的技术基本路线为脱硫废水→预处理→浓缩减量→多效蒸发系统（MED）或机械蒸汽再压缩系统（MVR）蒸发结晶/烟道蒸发/喷雾干燥。在将脱硫废水浓缩减量的过程中，通过反渗透RO、正渗透FO、电渗析ED等技术能够制得20%左右的浓水和80%左右的淡水，这部分淡水和浓水蒸发结晶过程中产生的冷凝水可直接回用至工业水箱或者脱硫吸收塔。

研究结论

节水工作是一项长期且繁琐的系统工程，需要前瞻性的设计理念、高效的节水技术以及先进的管理水平。目前燃煤发电厂既有开/闭式循环冷却水等直接提高循环率使用的设备，又有类似于烟气余热利用装置、烟气冷凝回收水技术等对降低新水量效果显著的节水工艺，节水潜力尚有进一步挖掘的余地。面对日益紧张的水资源取用和排放问题，“零排放”必然成为燃煤发电厂的趋势，各电厂需要充分掌握本厂实际用水情况，积极引进先进节水技术，提高水资源重复利用率，实现真正的“零排放”。

主要作者介绍

第一作者：陆骏超，男，工程师，从事电力环保技术研究、咨询、监测与服务，

E-mail: lujc@mhdlshanghaipower.com。

第二作者：陶雷行，男，高级工程师（教授级），从事电力环保技术研究、咨询、监测与服务，

E-mail: taolx@mhdlshanghaipower.com。

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