試論在陜北地區(qū)建設節(jié)水型火電廠

1、試論在陜北地區(qū)建設節(jié)水型火電廠摘 要：文章針對陜北地區(qū)的水資源短缺現(xiàn)狀和危機及火力發(fā)電廠耗水現(xiàn)狀，闡述了陜北地區(qū)建設節(jié)水型火電廠必要性，也是環(huán)境和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。探討了節(jié)水型電廠所采用的節(jié)水措施和可行的工藝流程，如汽輪機排汽直接空冷技術工藝，以及氣力除灰、機械除渣的干除灰渣系統(tǒng)。介紹了工業(yè)廢水、生活污水、化學廢水、脫硫廢水、煤水重復使用以及對城市中水回用的處理在電廠冷卻用水中的利用。并對建設節(jié)水型電廠所帶來的經(jīng)濟環(huán)境效益進行了初步分析。關鍵詞：陜北；節(jié)水型火電廠；廢水零排放；環(huán)境；經(jīng)濟效益On constructing saving water thermoelectric powe

2、r station in the North of Shaanxi areaLi Yu (Geographical Science and Environmental EngineeringDepartment of Baoji University of Arts and Sciences)Abstract: The article is in view of the water resources short present situation and the crisis and the thermal power plant water consumption present situ

3、ation in the North of Shaanxi area, elaborating the necessity of construction saving water thermoelectric power station in the North of Shaanxi area, which is also an inevitable choice of the environmental and the economical sustainable development. It discussed the measure of saving water and the f

4、easible technical process applied by the saving water electricity factory: such as the steam turbine exhaust direct air cooled technology craft, and the physical strength eliminates the ash as well as the machinery eliminates the dregs dryly to eliminate the ash dregs system. It also introduced the

5、reapplication of industrial waste, the sanitary sewage, chemistry waste water, the desulphurization waste water, the coal water repetition use as well as the deal of water sales commission processing in the city in the power plant cooling water .And it preliminarily analyzed the economic environment

6、al benefit which is brought to by constructing the saving water electricity factory.Key word: North Shaanxi; Saving water thermoelectric power station; Waste juicy discharges; Environment; Economic efficiency目 錄1 在陜北建設節(jié)水型火電廠的必要性（4）2 建設節(jié)水型火電廠的措施（4）2.1 汽輪機排汽采用直接空冷，可節(jié)水70%.（4）2.2采用氣力除灰機械除渣的干除灰渣系統(tǒng)，減少大量用水

7、.（5）2.3 回收利用電廠廢水，實現(xiàn)電廠廢水零排放（5） 工業(yè)廢水重復利用（6）2.3.2 生活污水重復利用（6） 化學廢水重復利用（6） 脫硫廢水重復利用（7） 煤水重復利用（8）2.3.6 冷卻水循環(huán)使用，排污水重復利用（8）2.4 合理利用中水作為電廠循環(huán)冷卻水（8）2.5 加強水務管理，挖潛節(jié)水（8）3 建設節(jié)水型火電廠發(fā)經(jīng)濟與環(huán)境效益.（9）3.1 經(jīng)濟效益（9）3.2 環(huán)境效益（9）4 結論. （9）參考文獻（10）謝辭（11）1 在陜北地區(qū)建設節(jié)水型火電廠的必要性我國是一個水資源匱乏的國家,雖然水資源量約為28000 億m3,居世界第六位,但人均水資源占有量約2500m3,為世

8、界人均的四分之一1。挖掘工農業(yè)節(jié)水潛力，建立節(jié)水型經(jīng)濟結構，科學、合理地有效利用水資源和全面推廣節(jié)水技術，使有限的水資源發(fā)揮更大的經(jīng)濟效益。由此提高用水效率，建立節(jié)水型電廠，降低耗水指標，以緩解我國水資源的供需矛盾是實現(xiàn)我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的必然選擇。而陜北地區(qū)屬于中溫帶干旱半干旱大陸性季風區(qū)，該地區(qū)氣候特點表現(xiàn)為冬季寒冷,時間長；夏季炎熱，干燥多風，時間短；冬春干旱少雨雪，溫差大。由于深居內陸，流域降水受東南沿海季風影響弱，故降水量少，陜北榆林市，年平均降水量為402.6mm。陜北年平均天然地表徑流量39.5億m3 淺層地下水資源量28.40億m3為陜西省水資源分布最少的地區(qū)2，所以水資源短缺成

9、為陜北地區(qū)發(fā)展的主要問題，所以在陜北地區(qū)進行節(jié)水迫在眉睫。而火電廠用水量很大,但其中一般火電廠采用的常規(guī)循環(huán)供水冷卻系統(tǒng)的水量損失、沖灰的用水量及廠區(qū)循環(huán)水排污水的比例都很高，如果這些情況不實施一些節(jié)水措施的話，只能大大增加了對新鮮水的用量，這無疑成為缺水的陜北地區(qū)一大難題，所以在陜北地區(qū)建設節(jié)水型火電廠勢在必行。陜北火電基地的神木、府谷現(xiàn)以有錦界電廠，國華火電廠，慶華火電廠，神華陽光火電廠，府谷清水川電廠等好幾座火電廠，由于當?shù)貒乐厝彼默F(xiàn)狀各火電廠根據(jù)各自廠區(qū)情況一直都在改善設備及采用合理的節(jié)水措施進行節(jié)水。2建設節(jié)水型火電廠的措施2.1 汽輪機排汽采用直接空冷，可節(jié)水70%1。我國煤炭資

10、源和水資源分布極不適應，有煤的地區(qū)往往嚴重缺水，有水的地方往往嚴重缺煤，所以可因地制宜在“富煤缺水”的陜北地區(qū)將氣輪機排汽采用直接空冷的方法是火電廠節(jié)水的一個重要且有效的途徑。直接空冷系統(tǒng)不同于常規(guī)火電濕冷機組的循環(huán)供水冷卻系統(tǒng)（其循環(huán)水損失包括蒸發(fā)損失、風吹損失和排污損失等，約占電廠耗水量的80%）3。直接空冷系統(tǒng)采用翅片管式的散熱器，是指汽輪機的排汽直接用空氣來冷凝，空氣與蒸汽間進行熱交換。直接空冷的冷源是空氣，熱介質是飽和蒸汽，當汽輪機排汽經(jīng)排汽管道送至翅片管散熱裝置時，大量的冷空氣被大型風機吸入通過翅片管，冷空氣在散熱器翅片管外側流過，將管內蒸汽的熱量帶走，使管內飽和蒸汽冷凝。冷凝后的

11、凝結水由凝結水泵送至汽輪機回熱系統(tǒng)，最后回到鍋爐。為了有效地防止凝結水的過冷及結冰，在設計中采用了順流空冷凝汽器與逆流空冷凝汽器混合配置的方式。逆流凝汽器下部與凝結水箱相連，上部通過管道與抽真空系統(tǒng)相連。在順流凝汽器管束中未凝結的蒸汽及不凝結氣體，通過凝結水聯(lián)箱由下部進入逆流凝汽器管束中，蒸汽進一步凝結，而不凝結氣體則有抽真空系統(tǒng)抽出?？绽淠髂Y水聯(lián)箱中的凝結水通過管道收集于凝結水箱中，再通過凝結水泵送入凝結水系統(tǒng)中。此方法除有極少量泄漏損失外，幾乎沒有循環(huán)水損失，只需鍋爐補水和其他用水，電站耗水量明顯減少。空冷機組的水耗率約比同等容量的常規(guī)濕冷機組低70%。陜北錦界電廠采用了4×

12、;600MW的直接空冷機組，它較濕冷機組每年少用水2000萬m3，為陜北“富煤缺水”地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展留下了更大的水資源容量。2.2. 采用氣力除灰、機械除渣的干除灰渣系統(tǒng)，減少大量沖灰用水電廠內的沖灰用水量很大，如果以1：10的灰水比，沖灰用水將占到電廠總耗水的50%4，為了節(jié)約用水并滿足環(huán)保要求，廠內除灰渣系統(tǒng)為灰渣分除、干除干排方式，除灰渣系統(tǒng)的排水回收重復利用。除灰系統(tǒng)采用正壓濃相輸灰系統(tǒng)5。省煤器、電除塵器每個灰斗下設置一臺倉泵，將收集的灰經(jīng)由進料閥進入倉泵,由壓縮空氣通過管道將灰輸送至灰?guī)靸Υ??；規(guī)熘懈苫铱赏ㄟ^干灰散裝機直接裝入飛灰罐車，也可通過濕式攪拌機將灰攪拌成含水1525% 的

13、調濕灰由卸車送至碾壓灰場或填溝造田。除渣系統(tǒng)每臺爐設1 套獨立的系統(tǒng)。鍋爐排出的渣經(jīng)渣井、關斷門落入水浸式刮板撈渣機內經(jīng)冷卻水冷卻、?；?，由刮板撈渣機連續(xù)撈出，直接排至位于撈渣機頭部的渣倉暫存，渣倉的渣由運渣卸車定期運至灰場。2.3.回收利用電廠廢水，實現(xiàn)電廠廢水零排放電廠廢水主要包括工業(yè)廢水、生活污水、化學廢水、脫硫廢水、煤水等，如能對這些廢水進行回收利用，將大大降低電廠的用水量，減少了對新鮮水的采用，使之發(fā)揮了大的經(jīng)濟效益。所以對電廠廢水進行回收利用將是電廠節(jié)水的又一大重要舉措。 工業(yè)廢水重復利用 廠區(qū)工業(yè)廢水和含油污水經(jīng)管道收集送至工業(yè)廢水處理間，經(jīng)處理后補入循環(huán)水系統(tǒng)。其流程為：工業(yè)

14、廢水調節(jié)池提升泵澄清池汽浮處理設備中間水池中間水泵無閥濾池清水池清水泵冷卻水池廠區(qū)工業(yè)廢水工業(yè)廢水中只要去除懸浮物及降低部分COD和油就可以滿足循環(huán)水補充水的要求，其中懸浮物可通過一般的凝聚、沉淀處理就可以達到回收利用的標準，含油廢水可通過高效汽浮法處理。目前國內已有數(shù)家電廠采用該方法將工業(yè)廢水回用于冷卻水，神木國華電廠也成功采用了該方法，但該處理工藝運行管理不是很簡單，回收成本也較高，但更應看到其工業(yè)廢水經(jīng)處理后可作為循環(huán)水的補充水源，從而直接減少了新鮮水的用量，使之發(fā)揮了大的經(jīng)濟效益。2.3.2 .生活污水重復利用廠區(qū)生活污水經(jīng)管道收集送至生活污水處理間, 經(jīng)處理后補入循環(huán)水系統(tǒng)。其流程為

15、：生活污水調節(jié)池提升泵一沉池缺氧池中間水池中間水泵好氧池消毒清水池清水泵冷卻水池廠區(qū)生活污水二沉池快速濾池大都電廠生活污水排放量也很大，但其有機物含量不高，所以經(jīng)處理可滿足循環(huán)水的補充水的要求，這樣大大減少了新鮮水的用量，使污水資源化。 化學廢水重復利用鍋爐補給水處理系統(tǒng)的再生廢水、凝結水處理系統(tǒng)的再生廢水、鍋爐酸洗排水、空氣預熱器沖洗排水、鍋爐排污水等進入化學廢水處理系統(tǒng)。鍋爐補給水處理系統(tǒng)的再生廢水及活性炭過濾器反洗排水在鍋爐補給水處理系統(tǒng)的廢水池中和后排放至灰水調節(jié)池，不進入集中化學廢水處理系統(tǒng)。凝結水處理系統(tǒng)正常運行時等當量再生，其再生廢水是滿足排放標準的，可排放至灰水調節(jié)池，故不進入

16、集中化學廢水處理系統(tǒng)。鍋爐排污水正常情況下也是滿足排放標準的，也可排至灰水調節(jié)池。當這兩類廢水不合格( 懸浮物高) 時，進入集中化學廢水處理系統(tǒng), 進行P H調整混合、凝聚澄清、最終中和等工藝處理后，排至工業(yè)廢水系統(tǒng)。廠內非經(jīng)常性排水, 包括空氣預熱器沖洗排水，鍋爐酸洗廢液，這部分水主要是瞬時流量大水質較差，含有較高的懸浮物、溶解性鐵和C O D 等。這類排水經(jīng)機組排水槽中轉至化學水處理區(qū)的廢水貯存池，在貯存池中加藥，進行氧化、酸堿中和后經(jīng)廢水泵打入澄清池，去除懸浮物后排入工業(yè)廢水系統(tǒng)中。處理的流程為：（加堿、酸、氧化劑、空氣攪拌）機組排水槽廢水貯存池澄清池清水池濃縮池脫水機工業(yè)廢水系統(tǒng)廢渣汽

17、車運走 脫硫廢水重復利用中和箱沉降箱絮凝箱澄清池出水箱濃縮池脫水機廢水泥渣汽車運走打至灰水調節(jié)池加石灰漿加鐵絡合物加聚合物加絮凝劑加酸調整PH針對脫硫廢水成分特點，處理工藝主要采用石灰中和、絮凝澄清處理，但為去除一些金屬離子需加入特殊的鐵絡合物和聚合物藥品作為輔助絮凝劑。其工藝流程為： 煤水重復利用煤場雨水排入雨水調節(jié)池與輸煤系統(tǒng)沖洗水一同處理后，用于輸煤棧橋沖洗或煤場噴灑。其工藝流程為：調節(jié)預沉池斜管沉淀池中間水箱過濾器清水池回用水泵輸煤系統(tǒng)沖洗水管網(wǎng)2.3.6 冷卻水循環(huán)使用，排污水重復利用考慮到冷卻水要求水溫較低，故冷卻水采用帶機械通風冷卻塔的再循環(huán)供水系統(tǒng)。其補充水由工業(yè)廢水(處理合格

18、后)、定排摻混水提供，不足部分由工業(yè)水提供。排污水部分排至脫硫區(qū)重復利用，部分排至煤場、灰場作為沖洗水。2.4 合理利用中水作為電廠循環(huán)冷卻水 電廠主要耗水在于循環(huán)水，而循環(huán)水對水質要求不高，尤其是新建電廠，可以通過優(yōu)選循環(huán)水系統(tǒng)的材料，匹配比較惡劣水質的要求，解決水源優(yōu)化問題。對于城市周邊電廠，城市中水就是一個寶貴的水資源，目前有許多城市都建設了污水處理系統(tǒng)，花費大量的施政投入，卻將處理后的水僅按照相關標準達標排放掉了，非常可惜！經(jīng)過大量科學試驗，城市中水經(jīng)過一定的深度再生處理后，完全能夠滿足電廠循環(huán)水的利用。如華能北京熱電廠使用高碑店污水處理廠中水，就是一個成功的案例。缺水的陜北地區(qū)的各廠

19、也正在努力向此方向發(fā)展！合理利用中水再生水源作為電廠循環(huán)冷卻水，也是實現(xiàn)水資源有效配置、人與自然協(xié)調發(fā)展的必然要求。 2.5 加強水務管理，挖潛節(jié)水 水務管理本身也是一門科學。只有嚴格執(zhí)行火力發(fā)電廠水量平衡導則，定期進行水平衡測試，為了便于在運行中監(jiān)測和考核，加強節(jié)水管理工作，在補給水管進廠處設置流量計，在生活用水及各主要建筑物或用水車間安裝水表。通過對火電廠各種設備的取、用、排、耗等水量和水質的測定，查清全廠用水狀況，找出節(jié)水的潛力和方向，同時實事求是地評價火電廠的用水水平，制定出合理的發(fā)電水耗、供熱水耗、鍋爐補水率、灰水比等定額標準，才能針對性地制定切實可行的節(jié)水技術措施和規(guī)劃，使火電廠達

20、到用水合理化和管理科學化。 3.建設節(jié)水型火電廠的經(jīng)濟與環(huán)境效益3.1 經(jīng)濟效益火電廠如果以一臺300MW采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)的燃煤火電機組為例，按照過去的平均耗水率1.33m3/(GWs)、年運行6000小時計算，全年耗水量高達862萬噸。如采用先進的節(jié)水處理技術，或者合理配置用水資源，將耗水率降至0.7m3/(GWs)，則全年可節(jié)約耗水量為408萬噸3。由此可見如此可觀的節(jié)水量對于嚴重缺水的陜北地區(qū)是相當寶貴的，如果每噸水以1-2元來計算的話，那么一臺300MW的燃煤火電機就可節(jié)約408-816萬元的經(jīng)濟投入，還減少了一大筆廢水排污費，收到良好的經(jīng)濟效益！ 3.2 環(huán)境效益由以上數(shù)據(jù)可得，通過一系列的節(jié)水措施后，電廠可大大減少了對環(huán)境新鮮水的采用，這樣為缺水的陜北地區(qū)留下了很大的水資源容量，而且經(jīng)過對循環(huán)水的回收利用，還免了廢水對地表水系統(tǒng)污