火力發(fā)電廠水平衡試驗分析

火力發(fā)電廠水平衡試驗分析

1廣州新城水系能源站為城市雜用水、水資源的分配目前，中國是一個嚴(yán)重缺水的國家。作為一個偉大的工業(yè)水集中國，加強水的技術(shù)管理、節(jié)約能源，減少污染排放具有重要而深遠(yuǎn)的意義。水平衡試驗是做好電廠節(jié)水工作,實現(xiàn)科學(xué)、合理用水管理的基礎(chǔ)。通過試驗,可以掌握電廠用水現(xiàn)狀和各用水系統(tǒng)取、用、排之間的定量關(guān)系,把握節(jié)水工作的重點,尋找節(jié)水的潛力,制定切實可行的用水、節(jié)水技術(shù)規(guī)劃。廣州大學(xué)城分布式能源站為廣州大學(xué)城重要配套建設(shè)項目,為該大學(xué)城一期18km2區(qū)域內(nèi)10所大學(xué)提供冷水、熱水、電能,是目前全國最大的分布式能源站。能源站規(guī)劃容量4×78MW,分兩期建設(shè),一期2×78MW機組于2009年10月建成投產(chǎn)。能源站以天然氣為一次能源,通過天然氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組發(fā)電,利用發(fā)電后的尾部煙氣余熱生產(chǎn)高溫?zé)崦剿?用于制備生活熱水和空調(diào)冷凍水,是典型的分布式能源系統(tǒng)。分布式能源站生產(chǎn)用水與消防用水的補充水為大學(xué)城雜用水(雜用水水源為江水)?？紤]到海水倒灌影響下大學(xué)城雜用水水質(zhì)會急劇惡化,因此備用水源采用水廠自來水,其水質(zhì)不受咸潮影響。當(dāng)雜用水氯離子≤2000mg/L時,由雜用水供給。海水倒灌期間,雜用水氯離子>2000mg/L時,由自來水供給。鍋爐補給水處理工藝采用全膜法(UF+兩級RO+EDI)。公司生活用水采用自來水,生活熱水由大學(xué)城供給。2水平衡測試2.1水平衡測試系統(tǒng)根據(jù)該大學(xué)城分布式能源站實際情況,將全廠水系統(tǒng)劃分成冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、除鹽水及機組汽水循環(huán)系統(tǒng)、生活給水及污水處理系統(tǒng)、廠區(qū)工業(yè)及消防水系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理及回用系統(tǒng)6個二級水平衡測試系統(tǒng)。能源站廠區(qū)主要的水損失和消耗有:循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水量損失,化學(xué)水處理系統(tǒng)的廢水排放損失,工業(yè)、消防及生活用水消耗,機組汽水循環(huán)系統(tǒng)跑、冒、漏、排水損失等。水平衡測試期間用便攜式超聲波流量計對試驗中用到的運行表計進(jìn)行流量比對,通過比對計算給出流量修正公式。流量測量采用運行表計,沒有運行表計的采用超聲波流量計測量。本次測試采用時差式超聲波流量計和雙頻率多普勒超聲波流量計。2.2全廠耗水、排水現(xiàn)狀通過對分布式能源站全廠的取水、用水各系統(tǒng)進(jìn)行測量和統(tǒng)計,得出全廠主要用水情況,見表1。全廠實際取水量為145m3/h,用水量較大的分別是冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)和化學(xué)制水系統(tǒng),分別占實際總?cè)∷康?9.31%和9.72%?？紤]各種水量損失和用水工況的變化,全廠耗水、排水情況見表2。全廠耗水、排水量較大的是冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)和機組汽水循環(huán)系統(tǒng),其中冷卻塔蒸發(fā)及風(fēng)吹損失量、冷卻塔排污量、機組汽水循環(huán)系統(tǒng)耗水量分別占總耗水及排水量的74.76%、17.38%、4%,可見電廠節(jié)水的關(guān)鍵在于冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)與機組汽水循環(huán)系統(tǒng)。3對土地指標(biāo)的分析和評價3.1全廠實際總耗水量的確定在分布式能源站全廠發(fā)電負(fù)荷率大于80%時,對全廠生產(chǎn)生活用水的取水量、各系統(tǒng)用水量、機組發(fā)電量進(jìn)行測量統(tǒng)計,得出全廠主要耗水和發(fā)電情況,全廠發(fā)電水耗試驗結(jié)果見表3。根據(jù)《火力發(fā)電廠節(jié)水導(dǎo)則》(DL/T)的規(guī)定,全廠實際總耗水即全廠實際從水源取水總量,包括廠區(qū)和廠前區(qū)生產(chǎn)、生活耗水量,不包括廠外生活區(qū)耗水量。由表3可以看出,在總負(fù)荷率為86.1%的條件下,全廠發(fā)電水耗率為1.07m3/(MW·h)。根據(jù)《火力發(fā)電廠節(jié)水導(dǎo)則》(DL/T)的規(guī)定,采用淡水循環(huán)供水系統(tǒng)、單機容量小于300MW的凝汽式電廠的全廠發(fā)電水耗率應(yīng)在2.52~3.24m3/(MW·h),該分布式能源站全廠發(fā)電水耗率已經(jīng)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值(期望指標(biāo)),達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。3.2機組補水率測定機組正常排污、對外供汽時,1~2號機組的補水量分別為0.84m3/h、1.53m3/h,補水率分別為1.23%、2.09%。全廠機組平均補水率為1.68%,優(yōu)于《節(jié)能技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則》(DL/T1052—2007)規(guī)定值2%,但2號機組補水率稍高。兩臺余熱鍋爐平均排污率為0.39%,優(yōu)于《火力發(fā)電廠節(jié)水導(dǎo)則》(DL/T)規(guī)定值1%;閉式輔機冷卻水系統(tǒng)補水率為0.07%,優(yōu)于《火力發(fā)電廠節(jié)水導(dǎo)則》(DL/T)規(guī)定值0.5%?；瘜W(xué)制水系統(tǒng)制水率為41%。全廠實際總?cè)∷繛?45m3/h,總用水量(包括回用水)為9111.21m3/h,回用水量為8966.21m3/h,回用水率為98.41%,優(yōu)于《火力發(fā)電廠節(jié)水導(dǎo)則》(DL/T)的規(guī)定值95%,全廠循環(huán)水量為8961m3/h,串(回)用水量為5.21m3/h,消耗水量為115.04m3/h,廢水回用率為52.36%,排放水量為29.96m3/h,排放水率為20.66%。3.3全廠的水平衡量根據(jù)水平衡試驗結(jié)果,結(jié)合運行統(tǒng)計數(shù)據(jù),通過計算分析,全廠水平衡情況見圖1。4產(chǎn)水水質(zhì)及水平衡變化(1)目前電廠設(shè)定的細(xì)砂與活性炭過濾器的周期制水量較小(約1800m3),平均反洗周期僅為18h,明顯低于設(shè)計反洗周期48h,使得反洗用水量較大,降低了化學(xué)制水率,建議重新對過濾器的反洗工況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。(2)細(xì)砂與活性炭過濾器的反洗及正洗水均使用的是大學(xué)城雜用水,排放廢水至工業(yè)廢水站處理后回用于冷卻塔,而一級RO濃水由于鹽分較高,直接排至雨水井。建議將一級RO濃水收集于反洗水箱,作為過濾器的反洗用水。過濾器出水在經(jīng)過反滲透裝置以后,加入的阻垢劑被截留在濃水中,它仍然可以起到對濃水的阻垢分散作用,而不會在濃水回用的管道中形成結(jié)垢、影響回用的穩(wěn)定性。另外反滲透濃水的濁度很低,滿足工藝上對反洗水質(zhì)的要求,同時濾料在濃水中的化學(xué)性質(zhì)也是穩(wěn)定的。因此將一級RO濃水回收利用代替反洗用水后,將大大提高化學(xué)制水率,節(jié)約了成本,保護(hù)了環(huán)境。目前該方案在鋼鐵行業(yè)已經(jīng)有不少工程實例,反洗出水收集于工業(yè)廢水處理站,處理后再排放(或可以考慮作為道路沖洗等用水)。(3)一級和二級RO裝置啟動及停運時都要進(jìn)行自動沖洗,沖洗水直接排至雨水井,這部分水使用的是雜用水及一級RO產(chǎn)水,正常情況下沖洗后水質(zhì)仍然較好,應(yīng)對其進(jìn)行回收利用,建議將其回收至工業(yè)消防水池。(4)一般情況下二級RO濃水水質(zhì)優(yōu)于雜用水水質(zhì),應(yīng)對其進(jìn)行回收利用,建議排至工業(yè)消防水池用于廠區(qū)消防。(5)EDI極水水質(zhì)要優(yōu)于雜用水水質(zhì),建議直接排至冷卻塔作為補充水。(6)兩臺余熱鍋爐的排污水水質(zhì)較好,不宜排至雨水井,應(yīng)對其進(jìn)行回收利用,建議直接排至冷卻塔作為補充水。(7)水平衡測試期間發(fā)現(xiàn)1、2號機組補水率有所差異,2號機組補水率為2.09%,略高于《節(jié)能技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則》(DL/T1052—2007)規(guī)定值2%,應(yīng)對2號機組需要補充除鹽水的設(shè)備與部位進(jìn)行檢查,找出補水率大的原因。(8)水平衡測試試驗期間,冷卻塔循環(huán)水的平均濃縮倍率為4.2,且濃縮倍率較穩(wěn)定,變化基本在4~4.5,表明電廠對冷卻塔的補充水及排污水進(jìn)行了較好的控制,實際運行濃縮倍數(shù)保持在一個較高的水平。電廠可以通過循環(huán)水動態(tài)模擬試驗確定濃縮倍數(shù)最佳值,探索濃縮倍數(shù)是否有進(jìn)一步提升的空間。通過上述部分用水系統(tǒng)節(jié)水建議的實施,結(jié)合該大學(xué)城分布式能源站的節(jié)水規(guī)劃、生產(chǎn)實際以及現(xiàn)有設(shè)備狀況,會產(chǎn)生比較明顯的節(jié)水效果。表4為預(yù)期的理論節(jié)水效果。從表4可知,采取一定的節(jié)水技術(shù)措施后,全廠的總?cè)∷繉⑾陆?.24m3/h,節(jié)水量占現(xiàn)有耗水量的1.54%,同時化學(xué)制水系統(tǒng)制水率可以從目前的41%提高到68.56%,廢水回用率從目前的52.65%提高到63.28%。如果再對反洗使用后的一級RO濃水收集到工業(yè)廢水處理站進(jìn)行深度處理并回用于冷卻塔補充水,