火電行業(yè)建設(shè)項(xiàng)目用水效率評(píng)價(jià)實(shí)踐與思考

黃子謙 楊保達(dá)

（合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院 230009 宿州水文水資源局 234000）

火電行業(yè)建設(shè)項(xiàng)目用水效率評(píng)價(jià)實(shí)踐與思考

黃子謙 楊保達(dá)

（合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院 230009 宿州水文水資源局 234000）

本文基于我國(guó)現(xiàn)行火電類建設(shè)項(xiàng)目用水效率的評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)的應(yīng)用情況，簡(jiǎn)要分析了現(xiàn)有評(píng)價(jià)指標(biāo)，并結(jié)合近年來(lái)已經(jīng)開(kāi)展的有關(guān)專題研究成果和火電類建設(shè)項(xiàng)目用水合理性分析的實(shí)踐，提出用水效率評(píng)價(jià)的新思路，供火電類建設(shè)項(xiàng)目水資源論證中用水合理性分析參考。

用水效率 電力行業(yè) 生物質(zhì)發(fā)電 評(píng)價(jià)指標(biāo)

1 引言

我國(guó)是煤炭資源開(kāi)采大國(guó)，火力發(fā)電在中國(guó)電源結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位。作為水資源利用和消耗大戶，電力行業(yè)用水總量和占工業(yè)用水的比例都很大。以一座1000MW的火力發(fā)電廠為例，其日耗水量達(dá)到10萬(wàn)t，相當(dāng)于一個(gè)小型城鎮(zhèn)水廠一年的供水量。因此，提高行業(yè)用水效率需要得到重視。

2 現(xiàn)行用水效率評(píng)價(jià)

2.1現(xiàn)行用水效率評(píng)價(jià)思路

在一般火電類建設(shè)項(xiàng)目水資源論證工作中，用水效率評(píng)價(jià)的思路是：首先調(diào)查火電廠詳細(xì)的用水方案，明確火電廠的生產(chǎn)規(guī)模、發(fā)電機(jī)組工作原理、機(jī)組總用水量以及各用水環(huán)節(jié)用水量；然后從相關(guān)規(guī)范及導(dǎo)則中選取相應(yīng)的、合適的指標(biāo)；最后根據(jù)指標(biāo)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)火電廠各環(huán)節(jié)用水合理性。

在生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的用水合理性分析工作中，用水效率評(píng)價(jià)的分析思路與火電基本一致。而按照現(xiàn)在實(shí)際工作情況，由于沒(méi)有專門用于生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的用水效率指標(biāo)，這類項(xiàng)目的用水效率指標(biāo)一般借用火電項(xiàng)目的用水指標(biāo)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2現(xiàn)有火電類項(xiàng)目用水效率指標(biāo)體系

用水效率指標(biāo)體系是由若干相互聯(lián)系、互相補(bǔ)充、具有層次性和結(jié)構(gòu)性的指標(biāo)組成，是衡量水資源高效利用水平及其指標(biāo)的有機(jī)集合，要能綜合反映工業(yè)水資源的利用水平。評(píng)價(jià)指標(biāo)選取應(yīng)遵循代表性、科學(xué)性、獨(dú)立性、可比性和可行性等原則。

我國(guó)火電行業(yè)用水效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)眾多，大部分指標(biāo)是以火力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行原理為基礎(chǔ)制定出來(lái)的，一般按照循環(huán)系統(tǒng)、直流系統(tǒng)和空冷系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)分。在水資源論證工作中，借用火電項(xiàng)目的用水指標(biāo)進(jìn)行生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的用水效率評(píng)價(jià)無(wú)法反映生物質(zhì)發(fā)電的用水效率和用水合理性，也無(wú)法客觀與火電項(xiàng)目進(jìn)行用水效率比較。究其原因，雖然生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目和火力發(fā)電項(xiàng)目的機(jī)組在組成上有一定的相似之處，但是實(shí)際運(yùn)行時(shí)的發(fā)電規(guī)模、機(jī)組用水量卻相差甚遠(yuǎn)，只用現(xiàn)有指標(biāo)體系里面的指標(biāo)進(jìn)行比較遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

3 用水效率評(píng)價(jià)的新成果

在用水效率評(píng)價(jià)領(lǐng)域，利用現(xiàn)有評(píng)價(jià)指標(biāo)分析電力行業(yè)用水效率已不能滿足要求，使用火電廠的用水指標(biāo)對(duì)其

他發(fā)電方式的用水效率進(jìn)行評(píng)價(jià)也不合適。因此，必須尋找新的指標(biāo)來(lái)完善現(xiàn)有用水效率指標(biāo)體系，新的指標(biāo)至少需要符合以下幾點(diǎn)：

新指標(biāo)不能只反映火電項(xiàng)目的用水效率高低，還要能反映其他火電類項(xiàng)目的用水效率，要能夠體現(xiàn)不同工藝、不同冷卻方式、不同規(guī)模的各類電廠用水水平；新指標(biāo)的建立需要具有科學(xué)合理的推理過(guò)程，并且經(jīng)過(guò)反復(fù)論證；新指標(biāo)需要具有可比性和可操作性，在實(shí)際評(píng)價(jià)工作中應(yīng)用方便；新、舊指標(biāo)不能相互矛盾，能夠與原有指標(biāo)體系融為一體。總而言之，新的用水評(píng)價(jià)指標(biāo)必須能夠應(yīng)用于我國(guó)現(xiàn)有的各類火電類建設(shè)項(xiàng)目，能給電廠的用水合理性提出合理的建議，幫助電廠提高用水效率，符合我國(guó)的政策要求。

3.1新的用水效率評(píng)價(jià)指標(biāo)

筆者從近幾年的相關(guān)文獻(xiàn)中找到了一種對(duì)火電類項(xiàng)目具有一般適用性的用水效率評(píng)價(jià)指標(biāo)，該指標(biāo)從水功能的角度對(duì)用水效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，從用水的物化特性出發(fā)，對(duì)電廠生產(chǎn)用水過(guò)程和用水性質(zhì)進(jìn)行劃分，以理論值與實(shí)際值的相對(duì)關(guān)系為評(píng)價(jià)結(jié)果。下面對(duì)該指標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

3.1.1劃分用水性質(zhì)

依據(jù)水在發(fā)電生產(chǎn)中的功能不同，劃分為能量轉(zhuǎn)換、熱能傳遞、物質(zhì)傳輸和其他生產(chǎn)保障用水四大類。能量轉(zhuǎn)換用水主要是鍋爐和汽輪機(jī)的補(bǔ)給水量，以消耗部分為理論計(jì)算值；熱能傳遞用水主要為電力生產(chǎn)過(guò)程中的冷卻用水，可分為凝汽器冷卻水量和輔機(jī)冷卻水量，包括冷卻塔中的蒸發(fā)損失、風(fēng)吹損失以及該熱電廠的供熱損失；物質(zhì)傳輸用水主要是起清潔沖洗作用及溶劑作用的用水總和，如實(shí)驗(yàn)室處理用水、脫硫系統(tǒng)用水和除灰系統(tǒng)用水。其他生產(chǎn)保障用水由于可按照城市用水定額行進(jìn)評(píng)價(jià)，故不將其計(jì)入電廠用水部分。

3.1.2評(píng)價(jià)指標(biāo)的定義

在進(jìn)行用水劃分后，得出能量轉(zhuǎn)換部分單位發(fā)電量用水量Qec、熱能轉(zhuǎn)換部分單位發(fā)電量用水量Qet和物質(zhì)傳輸部分單位發(fā)電量用水量Qmt，計(jì)算電廠單位發(fā)電量理論用水量Qt，即

該值與電廠單位發(fā)電量實(shí)際用水量Qp之比即為評(píng)價(jià)指標(biāo)，即

比值n越小，評(píng)價(jià)對(duì)象的實(shí)際取水量越小于理論用水量，其生產(chǎn)過(guò)程中的用水效率越高、用水管理水平越高。

3.2新評(píng)價(jià)方法的優(yōu)缺點(diǎn)

表1 水量計(jì)算表 （單位：m3/h）

基于水功能用水效率評(píng)價(jià)方法理論上適用于任何涉及用水過(guò)程的發(fā)電廠，適用范圍廣、可比性強(qiáng)、計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，在電廠已經(jīng)做過(guò)水平衡測(cè)試的前提下，只需要統(tǒng)計(jì)各部分用水量即可得出結(jié)果。

該方法目前尚處于理論階段，沒(méi)有真正應(yīng)用于實(shí)際，需要進(jìn)一步深入研究和考證。該方法只對(duì)能量轉(zhuǎn)換、熱能傳遞、物質(zhì)傳輸三部分用水進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)際上電廠用水組成復(fù)雜，特別是火力發(fā)電廠和生物質(zhì)發(fā)電廠，某些用水環(huán)節(jié)的用水性質(zhì)并不能完全明確劃分，三部分用水各自的組成不宜盲目確定。

4 應(yīng)用實(shí)例

為保證比較的結(jié)果趨于合理，本文均以優(yōu)化后、夏季運(yùn)行時(shí)的用水情況進(jìn)行分析。由于鳳臺(tái)電廠二期項(xiàng)目與國(guó)能蒙城項(xiàng)目機(jī)組用水過(guò)程有很大的相似之處，因此以淮南煤電基地鳳臺(tái)電廠二期（2x660MW）擴(kuò)建工程和國(guó)能蒙城（1x30MW）生物發(fā)電項(xiàng)目作為實(shí)例。對(duì)經(jīng)過(guò)水量平衡優(yōu)化后的鳳臺(tái)電廠二期和國(guó)能蒙城生物發(fā)電項(xiàng)目夏季工況用水量評(píng)價(jià)，電廠能量轉(zhuǎn)換、熱量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)轉(zhuǎn)換部分理論用水量和單位發(fā)電量理論用水量為Qt（見(jiàn)表1）。

假設(shè)電廠實(shí)際運(yùn)行用水與設(shè)計(jì)情況一致（即沒(méi)有發(fā)生任何滲漏及其他損失），則鳳臺(tái)電廠二期的評(píng)價(jià)指標(biāo)為98.97%，國(guó)能蒙城生物發(fā)電廠為100%。依據(jù)該指標(biāo)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，鳳臺(tái)電廠二期用水效率較高，節(jié)水措施較好。

但是在統(tǒng)計(jì)各部分用水量過(guò)程中，有部分用水仍不能清晰界定，特別是在計(jì)算國(guó)能蒙城項(xiàng)目理論用水量時(shí)，按照文獻(xiàn)提供的方法對(duì)第三部分的用水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，其用水量是否為13m3/h值得商榷。另外，在該指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)方法上，是否計(jì)入第四部分用水也值得深究。

綜上可見(jiàn)，基于水功能的用水效率指標(biāo)適用于各類型電廠，僅針對(duì)電廠的用水水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，與電廠的燃料類型、生產(chǎn)工藝、技術(shù)裝備水平等因素?zé)o關(guān)，對(duì)考核電廠的用水效率、用水合理性，促進(jìn)電廠生產(chǎn)節(jié)水具有一定作用。基于水功能的用水效率評(píng)價(jià)方法目前尚處于理論雛形階段，指標(biāo)中各項(xiàng)用水理論值確定仍需作進(jìn)一步深入的研究和論證，應(yīng)用于水資源論證工作中方有實(shí)際意義。

5 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前我國(guó)實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度、落實(shí)用水效率控制紅線的大環(huán)境下，水資源短缺已經(jīng)成為電力行業(yè)發(fā)展的瓶頸，提高電力行業(yè)特別是火電行業(yè)的用水效率，改善企業(yè)用水結(jié)構(gòu)成為亟待解決的問(wèn)題，而客觀合理的用水效率評(píng)價(jià)方法又是必不可少的。用水效率研究作為一門軟科學(xué)，應(yīng)注重多學(xué)科的綜合應(yīng)用及交叉研究，注重在實(shí)踐工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步豐富和完善火電行業(yè)用水效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，積極探索新的用水效率評(píng)價(jià)指標(biāo)，將其運(yùn)用于火電行業(yè)用水效率評(píng)價(jià)工作當(dāng)中，促進(jìn)火電行業(yè)用水效率的提高，改善火電行業(yè)節(jié)水管理工作，解決當(dāng)前我國(guó)水資源供需矛盾■