平度市生活垃圾焚燒發電項目用水效率分析研究

王松祿　王振廳　李春俊（青島市水文局青島266700）

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平度市生活垃圾焚燒發電項目用水效率分析研究

王松祿王振廳李春俊
（青島市水文局青島266700）

本文選用全廠裝機水耗率、單位發電量取水量、蒸汽用水水平、生活用水水平、水重復利用率、污水處理回用率定量分析了平度市垃圾焚燒發電廠項目用水效率，并據此分析研究其節水潛力，提出相應的節水措施，為進一步推進節水型社會建立提供科學依據。

平度市垃圾焚燒用水效率重復利用率

隨著社會的發展，人民生活水平的提高，產生的生活垃圾量會大大的增加。垃圾焚燒處理具有占地小、處理時間短、減量化顯著、無害化較徹底以及資源化程度高等優點，在國內得到越來越廣泛的應用。為提高垃圾處置資源化程度，在平度市田莊固體廢棄物處理廠南側興建一座日處理規模900t的生活垃圾焚燒發電廠，年發電量72.87× 106kW·h，共分二期實施。

垃圾焚燒發電廠主要有垃圾接收與儲存、垃圾焚燒、余熱利用、煙氣處理、自動控制、電氣、灰渣處理系統、垃圾滲瀝液處理系統以及給排水等子系統組成。

1　供用水現狀

該項目取水水源為明村水廠原水，取水口位于明村水廠蓄水平塘，自平塘接管線送至項目區，取水方式為管網取水。原水經廠區內凈化水系統后到達廠內工業消防水池，再由不同抽水泵送至不同取水單元。

1.1生活用水供水系統

生活用水采用兩級凈化工藝，取用的原水經凈化站一級處理后經工業及消防水池經工業新水泵送至生活水處理站，經二次處理達標后經生活水變頻泵加壓后供給廠區內部自來水供水管網。生活水處理系統設計采用精密過濾器+多介質過濾器+活性炭過濾器+殺菌消毒的處理工藝，處理后出水水質務必保證滿足《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）。生活水處理設備處理規模為1.5m3/h。

1.2生產用水供水系統

廠區生產用水供水系統設凈化站一座，水處理規模定為130t/h，采用FA130型一體化全自動凈水器2套，1用1備。來水經過“混凝+沉淀+過濾”凈化處理后進入工業消防水池，再由工業新水泵供給廠內的生產用水。綜合泵房內設2臺工業新水泵，Q=120t/h，H=35m，2臺，1用1備。工業消防水池有效容積為2000m3。

1.3循環冷卻水供水系統

1.3.1循環冷卻水供水對象及設備選擇

循環冷卻水主要的供水對象為汽輪發電機組、空冷器、冷油器等設備。選用單級雙吸離心泵，Q=1900t/h、H=24m，配套電動機。一期2用1備。選用2臺工業冷卻水泵，Q= 110t/h，H=45m，2臺，1用1備。廠區循環水供回水母管管徑DN1200，焊接鋼管。

1.3.2冷卻塔的選擇

一期廠區設2臺逆流式機力通風冷卻塔，型號：NH-1900，單臺冷卻水量1900t/h，配用玻璃鋼軸流風機。

1.3.3循環水補水系統

由于冷卻塔的風吹、蒸發損失的影響會使循環水中的鹽分濃縮，從而對設備的運行帶來安全隱患，因此，冷卻塔系統需要進行排污才能保持鹽分的相對穩定，排污的同時需要補水，由工業新水供給。

1.3.4循環水加藥系統

為保證循環水水質穩定，防止在各用水設備中產生污垢和腐蝕，設計在冷卻水中投加水質穩定劑，選擇水質穩定劑設備1套放置在綜合泵房內，包括緩蝕劑、阻垢劑及殺菌滅藻劑等。投加水質穩定劑的種類、數量及清洗、預膜等，宜經過水質穩定試驗確定。

1.4消防用水供水系統

廠區消防給水系統包括室外消火栓系統和室內消火栓系統以及消防炮滅火系統。消防用水儲存在工業消防水池中，采用臨時高壓消防給水系統，平時由屋頂消防水箱（有效容積18m3）保證火災初期10min的水量，火災時啟動水泵滅火。在綜合水泵房內設置消火栓泵及消防炮泵。

選用消火栓水泵2臺，設于綜合泵房內，型號：Q=50L/s，H=82m，1用1備。消防炮水泵2臺，Q=60L/s，H=120m，1用1備。

1.5摻冷水供水系統

摻冷水泵從工業消防水池中取水，管道支狀敷設至汽機間和冷卻塔集水池內，直埋敷設，埋深1m左右。平時狀態下摻冷水泵不運行，只在廠外停止供水或冷油器、空冷器需要摻冷水時運行。

1.6除鹽水系統

鍋爐供水采用化水處理間制備的除鹽水，補充由于余熱鍋爐排污和各種汽水損失的水量，維持余熱鍋爐的正常安全運行。為滿足鍋爐補給水和鍋爐蒸汽對減溫水品質的要求，保證鍋爐安全運行，項目設化水車間處理來自工業及消防水池的蓄水。本設計確定除鹽水設備生產能力為2×5 t/h，1用1備，一二期共用。化水車間的廢水經濃水箱及中和池中和后進入沖渣機冷卻等水點回用。

化水車間出水水質指標：二氧化硅＜20μg/L，電導率＜0.2μs/cm。自化水車間出來的水經除氧器除氧后即可供給鍋爐。

2　用水效率分析

2.1機組設計裝機水耗率

該項目一期配備1臺12MW凝氣式汽輪發電機組，設計額定總發電裝機容量為12MW，業主提出的全廠新鮮水取用量為1593.2m3/d。則機組設計發電水耗率為：

式中：

B—設計全廠發電水耗率，單位：m3/（s·GW）；

Qx.s—設計全廠新鮮水取用量，單位：m3/a；

N—設計全廠機組額定總發電裝機容量，單位：GW。

業主提出的全廠發電水耗率為1.54m3/（s·GW），尚未達到國家標準《小型火力發電廠設計規范》（GB50049-2011）中火力發電單機容量＜300MW、淡水循環冷卻水供水系統裝機取水量≤1.2m3/（s·GW）的要求，但由于《小型火力發電廠設計規范》（GB50049-2011）適用于燃煤電廠，垃圾發電廠的設計發電水耗率標準尚無，此次主要參照同行業項目對項目用水水平進行分析評價，見表1。

2.2單位發電量取水量

單位發電量取水量采用下式進行計算：Vui=Vi/Q式中：

Vui—單位發電量取水量，m3/（MW·h）；

Vi—在一定計量時間內，生產過程中取水量總和，m3；Q—在一定計量時間內的發電量，MW·h。

該項目年發電量72.87×106kW·h，業主提出的全廠新鮮水年取用量為53.05萬m3，經計算，該項目單位發電量取水量為72.8m3/（萬kW·h），高于《山東省重點工業行業產品取水定額》中循環冷卻系統純發電電廠45 m3/萬kW·h的標準。但由于該標準適用于燃煤電廠，垃圾發電廠的設計發電水耗率標準尚無，此次主要參照同行業項目對項目用水水平進行分析評價，見表1。

2.3蒸汽用水水平

該項目一期產蒸汽量為1132.8t/d，鍋爐產蒸汽用水一部分來自化水制備間，一部分來自回收的蒸汽冷凝水，經計算，化水制備間供給鍋爐補水用新鮮水量為68m3/d，回收的蒸汽冷凝水量為1064.16m3/d，則蒸汽用水總量為1132.16m3/d，業主提出的蒸汽耗水指標為1.00m3/t。根據《山東省節水型社會建設技術指標》（魯水資字〔2006〕28號），節水型社會蒸汽耗水定額為1.5m3/t，業主提出的蒸汽用水指標優于規范指標，蒸汽用水水平較高。

2.4生活用水水平

該項目業主提出的員工生活用水指標為220L/人·d，根據《關于發布〈山東省城市生活用水量標準（試行）〉的通知》（魯建城字〔2004〕14號），城市居民生活用水定額為85～120L/人·d，因此，該項目業主提出的生活用水設計偏大。

2.5水重復利用率

水重復利用率指在一定的計量時間（年或月）內，使用的重復利用水量與總用水量之比。計算公式：R=Vzy/Vt×100%式中：

R—水重復利用率，%；

Vzy—重復利用水量，即循環水量與串聯水量之和；Vt—總用水量。

表1　主要用水指標與同行業項目比較表

該項目業主提出的日重復利用水量Vzy=82366m3，日用水量Vt=83959.2m3，因此，該項目業主提出的水重復利用率。

R=Vzy/Vt×100%=82366/83959.2=98.1%

根據《國家節水型城市考核標準》（建城〔2012〕57號），工業用水重復利用率≥80%、《火力發電節水導則》（DL/T 783-2001）中“單機容量為125MW及以上新建或擴建凝汽式電廠，全廠復用水率不宜低于95%”的要求，該項目業主提出的水重復利用率均大于以上規范標準。因此，該項目業主提出的水重復利用率水平較高。

2.6污水處理回用率

該項目污廢水產生主要為循環排污水（106m3/d）、鍋爐排污（12m3/d）、化水制備間排污（40m3/d）、垃圾卸料區、車輛沖洗排污（8m3/d）、滲瀝液（120m3/d）、主廠房地面沖洗排污（8 m3/d）、生活污水（12.8m3/d）、化驗室污水（1m3/d），總量為307.8 m3/d，該項目回用中水總量為211m3/d，由此計算得該項目污水處理回用率為68.55%，尚未達到《山東省節水型社會建設技術指標》（魯水資字〔2006〕28號）中的污水處理回用率≥80%的要求，污水處理回用水平偏低。

綜上所述，該項目業主提出的蒸汽用水水平及水重復利用率水平較高，生活用水水平及污水處理回用率水平較低。此外，單位發電量取水量和單位裝機取水量與《小型火力發電廠設計規范》（GB50049-2011）定額相比偏高。分析其原因，主要為該項目燃燒原料為生活垃圾，熱能較煤炭等常規燃料低，且裝機容量小，造成單位發電量取水量和單位裝機取水量不符合相關標準，但與同行業對比中，該項目的用水水平處于較高水平，用水較合理，但仍有一定的節水空間。

3　節水潛力分析與節水措施

生產用水方面：可從采用先進設備及技術方面入手，提高用水效率，以進一步減少新鮮水的消耗，尚有節水潛力。

生活用水方面：可從采用節水型器具、加強節水宣傳等方面以減少新鮮水取用。

此外，項目區雨水未得到收集和利用，建議業主增加雨水集蓄利用裝置，將雨水收集起來用于綠化，可以進一步減少新鮮水的消耗。

4　結語

經以上分析研究，可以看出該項目用水基本合理，用水效率較高。但是廠區未對雨水進行充分收集處理回用，建議業主增加雨水集蓄利用裝置，進一步降低該項目新鮮水消耗。并通過技術創新等方式，合理安排取水系統，進一步優化污廢水回用系統，達到節約用水，實現水資源的合理利用■