燃煤電廠節水技術探討

李長寬

(中國華西工程設計建設有限公司遼寧北方分公司，遼寧 沈陽 110003)

隨著社會經濟不斷發展，水資源短缺問題日益凸顯，近年來氣候異常頻發，干旱內澇并存的情況時有發生，干旱季節企業與民爭水問題嚴重制約企業正常生產經營，隨著國家環保、節能政策的不斷收緊，取水、用水、排水問題對燃煤電廠的影響越來越大。因此，燃煤電廠合理用水，減少廢水產生及排放，最大程度節約用水成為當前生產經營面臨的重要任務。

本文從燃煤電廠設計情況、行業技術發展及國家政策變遷對企業的影響以及燃煤電廠生產運營期間企業自主節水改造等方面分析相關節水項目或方案的可行性，立足較小改動產生較大節水效果，提出了幾種切實有效的改造方案，可為已投產的現有燃煤電廠節水改造工作提供參考。

1 燃煤電廠取水、排水及廢水情況

1.1 電廠取水

1.1.1 工作介質

燃煤電廠的發電工作原理是將煤炭中儲備的化學能通過燃燒轉化為鍋爐內除鹽水的內能，爐內除鹽水被加熱成蒸汽后通過在汽輪機內做功，將內能轉化為汽輪機的機械能，汽輪機與發電機同軸，帶動其在電場中切割磁感線，將機械能轉化為電能。因此，作為能量轉換重要環節的鍋爐用除鹽水是電廠用水的重要途徑之一，但其水量較小。

1.1.2 冷卻介質

汽輪機做功后的乏汽需回收利用，就需要使用大量冷卻水將其冷凝下來，而該冷卻水也需要循環使用，因此循環冷卻水和熱力設備輔機冷卻水成了電廠最大的用水環節。

1.1.3 生活用水

企業生產經營過程中，食堂、打掃衛生等生活用水也占電廠用水的一定比例。

1.1.4 脫硫系統用水

脫硫系統制備石灰石漿液、煙氣帶水后補充吸收塔液位，也是電廠用水的重要方面。

1.1.5 其他用水

燃煤電廠生產過程中消防、綠化、油庫噴淋降溫等方面都可能用水。

1.2 電廠排水

1.2.1 脫硫廢水

根據火電廠石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統設計規程[1]，脫硫廢水因氯離子含量高，且在脫硫吸收塔內吸收了煙塵中的重金屬，其處理過程比較困難，需要排放到灰場[2]。

1.2.2 循環水排水

循環水因冷卻塔不斷蒸發濃縮，含鹽量不斷上升，為保證凝汽器不結垢，熱力系統換熱效率滿足設計要求，必須進行換水排放，其中某2×600 MW機組燃煤電廠額定工況下循環水排污量為133 t/h。

1.3 廢水處理難點

火電廠水處理技術相對成熟，近年來未出現水處理工藝的重大變革，但隨著環保標準越來越高，廢水處理工藝向純凈水方向演變后，企業的處理成本成倍增加。廢水中懸浮物、pH、濁度等處理成本都相對較低，高含鹽量廢水的綜合利用是燃煤電廠的最大挑戰，脫鹽過程因其成本太高，是整個燃煤電廠廢水處理和綜合利用的最大困難所在，因此一直未被火電企業廣泛使用。

1.4 廢水排放問題

1.4.1 歷史遺留問題

歷史遺留廢水處理方面的問題主要包括設計方面問題和施工建設方面問題。設計方面主要體現在早期節水用水標準和環保標準相對較低，設計方面不夠重視，設計院為了降低項目投資概算，簡化水處理系統和用水系統流程工藝，造成可以使用廢水回收后的復用水時使用了清潔新鮮水；應按不同水質設計處理工藝流程的，合并了管線或溝道，表面上降低了投資成本，但為以后的生產運行埋下了重大隱患。施工過程同樣存在人為制造廢水的情況，包括不按照設計圖施工，亂接水管，擅自改變取水水質的管線安裝情況，造成新鮮水用量增加和廢水產生量增加。

1.4.2 政策變更影響

隨著環保標準的不斷提高，部分區域已逐漸禁止原來允許循環水外排的情況，必須做到絕對意義的“廢水零排放”，這就給燃煤電廠帶來了前所未有的水處理壓力。

1.4.3 企業自身問題

水處理工作在很多燃煤電廠受重視程度較低，企業內部歷來對涉及水處理、廢水綜合利用的支持力度欠缺，因管理上的疏忽，很容易造成水資源浪費或取用水不合理等情況，進而對企業節水、廢水綜合利用等造成不良影響。

2 節水治理

電廠節水治理工作是一項系統性工作，從時間上要追溯到項目設計建設到后續投產后系統改動情況，從范圍來說，全廠整個區域都有用水、排水的設備和系統，而且水管種類較多，管架布置和地下埋管等施工安裝方式并存，因此查清節水治理前的企業用水現狀是一項復雜的工作，其次針對不同的用水性質，有針對性制定節水措施和節水改造方案，還涉及到各個專業、各個部門的協作配合，最后具體實施和長期執行過程也是關鍵所在。

2.1 源頭治理

燃煤電廠可以根據本單位水平衡設計圖，了解全廠主要用水情況和用水耗量情況，通過實際監測或統計得到更加準確的用水數據，一般來說火電廠循環冷卻水是全廠最大的用水系統，因此燃煤電廠可以委托有資質的單位，使用本單位新鮮原水對其循環水系統做動態試驗，選取最優的循環水緩蝕阻垢劑，最大程度提高本單位循環水濃縮倍率，這將是燃煤電廠節水工作的重要途徑；其次在有備用水源或兩路水源的企業，可結合能耗情況優先選用原水含鹽量低的水源取水也是很好的選擇。

2.2 系統優化

全廠熱力系統用水情況較多，因消防水系統管網覆蓋廣、水質好、壓力高、取用方便，在實際工作中經常被亂接亂用，破壞系統水平衡，引起新鮮水用量和廢水排放量雙增情況。因此，企業應排查清楚全廠各區域和系統用水情況，統一進行優化處理，如鍋爐撈渣機補水使用消防水或工業水的情況很多，而該系統是必須消納全廠含鹽量最高水質的去處，如水處理除鹽系統反滲透濃水或其他高含鹽量廢水，必須嚴格處理才能有效控制全廠取用水情況。

燃煤電廠一般都設計事故應急水池，而很多企業經常是將其閑置不用，每當雨季或廠區下大雨時煤場廢水量激增，往往引起工業廢水處理系統負荷較高，電力設計院設計廢水處理系統一般只注重常規廢水處理，很多電廠的工業廢水處理能力為100 t/h，設置的廢水貯槽不超過4 000 m3，常規情況能滿足運行要求，但在特殊情況下很難滿足廢水處理要求，因此燃煤企業應及時啟用和投入事故水池的功能，防止污水外排或溢流情況發生。

早期電力設計中往往使用生活水系統對全廠綠化草坪澆水，能很好地滿足草坪灌溉要求，但是隨著“廢水零排放”要求的不斷深入，草坪灌溉改用復用水試點的形式是很有必要的節水項目，值得各發電企業嘗試推廣。在可能的情況下，盡量做到雨污分流、一水多用、階梯用水，這將是燃煤電廠節水的重要技術路線和工作思路[3]。

2.3 協同管控

在火電廠節水工作中，統籌管理、協作調度的作用至關重要，從全廠水平衡處理中，企業應加強運行、檢修維護管理，做到停運設備及時關閉輔機冷卻水，部分設備及時根據溫度情況調低冷卻水流量，還應對廠區跑冒滴漏情況加大治理力度，對文明生產、保潔用水監控到位，避免不合理用水情況，企業制定的節水工作方案應督促各部門、各相關人員嚴格執行，從各個環節介入節水工作要求，控制浪費和不合理的工作方式[4]。

企業應及時調整和改變用水理念，包括煤場、灰場噴灑降塵用水，除了常規降塵要求外，還要增加高含鹽量廢水的功能，及時消納脫硫廢水、反滲透濃水和循環排污水的要求，盡可能提高廢水綜合利用率，減少新鮮水用量，降低廢水產生量，防止廢水外排[5]。

2.4 探索嘗試新技術

新技術往往都是生產生活中有需求而研發的改善生產技術水平和工作效率的成果，目前水處理行業提出的一些“廢水零排放”技術都不太完善，其中較早應用的循環水旁路軟化處理技術，因CaSO4的微溶解性，常造成樹脂結塊，且循環水水量太大，旁路處理造成的能耗增加，一直未能廣泛應用。反滲透處理循環水技術也是投資運行成本極高，且反滲透濃水需要經煙氣蒸干處理，造成鍋爐效率下降，能耗增加，煙氣余熱蒸干反滲透濃水的技術路線很容易造成石膏雨或大氣污染物因子落地濃度超標，造成環保不達標情況。高含鹽量廢水處理問題一直是燃煤電廠廢水處理工作的瓶頸，現有技術雖然有一些進展，但依然存在很多問題，因此很多新技術一直沒能廣泛推廣和應用。燃煤發電企業應謹慎關注一些新的水處理技術和節水設施，跟進其真實節水效果和投資經濟性，并兼顧能耗指標變化，隨著國產化的不斷推進及先進技術的研發，部分設備技術對生產生活的促進作用明顯，企業應做好其使用業績調研和經濟性核算等工作。

3 結束語

本文主要立足燃煤電廠用水實際情況，以掌握現狀、查找問題、分析原因、做出應對的思路，在工作實踐中確定一些投資較低、切實可行的節水措施，全廠節水治理工作應統籌規劃，重點突破，全員參與，嚴格落實，持之以恒，才能最大程度做好節水工作。