火電企業(yè)水利用率的研究與應(yīng)用

安婭琳，呂 凱，孔 妍

（1.山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院濟(jì)寧分院，山東濟(jì)寧 272000；2.華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠，山東濟(jì)寧 272000）

0 引言

1 機(jī)組概況

華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠四期為2 臺(tái)1000 MW 機(jī)組，其中水處理系統(tǒng)對(duì)電廠工業(yè)廢水、生活污水和鄒城市二級(jí)污水進(jìn)行深度處理，將處理后的合格水做為主要水源補(bǔ)入四期循環(huán)水系統(tǒng)。其中，電廠工業(yè)廢水為生產(chǎn)過(guò)程中的油罐冷卻水、地面沖洗水、軸承等零部件的冷卻水；電廠生活污水為三、四期生產(chǎn)、生活過(guò)程中產(chǎn)生的生活污水。循環(huán)水用水在電廠用水中占比較大（75.87%），鄒縣發(fā)電廠的機(jī)組循環(huán)水用水水價(jià)：一、二期地下水1.5 元人民幣/t；三期地表水0.65 元人民幣/t；四期中水0.6 元人民幣/t。四期中水水價(jià)最低，為保證企業(yè)的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益，降低用水成本，用水順序應(yīng)為四期中水、三期地表水、一、二期地下水。

2 基礎(chǔ)情況分析

對(duì)四期中水目前的利用情況進(jìn)行深入的調(diào)查研究，分析四期中水綜合利用過(guò)程中存在的影響其利用率的主要問(wèn)題。

2.1 四期中水在全廠循環(huán)水補(bǔ)水中占比較低

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一、二期水源為地下水，三期水源為南四湖地表水，四期中水不向一、二、三期供水，只提供給1000 MW 機(jī)組用水，用戶非常單一，所占比例較小，全廠覆蓋率處于較低水平。

在這種供水方式下，當(dāng)一、二期地下水和三期水源出現(xiàn)緊急情況時(shí)，即便四期中水有一定的裕度也無(wú)法給一、二、三期緊急供水，整個(gè)電廠的供水安全性較差。

2.2 四期中水利用困難

對(duì)四期中水處理系統(tǒng)水處理和應(yīng)用（圖1）分析研究發(fā)現(xiàn)，四期中水利用過(guò)程中還存在其他問(wèn)題。

（1）四期中水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理量4200 t/h，遠(yuǎn)大于正常2臺(tái)1000 MW 機(jī)組運(yùn)行時(shí)中水的使用量（約2600 t/h），造成四期中水處理系統(tǒng)設(shè)備利用率低，存在設(shè)備浪費(fèi)。

（2）因機(jī)組1000 MW 停機(jī)期間循環(huán)水不需要補(bǔ)水，造成鄒城市二級(jí)污水只能停止供水，環(huán)保效益降低，影響企業(yè)形象；同時(shí)，處理的工業(yè)廢水和生活污水無(wú)處排放，大量清水只能外排雨水井。雨水井滿后，則會(huì)利用大雨水泵外排灰場(chǎng)，存在一定的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 四期中水處理和應(yīng)用示意

2.3 原因分析

（1）未對(duì)各期循環(huán)水補(bǔ)補(bǔ)水質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)分析，不能有效把握各期水質(zhì)間指標(biāo)差距，對(duì)四期水摻配至其他機(jī)組不能進(jìn)行有效指導(dǎo)。

定義2[5] 設(shè)X是一個(gè)非空集合，則定義在X上的區(qū)間智集A由隸屬度函數(shù)AT,猶豫度函數(shù)AI和非隸屬度函數(shù)AF構(gòu)成。其中，對(duì)于每一個(gè)x∈X,AT(x)，AI(x)，AF(x)?[0,1]，記為：

（2）要實(shí)現(xiàn)向其他機(jī)組供水需要有供水管路。原三期閥門室至四期中水系統(tǒng)有一路調(diào)試用水管路，該管路只能實(shí)現(xiàn)由三期閥門室至四期中水供水，而不能反向供水。

（3）設(shè)備材料不允許。氯離子是一種強(qiáng)腐蝕性陰離子，廣泛存在于天然水和工業(yè)水中，過(guò)高的氯離子濃度會(huì)導(dǎo)致水處理設(shè)備嚴(yán)重腐蝕。針對(duì)現(xiàn)有設(shè)備材料情況，沒(méi)有合理進(jìn)行摻配控制水質(zhì)指標(biāo)，未及時(shí)改造和升級(jí)設(shè)備，造成中水應(yīng)用范圍受限。

（4）四期中水除用作循環(huán)水補(bǔ)水外，沒(méi)有其他用戶。用戶數(shù)量少也導(dǎo)致中水利用率低。

3 提升方案

3.1 水質(zhì)分析（表1～表4）

表1 中，循環(huán)水各項(xiàng)指標(biāo)的制定是通過(guò)循環(huán)水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)來(lái)確定的；循環(huán)水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)需定期開(kāi)展；循環(huán)水運(yùn)行過(guò)程中，主要控制指標(biāo)中的任何一項(xiàng)控發(fā)生超標(biāo)，都視為異常，需加強(qiáng)、加大排污、補(bǔ)水、調(diào)整處理。

表1 循環(huán)水監(jiān)督主要控制指標(biāo)

表2 一、二期原水水質(zhì)分析

表3 三期分配水池水質(zhì)分析

表4 四期中水出水水質(zhì)分析

從以上水質(zhì)控制指標(biāo)和水質(zhì)分析中得出結(jié)論：四期中水出水水質(zhì)與三期分配水池補(bǔ)水水質(zhì)近似，與一、二期地下水水質(zhì)偏差較大。四期中水出水能夠滿足部分向三期補(bǔ)水的要求。

3.2 系統(tǒng)管路改造

原三期閥門室至四期中水系統(tǒng)有一路調(diào)試用水管路，該管路只能實(shí)現(xiàn)由三期閥門室至四期中水供水。現(xiàn)將該調(diào)試用水管路移至中水提升泵出口管線上，管路改造后實(shí)現(xiàn)四期中水至三期閥門室雙向?qū)ㄐ裕@樣四期中水可以方便的向三期閥門室供水，為三期循環(huán)水摻配四期中水提供便捷。

3.3 摻配控制指標(biāo)

鈣硬高會(huì)造成結(jié)垢，氯離子高可加快設(shè)備腐蝕。由水質(zhì)分析可知，四期中水水質(zhì)與三期循環(huán)水補(bǔ)水水質(zhì)鈣硬相當(dāng)，只要嚴(yán)格控制循環(huán)水濃縮倍率（≤5）不會(huì)引起設(shè)備結(jié)垢。

四期中水氯離子比三期補(bǔ)水氯離子要高，銅材料的三期主機(jī)冷油器、三期氫冷器、吸風(fēng)機(jī)冷卻器等易腐蝕，需要嚴(yán)格控制補(bǔ)水量來(lái)防止設(shè)備腐蝕。我國(guó)目前執(zhí)行的GB 50050—2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》中，規(guī)定氯離子控制指標(biāo)≤（700～1000）mg/L。所以三期補(bǔ)四期清水流量不易過(guò)大，應(yīng)確保三期循環(huán)水氯離子不超標(biāo)且盡量控制≤700 mg/L。四期清水也可通過(guò)三期閥門室進(jìn)入三、四期雜用工業(yè)消防系統(tǒng)，需控制四期清水氯離子≤300 mg/L。自2018年2月課題實(shí)施后每天向三期循環(huán)水供水約300 t，循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定且指標(biāo)滿足要求。

3.4 引入四期擴(kuò)建端凈化系統(tǒng)

四期擴(kuò)建端凈化池設(shè)計(jì)為凈化處理爐后沖洗水，并將凈化后的清水加以利用。實(shí)際運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，爐后沖洗水量較小無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)調(diào)查，四期中水水源（三、四期工業(yè)廢水、生活污水）水質(zhì)可以滿足擴(kuò)建端凈化池的補(bǔ)水要求，可以將四期中水水源部分引入，實(shí)現(xiàn)凈化系統(tǒng)的最大處理能力。

三、四期工業(yè)廢水、生活污水可排至雨水井，雨水井又與四期擴(kuò)建端凈化系統(tǒng)距離較近。為充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)和設(shè)備，增鋪四期雨水井至四期擴(kuò)建端凈化系統(tǒng)污水穩(wěn)定池管線，該管線將工業(yè)廢水、生活污水通過(guò)雨水井送至四期擴(kuò)建端凈化池。污水在穩(wěn)定池充分沉淀穩(wěn)定后，經(jīng)過(guò)穩(wěn)定池周圈的水生植物凈化，最終匯入清水池，清水池的水南路作為廠區(qū)園林綠化噴淋用水，北路作為洗車平臺(tái)沖洗水，剩余合格清水排至三期分配水池。雨水井至擴(kuò)建端凈化系統(tǒng)流量穩(wěn)定在200 t/h，水質(zhì)能夠滿足三期循環(huán)水對(duì)水質(zhì)的要求。

3.5 制定運(yùn)行規(guī)定

（1）綜合利用四期擴(kuò)建端凈化系統(tǒng)，四期擴(kuò)建端清水池水質(zhì)合格且滿足洗車臺(tái)用水、綠化用水的情況下，應(yīng)啟動(dòng)四期擴(kuò)建端回收水泵，將水回收至三期分配水池。

（2）控制四期中水不溢水，特別是不得溢流至廠區(qū)圍墻外，防范環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

（3）加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)，化學(xué)專業(yè)設(shè)立課題，通過(guò)掛片試塊等試驗(yàn)手段摸索規(guī)律。加強(qiáng)對(duì)化學(xué)、金屬等專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，拓展業(yè)務(wù)知識(shí)范圍。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

按照四期中水水價(jià)0.6 人民幣元/t，四期7#，8#機(jī)停運(yùn)期間（40 d），中水處理系統(tǒng)對(duì)電廠工業(yè)廢水處理量為700 t/h，電廠生活污水處理量為200 t/h。全部回收至三期循環(huán)水計(jì)算，全年可以節(jié)省水費(fèi)51 萬(wàn)元人民幣。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)環(huán)保壓力和經(jīng)濟(jì)壓力的加劇，企業(yè)應(yīng)利用各種措施節(jié)能減排。在四期中水經(jīng)濟(jì)性較好的情況下，三期使用中水量繼續(xù)增加是必然的趨勢(shì)，下一步一、二期也要考慮用中水，減少地下水、地表水的使用量。從企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，應(yīng)發(fā)揮好使用中水的優(yōu)勢(shì)，使用水優(yōu)化、梯級(jí)利用，最終達(dá)到廢水零排放。同時(shí)，中水利用率的提升和機(jī)組停機(jī)期間工業(yè)廢水及污水的外排的減少，為企業(yè)帶來(lái)了一定環(huán)保效益，多利用城市污水也帶來(lái)一定的社會(huì)效益。