火電廠水務管理及廢水零排放的探討

虞啟義 華杰 石靖

(中國聯合工程有限公司，浙江 杭州 310052)

1 概述

目前，全國水資源日益匱乏和環境保護日趨嚴峻，火力發電廠作為耗水和排污大戶，其用排水指標已成為電廠運行的主要技術經濟指標之一[1]。火電廠水務管理是火電廠水系統的核心管理，在確保安全經濟運行下，進行全面廠水務管理和平衡，使之節約用水、一水多用、綜合利用，并通過各種零排放處理工藝，最終實現全廠廢水的零排放[2]。

山東省作為我國缺水省份之一，本次以山東某新建2×350 MW電廠為契機，對火電廠水務管理和零排放進行深入分析探討。

2 水源條件

山東某新建2×350 MW電廠位于山東滕州，采用帶自然通風冷卻塔的開式循環供水系統，項目為煤礦的坑口電站，并兼為周圍企業居民供熱。為節約用水，生產及消防用水采用污水處理廠排出的再生水、礦井的疏干水，另有南水北調水作為電廠備用水源。其各類水質情況如表1所示。

從表1看出，再生水的電導率、TDS、硬度和堿度等各指標均優于疏干水，考慮鍋爐補給水的水質要求及處理成本，優先選用再生水作為鍋爐補給水的主要水源，不足部分采用循環水系統的排污水。

礦井的疏干水作為循環水的補水，因疏干水總堿度和總硬度均比較高，用作循環水系統補充水時，需要設置加酸等處理，以防循環水系統結垢[3]。

3 電廠各系統的給排水特點

3.1 循環水系統

電廠開式循環冷卻水系統為電廠最大用水和排污點，主要耗水量包括冷卻塔的蒸發、風吹損失和系統排污。

蒸發損失：主要由機組熱負荷以及環境條件決定，目前無法回收此部分損失水量。

風吹損失：根據《火力發電廠水工設計規范》[4]規定，安裝除水器的自然通風冷卻塔，水可按循環水總量的0.05%計。目前隨著高效除水器的開發和安裝，此部分損失在不斷減少。

排污損失：根據補充水的水質、循環水處理方式等[5，6]，為防止系統結垢腐蝕，選擇合適的循環水濃縮倍率，確定排污損失率，從而得到循環水排污量。根據原水的硬度及氯離子的情況，本項目夏季最大排污量為337 m3/h，循環補水量為1 370 m3/h。

表1 各類用水水質分析表

3.2 鍋爐補給水系統

為節約用水，鍋爐補給水處理系統水源主要采用污水處理廠提供的再生水，該系統排出的廢水含鹽量及氯離子濃度經反滲透濃縮后進一步提高，僅可用于對水質要求低的煤泥調漿和脫硫系統，進行綜合利用。

3.3 廠區公用水系統用水

包括廠區道路沖洗、普通汽車沖洗、油罐區的雜用水，以及輸煤系統翻車機、膠帶機的噴霧除塵用水等，這些系統對水質要求不高，可采用循環水系統排污水；廠區綠化用水可采經處理合格的生活污水。

3.4 脫硫用水

脫硫系統采用石灰石—石膏濕法脫硫，其工藝用水為石灰配漿用水，對水質要求較低。脫硫用水在脫硫過程中經煙氣蒸發損耗，剩余少量脫硫廢水含有重金屬及很高的氯離子，需要進行深度處理以及濃縮結晶處理工藝，方能實現零排放。

3.5 煤泥調漿用水

煤泥調漿用水用于煤泥調濕，調濕后的煤泥便于輸送，其對水質的要求最低，煤泥調漿水最終進入鍋爐焚燒蒸發消耗。

3.6 輸煤系統用水

輸煤系統用水主要包括棧橋、轉運站地面沖洗、煤場灑水抑塵、汽車卸煤抑塵等，該部分相對水質的要求不高，但其特點間歇用水，時斷時續；其中煤場灑水進入煤中，并隨煤通過輸煤皮帶進入鍋爐焚燒消耗，其余沖洗用水除少部分蒸發損耗，大部分與煤粉塵混合，通過地面和管道排放到煤灰廢水處理站，經煤廢水處理后，清水重新回用于輸煤系統，損耗部分可由循環排污水補充。

3.7 除灰系統用水

火電廠一般采用干除灰、渣系統，干灰、干渣可綜合利用，僅當灰渣無法處置時，需要少量的水用于攪拌加濕除塵，該部分水質也要求低。

4 全廠水務管理及廢水零排放

4.1 全廠各類用排水量

通過對全廠各類用水排水項、水量及水質的分析，充分采取一水多用、處理回收、綜合利用等節水措施后，進行水量平衡設計，夏季額定抽氣最大水量時，各類用水點的情況見表2。

4.2 廢水零排放實現

4.2.1用水、排水水質等級及梯級使用

根據電廠各系統排水特點及水質分析，排水水質從優至差排序為：

循環水排污水>油灌區含油污水排水>工業廢水>脫硫廢水。

其中脫硫廢水的水質最差，含鹽量和氯離子最高，故需要做零排放處理。

結合電廠各系統用水特點及水質要求，其中可采用較差的水質為：

1)膠帶機噴霧用水(運行時使用);

2)翻車機室噴霧抑塵(運行時使用);

3)汽車沖洗用水(運行時使用);

4)油灌區用水(夏季油罐超溫時使用);

5)輸煤系統沖洗(間歇使用);

6)汽車卸煤除塵(間歇使用);

7)廠房地面沖洗(間歇使用);

8)煤場灑水(間歇使用);

9)除渣系統(間歇使用);

10)干灰加濕(間歇使用);

11)脫硫工藝用水(連續使用);

12)煤泥調漿(連續使用)。

表2 最大工況下各類用水排水情況表

通過進一步分析，可使用最差水質的系統為：脫硫工藝用水、煤泥調漿、除渣系統和干灰加濕用水。灰渣可用于市場出售，不能加水，故正常時除渣系統和干灰加濕用水為零，為減少對回用水系統的影響，并入煤灰水回用系統。

此外，膠帶機噴霧用水、翻車機室噴霧抑塵、汽車沖洗用水等用水均為間歇用水，在系統運行時才使用，故需水量不能簡單的疊加，需要平均化或同時使用系數處理。

輸煤系統沖洗、廠房地面沖洗、煤場灑水等用水均為間歇用水，僅當系統需要時使用，且沖洗地面的水可以重新回到煤灰水處理站，經處理后重新使用。

油灌區用水，僅在夏季高溫油罐超溫時才使用噴淋冷卻，故也不能簡單的疊加，需要采用同時系數處理。

4.2.2水量平衡圖

根據上述內容，可繪制水量平衡圖，詳見圖1。

4.2.3廢水零排放實現

通過分析，城市污水廠出水的再生水及少量的循環水排污水經中水處理系統后，用于補充鍋爐給水處理系統的補水。

循環水排污水部分水用于膠帶機噴霧用水、翻車機室噴霧抑塵、汽車沖洗用水等用間歇用水。

同時輸煤系統沖洗、廠房地面沖洗、煤場灑水等用水采用煤灰水處理站的出水，產生的污水重新回到處理站，處理后重復循環使用，不外排。

鍋爐補給水處理出來的廢水，其含鹽量和氯離子濃度均很高，為廢水梯級用水后端，不適宜用作其他工藝用水，若用于地面沖洗，將會對設備和地面腐蝕，其出路可為煤泥調漿和脫硫工藝用水。

最終產生的脫硫廢水，作為全廠的零排放最后末端，其含非常高的氯離子和TDS，無法再利用，需要做零排放處理。

因此利用煤泥調漿用水和脫硫廢水零排放處理作為系統末端，最終實現全廠的廢水零排放。

5 結語

通過全廠廢水零排放，大大降低全廠的用水量，提高用水的合理性，實現設計耗水指標為0.525 m3/(s·GW)，優于國家對火電廠節水的有關規定指標0.7 m3/(s·GW)[5]。

針對全廠的各類用水進行分析，利用節水措施，一水多用，梯級使用。把脫硫系統用水和煤泥調濕用水作為廢水末端，并通過脫硫廢水的零排放處理，實現全廠廢水零排放。