火電廠生活用水系統水量追蹤技術研究

王麗川　侯保燈　肖偉華　侯效靈　陳曉清

摘? 要：文章以陽城火電廠為例，通過對火電廠生活用水系統的詳細分析，采用水量追蹤技術構建了一套追蹤火電廠生活用水系統水量變化過程的技術方法，在水量平衡的基礎上得出供水、用水、耗水、排水情況，實現生活用水系統水量全過程追蹤。研究成果為火電廠生活用水控制、提高用水效率以及減少水資源浪費提供了技術支撐，可降低企業運營成本，增加企業效益。

關鍵詞：火電廠;生活用水;監測系統;水量追蹤

中圖分類號：TM621? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）23-0143-03

Abstract： Taking Yangcheng thermal power plant as an example， through detailed analysis of domestic water system of thermal power plant， this paper establishes a set of technical methods to track the change process of water quantity of domestic water system of thermal power plant by using water quantity tracing technology. On the basis of water quantity balance， the water supply， water use， water consumption and drainage conditions are obtained in order to realize the whole process tracing of water quantity of domestic water system. The research results provide technical support for domestic water control， improvement of water use efficiency and reduction of water resource waste in thermal power plants， which can reduce operating costs and increase enterprise benefits.

Keywords： thermal power plant; domestic water; monitoring system; water tracking

1 概述

進入21世紀以來，我國國民經濟一直保持高速發展的狀態，這就提高了對能源的需求程度，能源工業尤其是電力工業直接支撐著我國國民經濟，以保證其快速持續健康發展。根據統計，截至2019年底，全國發電裝機容量已超過20億千瓦，其中火力發電接近12億千瓦，占總裝機容量份額的59.2%。根據現今的能源比例情況，預計到2050年，總發電量中至少仍有50%為火力發電。

火電廠是我國工業用水的需求大戶，其用水量和排水量十分巨大，在工業用水中約40%用于火電廠，每年排水約占全國工業企業排放量的10%[1]。雖然我國正在加緊火電廠能源轉型，大量高效環保機組相繼投產[2-6]，短期內我國燃煤機組平均供電煤耗有了大幅降低[7-8];但是投產早、能耗高的火電機組仍占定比例[9]，新投運的機組在主要輔機等方面節能減排還有一定空間，火電廠節能減排的潛力依然很大，因此必須大力推進節能減排工作。

目前，我國火電廠用水方式相對較為粗放，大部分研究側重于冷卻水循環利用的研究，針對廠區生活用水的研究較少;部分電廠生活用水管理較差，生活用水定額遠遠超過國家/地方相關定額標準，并且火電廠二級、三級水表安裝率相對較低，生活供水管網“跑冒滴漏”現象時有發生且無法快速定位排查;若發生泄漏、爆管、水錘等故障，將造成嚴重的水資源浪費，加大企業直接經濟成本，減少企業效益[10-12]。為了解決上述問題，本文通過對生活用水系統全過程分析，定量追蹤火電廠生活用水水量變化過程，為生活用水系統節水改造與提高用水效率提供技術支撐。

2 火電廠生活用系統概化

火電廠的用水一般由兩個系統組成，包括生產用水系統和非生產用水系統[13]。生產用水系統按用途和工藝流程主要分為除鹽水、循環冷卻水（循環水）、除灰渣等用水;非生產用水包括廠區生活用水、綠化用水和消防用水等。

廠區生活用水主要來自廠區各建筑生活用水。生活用水及污水排放隨時間變化較大，季節性明顯?；痣姀S生活用水系統包括從水源地取水進入廠區開始，經各單元用水后排放至污水處理系統，處理后的水再排放至市政系統、河流或者回用。以陽城電廠為例，水源地取水進入廠區后，經生活用水泵房處理，然后供給火電廠內各個用水單元，包括食堂用水、夜修樓用水、生產辦公樓用水、行政辦公樓用水、化學車間辦公樓、化學車間辦公樓、機務設備樓、煤場運轉站、庫房、脫硫（輸煤）、二期辦公區、汽機房、網控等其他用水戶。水量經過各用水單元循環過后進入生活污水處理系統，經污水處理系統處理后再排入儲蓄水池，供廠區脫硫用水、灰庫拌濕、廠區綠化等使用，陽城火電廠生活用水處理流程如圖1所示。

3 火電廠生活用水水量追蹤系統

3.1 水量追蹤系統構建總體思路

本文采用水量追蹤的方法，構建火電廠生活用水水量追蹤系統，用來監測火電廠生活用水系統水量變化過程。包括追蹤生活用水系統進水終端與排水終端位置及數量，記錄生活用水去向與用水量變化;對每個用水單位供水管道設置在線流量自動監測設備，檢測供水情況;對每個用水單位排水終端設置在線流量自動監測設備，對排水進行檢測;設置在線濕度自動檢測設備，監測各用水單位空氣濕度，計算蒸發水量;在水量平衡基礎上得出供水、用水、耗水、排水情況;所有排水經過污水處理系統進入儲蓄水池，在蓄水池處安裝流量計量設備，由于儲蓄池同時接收其他用水單元排水，還需監測其他污水來源;將儲蓄池處理后水源，可供廠區綠化、脫硫用水、灰庫拌濕等，同時監測用水量;監測設備均采用自動遠傳設備監測，上傳至數據服務器中心，數據經后臺計算處理后直觀反應在顯示器上，實現生活用水系統水量全過程追蹤。

3.2 水量追蹤實現步驟

（1）統計用水單元的進水量和排水量。對每個用水單元設置液體流量計監測供水工程，包括與生活用水泵房相連的食堂用水、夜修樓用水、生產辦公樓用水、行政辦公樓用水、化學車間辦公樓等。采用超聲波流量計設備監測各用水單元用水量。排污管道基本上都是采用的無壓明渠排水，通過超聲波液位計測液位及流速，然后通過積算儀轉化為污水流量。（2）確定用水單元的耗水量。由于用水單元使用過程的客觀原因，其蒸發率較少，故不在考慮蒸發水量影響。通過監測供水量與排水量，實現火電廠生活用水取、用、排循環監測。（3）確定所述儲蓄水池水量數據。利用流量計統計儲蓄水池的進水量以及污水再利用單元的使用水量，以及污水處理后用于消防用水系統、脫硫用水系統、灰庫拌濕系統、廠區綠化系統等。（4）利用數據中心對流量計及濕度計采集的數據進行統計。上述水量監測設備均采用遠傳式設備，采集的數據通過數據網絡的形勢上傳的數據中心，通過數據中心處理模塊對數據比計算，實現生活用水全過程追蹤。圖2為各監測設備安裝位置。

3.3 系統功能與主要模塊

3.3.1 水量平衡計算

通過上述方法設置的遠傳式超聲波流量計收集用水戶的供水信息;一般排水管到采用無壓明渠方式排水，尋找合適的排水斷面，測量計算斷面面積，采用液位儀監測排水渠液位及流速變化，通過計算得到排水渠動態的水量變化。計算公式為

Q供=Q用水戶耗水+Q蒸發量+Q排水量? ? ? ?（1）

式中，所述蒸發量較小，計算過程中忽略處理。

Q排水量=S斷面·∫H液位·T間隔? ?（2）

式中液位動態變化采取積分處理，排水量計算為監測時間間隔。

3.3.2 系統軟件開發

系統以Windows 10為服務器操作系統，客戶端瀏覽器為IE8以上版本，利用MIS系統處理監測數據，使用Access為本機數據庫，采用模塊化開發方法，以各個監測點為基本對象，分別完成對各個監測點的組態編程，并在系統內進行集成。所述數據中心包括實時處理模塊、歷史數據模塊、對比模塊、預警模塊和顯示單元，數據處理周期單位為天。

3.3.3 主要模塊介紹

（1）數據處理模塊：數據梳理模塊用來處理實時用水流量數據并實時添加到所述歷史數據模塊中;（2）歷史數據模塊：數據處理模塊將歷史統計數據進行分類整理，將前一天的正常合理數據平均處理后呈現到顯示單元;（3）對比模塊，對比模塊將實時監測數據與相應歷史數據進行分析對比，尋找出異常點，將問題反饋給管理者，以便進行及時處理;（4）預警模塊：當出現異常點或與歷史數據對比有較大差距的時候，對比模塊根據比對結果形成預警信息，自動生成預警預報，直接反饋給管理者;（5）顯示單元：數據中心還包括顯示單元，顯示單元將所述處理模塊處理完成的實時用水流量數據和歷史對比數據進行實時展示。上述信息傳輸均采用移動數據網絡形式，不依靠無線網絡便可與數據中心建立通信連接，增加了火電廠生活用水監測系統的便捷性。圖3為火電廠生活用水監測系統流程示意圖。

4 結論

火電廠作為用水大戶，節水改革已經發展成為電力事業面臨的一項重要課題，隨著環保政策、法規及規程的不斷修訂完善，對企業的用水管理提出了更高的要求?；痣姀S生活用水作為火電廠耗水的一部分，同樣面臨著考驗。本文通過對火電廠生活用水全過程的追蹤，分析了生活用水取、耗、排的循環全過程。研究成果為生活用水精細化管理提供了一種有效的技術支持。

參考文獻：

[1]潘荔，劉志強，張博.中國火電節水現狀分析及措施建議[J].中國電力，2017，50（11）：158-163.

[2]劉志超，陶雷行，岳春妹，等.百萬燃煤機組超低排放改造環境減排效果評估[J].潔凈煤技術，2019，25（S2）：53-56.

[3]路曉鋒，彭海軍，董陳，等.混合法脫硝工藝在燃煤機組超低排放中的應用[J].科技創新與應用，2019（29）：111-113.

[4]冷棟棟，杜敦勇，鄧無瑕.小型電廠燃煤機組煙氣超低排放改造工程分析與研究[J].環?？萍?，2019，25（05）：9-12.

[5]李鵬，許慧玲，王永革.燃煤火電機組空氣預熱器堵灰治理技術研究[J].機電信息，2019（24）：92-93+95.

[6]高燕武，李朋，張煒，等.基于大數據的燃煤機組供電煤耗分析[J].電力與能源，2020，41（01）：109-111.

[7]顧云.福建省火電廠水平衡測試應用研究[J].科技與創新，2019（12）：63-64.

[8]黃長文.火電廠汽輪機的優化運行措施研究[J].科技創新與應用，2020（02）：113-114.

[9]王紹民，陳力力，李昭赫.火電廠的能源管理問題研究[J].科技風，2019（32）：177.

[10]王義兵，張江濤，焦涵宇，等.火電廠節水與廢水治理技術路線制定方法[J].熱力發電，2018，47（07）：125-132.

[11]湯興，朱芳芳，杜翠蘋.火電廠實現廢水零排放途徑的探討[J].凈水技術，2016，35（04）：117-120.

[12]黃占峰.火電廠用水現狀分析與研究[J].山西建筑，2018，44（18）：107-109.

[13]虞啟義，華杰，石靖.火電廠水務管理及廢水零排放的探討[J].山西建筑，2020，46（09）：136-138.