廣州市火電企業(yè)用水現(xiàn)狀分析及節(jié)水潛力研究

蔡微虹

（廣州市水務(wù)科學研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

近年來，廣州市深入貫徹落實生態(tài)文明思想，遵循“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”新時代治水思路開展用水節(jié)水工作?！鞍压?jié)水放在治水首位”重要論斷為科學提升水資源集約節(jié)約利用水平、保障城鄉(xiāng)水安全明確了行動路徑，而節(jié)水型企業(yè)創(chuàng)建是構(gòu)建節(jié)水型社會、節(jié)約型社會的基本著眼點和出發(fā)點，也是落實新時代治水思路的重要舉措。立足廣州水資源現(xiàn)狀，將工業(yè)節(jié)水作為首要研究領(lǐng)域，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，推動工業(yè)節(jié)水減排，健全政策法規(guī)體系，增強節(jié)水意識，加快推進工業(yè)用水方式由粗放向節(jié)約集約轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)工業(yè)用水效率和效益的不斷提升。當前，生態(tài)文明建設(shè)新形勢下，火電企業(yè)在用水節(jié)水和污水排水兩個方面均承受更大壓力，水質(zhì)排放和水量控制的雙重強制性限制對整個用水流程形成倒逼機制，企業(yè)必須盡可能提高用水效率并減少廢水生產(chǎn)，才能滿足當前要求[1-3]。

1 研究對象與方法

本文以廣州7家火電企業(yè)工業(yè)用水作為研究對象（見表1），這7家企業(yè)均為直流式火電企業(yè)。在火電廠規(guī)劃、選址時期，考慮到火電的生產(chǎn)工藝和模式，選址一般都靠近江河以方便取水，有助于機組冷卻。7家火電廠用水量占全市工業(yè)用水量的比例約七成。

表1 A～G火電廠基本情況及主要用水特征

為調(diào)研廣州市火電企業(yè)用水現(xiàn)狀，本文采用問卷調(diào)查與現(xiàn)場座談相結(jié)合方式，7家火電廠分別位于廣州市南沙區(qū)、黃埔區(qū)、蘿崗區(qū)、增城區(qū)。與火電企業(yè)技術(shù)負責人召開座談會，研究討論火電行業(yè)的用水特點、廣州市火電企業(yè)的用水現(xiàn)狀和節(jié)水潛力，并對火電企業(yè)執(zhí)行節(jié)水技改工作的可行性進行探討。

2 廣州市火電企業(yè)用水基本情況

廣州2020年供水總量為62.25億m3（含火電用水），工業(yè)用水量為32.78億m3，其中火電冷卻水用量為20.97億m3。火電冷卻水用量占全市供水總量的33.68%，占工業(yè)用水的63.97%，火電冷卻用水占主要部分。

按含火電用水計算，廣州市萬元工業(yè)增加值用水量為48.1 m3，全省排名第19位。按不含火電用水計算，廣州市萬元工業(yè)增加值用水量為14.1 m3，全省排名第7位，排在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)占一定比例的佛山、東莞等城市之后。由此可見，廣州市火電冷卻水用量占比大且對廣州市用水效率指標造成較大影響。

3 火電、核電取用水量對比分析

在我國高速發(fā)展的進程中，工業(yè)節(jié)水潛力很大，力爭實現(xiàn)用水平衡，就需要下大力氣抓好工業(yè)用水的節(jié)約和循環(huán)利用。近3年，我國工業(yè)節(jié)水累計實現(xiàn)節(jié)水量600億m3以上。

根據(jù)《廣東省統(tǒng)計年鑒（2020年）》，深圳市電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)企業(yè)個數(shù)為28個，而廣州市為46個，比深圳市多了近1倍。據(jù)報道，深圳市萬元GDP用水量約為全國平均值的1/9，表明深圳市工業(yè)用水效率高，用水總量控制較好?！稄V東省水資源公報》顯示，深圳市直流式火核電用水量僅為0.05億m3，而廣州為19.4億m3，可見兩市用水量差距很大。究其原因，主要是深圳市以核電為主，核電廠的機組冷卻水采用海水冷卻。由于海水直接利用量不計入供水總量，也不納入取水量指標，這一點可能是城市用水總量差距大的主因之一[4]。

4 火電廠直流式冷卻改循環(huán)式冷卻存在的問題

直流式冷卻：該類電廠運行時需要大量的冷卻水用于冷卻機組，電廠一般會建設(shè)在大型水源（水庫、河流、湖泊及海洋等）附近，通過管道將冷水直接引入電廠，冷卻機組后又將熱水直接排入水源，就是直流式冷卻發(fā)電廠。

循環(huán)式冷卻：采用循環(huán)冷卻法需在廠內(nèi)建設(shè)大型水塔，將水塔里的冷水引入機組冷卻，將熱水送回水塔的高端，通過淋水冷卻后，冷水回到水塔底部，重新被送入機組再去冷卻機組，如此循環(huán)，就是循環(huán)式冷卻發(fā)電廠。

從耗水量方面進行分析，直流式冷卻幾乎不消耗水量，可視為河道內(nèi)用水，符合合理開發(fā)、利用和節(jié)約淡水資源的理念，同時有效地節(jié)約了水資源；循環(huán)式冷卻的主要耗水在于大型冷卻塔水量的蒸發(fā)、吹散和排污補水，運行時需不斷為設(shè)備補充新鮮水，耗水量較大。因此，在耗水量方面來說，直流式冷卻火電廠比循環(huán)式冷卻火電廠耗水量少。

從綜合能耗方面進行分析，以某公司為例，該公司是廣州唯一一家設(shè)置了不同冷卻方式的火電廠。通過對兩臺機組進行性能試驗、數(shù)據(jù)采集與分析，結(jié)果顯示循環(huán)冷卻機組比直流冷卻機組供電標煤耗率高6.037 g/kW·h，且耗水量多。

從整體來看，采用循環(huán)式冷卻，綜合能耗高，用水量多，運行成本上升，經(jīng)濟效益低?；痣姀S一般采用直流冷卻或循環(huán)冷卻系統(tǒng)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是火電廠水量最大、水質(zhì)最復(fù)雜的用水系統(tǒng)，循環(huán)冷卻系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性保障了發(fā)電廠的安全運行。近年來，為降低廣州市的工業(yè)用水量，曾提出要將廣州市的火電直流冷卻改造為循環(huán)冷卻形式，以提高火電廠用水循環(huán)利用率。有文獻報道[5-8]，凡涉及設(shè)施工藝大改造，都可能存在以下3個方面問題。①將直流式冷卻改造成循環(huán)式冷卻，需建立冷卻塔，冷卻塔占地面積大，需征用大量土地；土地問題需多部門協(xié)調(diào)，如果沒有強大決心和強有力牽頭部門，難以推動土地問題解決。②修建冷卻塔的同時還需配套設(shè)備設(shè)施，更換循環(huán)水泵，工程量巨大，投入資金多，須解決資金問題。③建設(shè)循環(huán)式冷卻塔，需重新評估協(xié)調(diào)人居與生態(tài)環(huán)境等方面的問題，循環(huán)冷卻產(chǎn)生的蒸汽，雖然對大氣沒有污染，但是宣傳不到位，易造成周邊居民的恐慌誤解。

目前，火電廠采用循環(huán)冷卻塔基本是在無充足水源的情況下才選擇采用，在廣州、深圳等城市具備取水條件的地方采用封閉循環(huán)的做法不科學，不符合科學發(fā)展觀。因此，廣州市直流式冷卻火電廠改為循環(huán)式冷卻火電廠要謹慎。

5 火電企業(yè)節(jié)水潛力與節(jié)水措施

根據(jù)2019—2020年各市公布的《水資源公報》數(shù)據(jù)，與火電用水總量相當?shù)纳虾Ｊ斜容^，廣州市萬元工業(yè)增加值用水量比上海高37.4%。以不含火電為例，廣州萬元增加值用水量比福州高24.8%，也是深圳市的3.1倍。與北京、上海、深圳、福州、青島等城市相比，廣州工業(yè)用水效率相對靠后，工業(yè)用水效率仍有較大的提升空間?；痣姀S節(jié)水工作改造主要可以從以下幾個方面考慮：第一，按直流、二次循環(huán)供水系統(tǒng)等明細梳理用水項目、性質(zhì)、水量、水壓、水質(zhì)需求等。第二，在匯總用水清單基礎(chǔ)上，提出各用水、排水細節(jié)，先中試運行再進行改造。第三，理順用水項目、排水狀況下，重點研究梯度用水、污水處理回用、提高循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍率等節(jié)水措施的實際可行性及經(jīng)濟性，形成具體的可行性、經(jīng)濟性論證；實現(xiàn)用水指標低于定額標準，逐步努力實現(xiàn)廢水污水的零排放。

總結(jié)文獻報道并結(jié)合企業(yè)自身經(jīng)驗，廣州市火電企業(yè)的節(jié)水措施主要包括以下5個方面。

5.1 政企聯(lián)合，推動使用再生水

政府部門推動火電企業(yè)使用再生水，建設(shè)再生水輸水管道，利用廠區(qū)附近污水處理廠達標處理尾水，輸送至電廠，作為電廠水源之一，減少取用水量，提高中水利用率。廣州南沙區(qū)珠江電力有限公司、廣州東方電力有限公司可利用附近污水處理廠達標處理中水?；痣娖髽I(yè)應(yīng)積極采用新技術(shù)，大幅提高火電廠節(jié)水減排水平，我國采用的水處理技術(shù)與世界先進水平相當，因為火電廠數(shù)量較多，節(jié)水市場為新技術(shù)的應(yīng)用提供了較大的空間。

5.2 著力降低火電行業(yè)工業(yè)用水總量及強度

推動研究直流式冷卻火電企業(yè)近5年用水效率指標及其對全市用水效率指標的影響，編制火電企業(yè)節(jié)水技改工作任務(wù)“一企一策”清單。支持火電企業(yè)加強對制水設(shè)備、供水管網(wǎng)、冷卻水系統(tǒng)等進行綜合技術(shù)改造，提高用水效能。鼓勵企業(yè)提高非常規(guī)水資源利用水平，開拓工業(yè)用水種類，支持企業(yè)積極建設(shè)中水回用項目，促進單位間串聯(lián)用水、分質(zhì)用水，一水多用和循環(huán)利用，提高中水循環(huán)利用效率，實現(xiàn)節(jié)能降耗并舉[9-10]。

5.3 推動企業(yè)內(nèi)部進行節(jié)水技術(shù)改造

為了提升工業(yè)節(jié)水效能，深挖工業(yè)節(jié)水潛力，加大工業(yè)企業(yè)節(jié)水技術(shù)改造力度，提升工業(yè)水資源集約節(jié)約使用水平，開展工業(yè)企業(yè)節(jié)水技術(shù)改造行動尤為必要。積極推廣地區(qū)適用的工業(yè)節(jié)水工藝、技術(shù)和裝備，提升企業(yè)各環(huán)節(jié)用水效率和重復(fù)利用率，重點圍繞用水過程循環(huán)和末端回用措施，鼓勵企業(yè)實施循環(huán)水回用、水梯級利用、廢水處理再利用、用水智能化管理、供排水管網(wǎng)技術(shù)改造等。取用水按功能分區(qū)計量，實行智能化管理，實時監(jiān)控用水數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)實時共享至水行政主管部門，實現(xiàn)用水量的動態(tài)化、精細化管理。

5.4 創(chuàng)建節(jié)水標桿企業(yè)，強化引領(lǐng)示范作用

重視標桿引領(lǐng)作用，指導火電企業(yè)對照先進用水指標，查找差距、分析原因，提出水效改進方案和措施，評估水效提升實踐的實施效果。有效機制是推動節(jié)水標桿創(chuàng)建、發(fā)揮長效作用的重要保障，健全完善節(jié)水管理、節(jié)水獎勵、水資源剛性約束協(xié)同推進等節(jié)水保障機制，制訂節(jié)水標桿獎勵方案，以獎促節(jié)、以獎促創(chuàng)。評選出一批技術(shù)設(shè)備先進、管理措施到位、示范作用明顯、達到行業(yè)領(lǐng)先水平的節(jié)水標桿企業(yè)。綜合考慮企業(yè)用水規(guī)模、技術(shù)工藝水平及發(fā)展趨勢、節(jié)水潛力，以及企業(yè)用水計量、節(jié)水設(shè)備、標準等，深入開展工業(yè)節(jié)水宣傳教育，總結(jié)和推廣節(jié)水改造先進經(jīng)驗和做法。

5.5 創(chuàng)新節(jié)水宣傳教育內(nèi)容與形式

創(chuàng)新開展“世界水日”“中國水周” 節(jié)水主題宣傳活動。借助小區(qū)電梯、LED電子屏幕、群發(fā)短信等開展宣傳活動。同時通過網(wǎng)站、公眾號等新媒體平臺，以圖文并茂、生動的多元形式向群眾普及珍惜節(jié)約水資源理念。建立節(jié)水管理部門與廣州市主流媒體的合作平臺，支持媒體深入開展多種形式的工業(yè)節(jié)水政策宣傳活動，普及工業(yè)節(jié)水法規(guī)，宣傳國家和省、市節(jié)水行動方案、節(jié)水政策，形成行業(yè)重視節(jié)水的良好氛圍。發(fā)揮主流媒體的監(jiān)督作用，適當曝光企業(yè)長期逃避節(jié)水監(jiān)管、違反用水政策和不合理的高耗水行為。

6 結(jié)語

工業(yè)節(jié)水是我國當下水資源管理的重要舉措，火電企業(yè)作為耗水較大行業(yè)，更需因地制宜地采取舉措產(chǎn)生節(jié)水效果。本文圍繞廣州市多家火電企業(yè)的用水特征，分析企業(yè)用水情況及節(jié)水潛力，并提出相應(yīng)的節(jié)水方案。從節(jié)水技術(shù)改造、中水回用舉措、節(jié)水標桿企業(yè)創(chuàng)建、加強節(jié)水宣傳等多角度，闡述了加強企業(yè)節(jié)水的運行管理、優(yōu)化循環(huán)冷卻水處理工藝等的重要性，提出了火力發(fā)電企業(yè)節(jié)水策略的技術(shù)優(yōu)化途徑，為今后火電企業(yè)節(jié)水方案實施及推廣奠定了基礎(chǔ)。