某潔能發電水資源供需平衡分析

阿里木·吐木爾

（巴音郭楞水文勘測局，新疆 庫爾勒 841000）

1 概況

位于新疆某工業園區的某發電有限公司，是一家專門從事資源、能源綜合利用進行余熱余氣科研開發、投資建設和生產經營于一體的專業性公司。為解決企業生產中產生的荒煤氣綜合利用問題，公司依托已建成的某潔能2×50 MW 發電項目設施，新建潔能綜合利用2×135 MW 發電項目，可大大減少區域剩余荒煤氣帶來的環境污染，促進資源的綜合利用。為確保項目順利建設，需對其水資源供需情況進行分析。

2 可供水量分析

根據項目區所處的地理位置、地形地貌條件、水文地質單元，確定取水水源論證范圍為：某工業園區。工業園現有入駐企業31 家，園區給水現狀主要由兩方供給：即地表水和水庫供水。園區近期（2020～2025 年）取用河道地表水2086萬m3／a，通過管道輸送至淖毛湖水廠，由水廠向園區供給，可供水量為3528 萬m3，截止目前，經水行政部門批復園區企業地表水批復水量為3070.0065 萬m3，園區按照批復水量計算還有457.9935 萬m3／a 的供水能力。

3 建設項目需水分析

3.1 取水水源

依據《工業園區（擴區）規劃水資源論證報告書》：園區2025 年以前供水水源為河道地表水，利用水庫向園區供水2087.7 萬m3。遠期供水水源主要為客水，近期與規劃核定水量缺口部分通過進一步調整用水結構置換水量和客水解決。取水方式為通過已建的供水工程，接位于園區的輸水主管線預留接口取水。

3.2 取水方案

電廠一期工程生產水取自重工業園區工業水管網，其供水水源為某縣峽溝水庫地表水；生活用水接自工業園區自來水管網。本期工程擬采用與一期工程相同的水源方案，生活用水從一期生活水管道上引接。為保證供水安全、提高供水保證率，擬采用生活水作備用水源。

電廠一期工程生產用水補水量為84 m3／h，從重工業園區工業水管網上引1 根DN200 鋼管補水至電廠化水區及冷卻塔補水；本期工程擬從重工業園區工業水管網上再引1 根DN250 鋼管補水至電廠化水區及冷卻塔補水。經化驗，水質均符合工業生產和生活用水需求。

3.3 取水規模

根據項目生產可研方案，項目新水用水量為276.13 m3／h，日用水量為6510.84 m3／d，年取水量為189.29 萬m3／a。其中：生產年用水量為169.68 萬m3／a（286 天6855h 計）；生活年用水量為0.50 萬m3／a；綠化年用水量為0.49 萬m3／a；道路灑水年用水量為0.65 萬m3／a；管網損失年用水量為8.77 萬m3／a；不可預見年用水量為9.20 萬m3／a。

4 用水量核定和水量平衡分析

為了嚴格水資源管理，提高水資源使用效益，現對企業生產用水進行核定，以確定準確的需水量。

4.1 建設項目用水環節分析

本工程汽輪機凝汽器采用直接空冷系統，主廠房及鍋爐的輔機設備、脫硫系統冷卻水、化水取樣設備冷卻水均采用循環水系統供給。工業水系統主要用戶為循環冷卻水系統補水、化水補水及其它雜用水。生活用水為站內生產人員日常生活用水。

4.1.1循環冷卻水量

本工程按主體工藝規模2×135 MW 發電機組的需水量進行設計，機組循環冷卻設備：發電機空氣冷卻器2 臺，連續運行冷卻水量為2×5000 m3／h；汽輪機油冷卻器4 臺（2 用2 備），冷卻水量為2×2250 m3／h；凝結水泵軸承4 臺（2 用2備），冷卻水量為4×20 m3／h；低加疏水泵4 臺（2 用2 備），冷卻水量為4×20 m3／h；水環真空泵4 臺（2 用2 備），冷卻水量為4×20 m3／h；控制油泵站2 臺，連續運行冷卻水量為2×60 m3／h；給水泵稀油站4 臺（2 用2 備），冷卻水量為4×80 m3／h；給水泵4 臺（2 用2 備），冷卻水量為4×40 m3／h；給水泵電機4 臺（2 用2 備），冷卻水量為4×400 m3／h；引風機軸承4 臺，連續冷卻水量為4×80 m3／h；送風機軸承4 臺，連續冷卻水量為4×25 m3／h；用水量見表1。

表1 機組循環冷卻用水量

循環水總水量為19000 m3／h，其中上塔水量為19000 m3／h。

4.1.2 工業用水量

（1）輔機循環冷卻水（新水）

輔機冷卻循環水總水量為19000 m3／h，其中上塔水量為19000 m3／h，輔機冷卻塔補水量為64.8 m3／h，其中：蒸發損失14.2 m3／h，冷卻塔風吹損失1.0 m3／h，冷卻塔排污量48.6 m3／h。

（2）化水車間用水（新水）

化水車間主要為鍋爐提供軟水、脫氧水，本項目軟水制備率為70%，化水車間補水量為147.25 m3／h，其中新水量為142.60 m3／h，回用水量為4.65 m3／h，損耗水量58.9 m3／h，排水量為88.35 m3／h 其排水用于鍋爐補水。

（3）鍋爐補水（軟水）

鍋爐補水量正常補水量為88.35 m3／h，其中：廠內水汽循環損失18.6 m3／h，排水量為4.65 m3／h 回用與軟水制備，內部供熱損失65.1 m3／h。

（4）雜用水（新水）

本工程雜用水主要為煤排補水、沖洗水、加藥補水等，用水量為10.0 m3／h。

（5）脫硝系統（新水、回用水）

本工程脫硝制氮用水采用工業廢水處理站處理后的回用水，用水量為70.72 m3／h，其中新水量為25.0 m3／h，回用水35.72 m3／h，循環水10.0 m3／h。（6）工業廢水處理站（回用水）

本工程工業廢水處理站依托一期，主要處理冷卻塔排水、雜用水及鍋爐排水，用水量為44.15 m3／h。

4.1.3 生活用水量

電廠定員138人，可研設計生活用水定額采用100 L／（人?d），日用水量為13.80 m3／d，每天用水8 h，用水量為1.73 m3／h，采用新水。

4.1.4 綠化用水

綠化面積為10928 m2，可研設計綠化用水定額2.5 L／（m2?d），綠化用水量平均日27.32 m3／d，每天用水10 h，用水量為2.73 m3／h，采用新水。

4.1.5 道路及廣場灑水

綠化面積為12000 m2， 可研設計道路灑水用水定額3.0 L／（m2?d），道路灑水用水量平均日36.00 m3／d，每天用水10 h，用水量為3.60 m3／h，采用新水。

4.1.6 管網損失水量

可研設計管網損失用水量按生產、生活、綠化及道路灑水取用新水總量的5%計算，管網損失水量日用水量為12.36 m3／h。

4.1.7 不可預見用水量

可研設計未預見水量按生產、生活、綠化、道路灑水及管網損失水量的5%計算，不可預見用水量日用水量為12.98 m3／d。

4.1.8 消防用水量

本電廠消防給水系統分室內和室外消防系統，根據消防規范本工程室內消防水量為20 L／s，室外消防水量為20 L／s，火災持續時間為2 h；一次消防水量為288 m3。

4.2 項目用水量核定

4.2.1 論證前后水量變化情況

本次采用夏季、冬季及年均用水量進行計算分析，冬季缺少綠化用水及道路灑水用水項后，管網損失水量比可研方案日用水量節水3.80 m3／d，年用水量節水0.11 萬m3／a。管網損失水量減少，致使不可預見用水比可研方案日用水量節水3.99 m3／d，年用水量節水0.12 萬m3／a。

論證方案與可研方案前后用水發生變化，總體比可研方案節水7.79 m3／d，年用水量節水0.23 萬m3／a，見表2。

表2 可研與論證方案取水規模對比表

4.2.2 合理取用水量的核定

通過上述對項目設計方案提出的用水環節、用水指標分析，論證得出該建設項目年均新水用水量為275.80 m3／h，回用中水量為173.37 m3／h，循環水量為19000.0 m3／h，合計19449.17 m3／h。項目新水用水量為275.80 m3／h，日用水量為6503.06 m3／d，年取水量為189.07 萬m3／a。建設項目論證方案用水情況統計表見表3。

表3 論證方案合理性用水量統計表

4.2.3 用水指標核定

（1）工程單位裝機容量取水量

本工程論證方案單位發電工程取水量為275.80 m3／h，裝機容量為2×135 MW（0.27GW），單位裝機取水量為：

根據《取水定額—第1 部分火力發電》（GB／T 18916.1-2002）標準，單機容量小于300 MW 時，機組冷卻形式循環冷卻系統單位裝機取水定額標準為0.88 m3／（S?GW），論證方案單位裝機容量取水量符合標準。

（2）工程單位發電取水量

本工程論證方案單位發電工程取水量為275.80 m3／h，年取水量為189.07 萬m3，年發電量為1282.89 GW?h（1282.89×1000MW?h）。單位裝機取水量為：

根據《取水定額》（GB／T 18916.1-2002）標準，單機容量小于300 MW 時，循環冷卻水供水系統單位發電取水定額標準為3.2 m3／（MW?h），可見論證方案單位發電取水量符合標準。

（3）輔機冷卻水循環率

本工程冷卻系統循環水量為19000 m3／h，輔機冷卻塔補水量為32.4 m3／h，其中：蒸發損失24.3 m3／h，冷卻塔風吹損失1.0 m3／h，冷卻塔排污損失7.1 m3／h，總用水量為19064.8 m3／h。

計算公式：

式中：Rc為冷卻水循環率；Vcr為冷卻水循環量；Vci為冷卻水總用水量，為Vcr和Vcf之和。

Vcf為冷卻水取水量。

輔機冷卻水循環率供熱工況和純凝工況均為：Rc=19000／19064.8=99.66%。

（4）循環水濃縮倍率

循環水濃縮倍率N 為冷卻塔總損失水量與蒸發損失量和冷卻塔風吹損失之和的比值，本項目冷卻塔總損失水量為64.8 m3／h，蒸發損失量和冷卻塔風吹損失之和為15.2 m3／h。本項目循環水濃縮倍率：N=64.8÷15.2=4.26。

滿足《工業循環冷卻水處理設計規范》（GB／T 50050-2017）中空冷機組循環水濃縮倍率應大于3 的規范要求。

（5）全廠復用水率

本工程冷卻系統循環水量為19940 m3／h，系統內部回收利用水量為173.37 m3／h，新鮮水量為275.80 m3／h，總用水量為冷卻循環水量、回收利用水量、新鮮水量之和為20389.17 m3／h，則年均全廠復用水率為：

高于我國發電工業用水重復利用率先進水平97%的標準。

（6）機組新水利用率

本工程機組設計取用新水量為275.80 m3／h，整個用水過程中循環水排污水和工業廢水均經過處理后回用收再利用，生活廢水排放量為1.38 m3／h。機組新水利用率為：

已達到發電行業新水利用的先進水平，符合《中國城市節水2010 年技術進步發展規劃》新水利用系數80%～100%的指標要求，屬國內先進水平。

（7）其它用水量核定

職工生活用水、綠化用水、道路灑水、管網損失和不可預見水量均按照當地標準或低于當地標準，計算合理。

4.3 水量平衡分析

論證后項目合理性用水水量平衡見表4，其取用水量占工業園可供水量份額很小，完全充足。

表4 論證方案年均合理性用水量計算平衡表 單位：m3／h

5 結語

經過分析探討和用水量、用水指標核定，發電廠生產年均新水用水量為275.80 m3／h，回用中水量為173.37 m3／h，循環水量為19000.0 m3／h，合計19449.17 m3／h，耗水量270.85，年取水量為189.07 萬m3／a，小于工業園區457.9935 萬m3／a 的富余水量，水資源供需平衡，為項目取水審批提供了科學依據。