论文部分内容阅读
摘要：本文介绍了内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司（以下简称“托克托发电公司”）五期扩建工程节水设计和节水优化设计，对五期扩建工程的节水优化设计进行了分析，从水量平衡设计和新型节水设计方面对火力发电厂节水的设计和改造提出了建议。
关键词：火力发电厂;节水;优化设计
0引言
我国是一个水资源严重匮乏的国家，而且水资源分布极不平衡，尤其是我国黄河流域及以北地区水资源及其匮乏。而我国70%以上的煤炭资源基本上分布在黄河流域及以北地区，比如我国的山西、内蒙古、陕西及其新疆等地。这些地区富煤缺水，建设大型火力发电厂时节水设计显得尤为重要。
托克托发电公司位于呼和浩特市南约70km的托克托县境内。一至四期工程总装机容量8×600MW，其中一二期工程建设4×600MW亚临界湿冷机组，三四期工程建设4×600MW亚临界直接空冷机组。五期扩建2×660MW超超临界直接空冷机组，水源为黄河水和一二期工程的循环水排污水。
五期扩建工程把节约用水作为一项重要的技术原则，通过机组选型、优化机组冷却方式，采用先进的节水技术和成熟的节水工艺，努力降低各系统的用水量。工程建设中经过多次优化设计，降低了黄河水的取水量，减少了全厂的外排废水量。
内蒙古锡林浩特地区的大唐国际锡林浩特电厂、京能五间房电厂成功应用了烟气提水技术，为后续在水资源极度匮乏的地区建设大型火力发电厂带来了希望，提供了技术支持。
1五期扩建工程的节水设计
五期扩建2×660MW机组采用超超临界直接空冷技术，采用汽动给水泵排汽湿冷、湿法脱硫、干除灰、干除渣、辅机冷却水湿冷等方案。采取的主要节水措施如下：
（1）采用空冷机组是最重要的节水措施。火力发电厂中耗水量最大的是汽轮机排汽冷却系统用水，采用空冷技术能够最有效的降低用水量，與同等容量的湿冷机组相比，节水效率可达70%以上。
（2）利用处理后的一二期工程循环水排污水作为锅炉补给水处理系统的制水水源，年用水量约86.8万立方米，减少了黄河水取水量，有利于水资源可持续利用。
（3）工程采用气力除灰、干式除渣系统，节水效果可观。
（4）电厂辅机和小汽轮机冷却水系统的机械通风冷却塔内安装高效除水器，有效减少冷却塔的风吹损失。
（5）工艺系统设计中，在脱硫吸收塔前设置烟气余热利用装置，降低脱硫系统入口烟温，有效减少脱硫耗水量，烟气余热装置的利用将脱硫系统的耗水量降至150t/h。
（6）输煤系统冲洗废水收集至含煤废水处理站，处理后重复利用于输煤系统的冲洗、喷雾抑尘及煤场喷洒，含煤废水不外排。
（7）将冷却塔排污水回用于灰渣调湿和脱硫系统用水，工业废水经处理后回用于脱硫和输煤系统，体现了"串联用水、一水多用、重复利用"的节水原则。
（8）将生活污水经过生活污水处理站处理后，用于厂区绿化和循环水补水。
经过上述节水措施，五期扩建工程实现了废水“零排放”，设计耗水指标为0.119m3/（s·GW），年取水总量为390.5万立方米，其中年取黄河原水303.7万立方米，年取托克托发电公司一二期工程循环水排污水86.8万立方米，符合《大中型火力发电厂设计规范》（GB 50660-2011）中相关要求。五期扩建工程投运后无外排废水，同时还减少托克托发电公司全厂废水排放量，有利于改善黄河下游水质状况。
2五期扩建工程节水优化设计
从节约用水、保护环境、经济、安全运行等角度出发，五期扩建工程在初步阶段、施工图设计阶段按照“清污分流”、“一水多用”、“优先利用工业废水”的原则进一步优化水量平衡图，减少了黄河水的取水量和全厂的废水排放量。主要的优化设计如下：
（1）全厂统筹考虑，将四期供热改造配套的水处理、工业废水处理项目与五期扩建工程的水处理、工业废水处理合并设置，在工业废水处理站设置3×200t/h的工业废水回用水泵。采用合并建设的方案降低工程造价2300万元，同时有利于托克托发电公司全厂的水系统的优化运行。
（2）对五期扩建工程循环水排污水预处理系统机械加速澄清池进行优化设计，将原设计的2×150t/h的机械加速澄清池变为1×300t/h的机械加速澄清池（厂内多套水处理设备作为备用），设置4台φ3000多介质过滤器，正常出力可达200t/h，最大出力可达300t/h。该项优化在不增加工程造价的情况下，提高了循环水排污水预处理系统的出力，不仅满足了五期扩建工程用水的需求，还可为前期工程制备除盐水，同时更多的处理循环水排污水，减少全厂废水排放量。
（3）循环水排污水预处理系统设置回用水池，回收利用多介质过滤器反洗水等，有效的降低了循环水排污水预处理系统的自用水率。
（4）锅炉补给水处理系统采用超滤+反渗透+一级除盐+混床的技术，整个除盐系统的再生废水产生量大大降低。反渗透设备在运行时产生的浓水直接输送至工业废水回用水池，然后输送至脱硫工艺水箱，作为脱硫的工艺用水。
（5）根据前四期工程的运行经验，取消从机力通风塔取水的中压服务水泵，中压服务水泵由工业废水回用水泵代替，这样可以提高机力通风塔的浓缩倍率，有利于节水，同时降低工程造价约300万元。该项优化设计减少了五期扩建工程黄河水的用水量约135t/h，年少取黄河水约95万立方米，同时每年减少外排废水95万立方米，相当于五期扩建工程利用了前期工程废水约181.8万立方米。
（6）五期扩建工程输煤系统、灰渣冷却、地面冲洗、脱硫系统等均采用经过处理后的工业废水，多余的工业废水回用至四期脱硫系统。
（7）回用水汽取样系统的水样排水，将水样排水回收至凝汽器，减少了锅炉补水率。
（8）加强水务管理，设置独立的用、排水量监控系统，加强各个系统取水口和废水口的水量和水质监控。布置合理的监控点，在工程取黄河水和一二期循环水排污水进水干管上分别安装水量计量装置，严格控制用水指标;在各主要用水支管上（如冷却塔进排水干管、锅炉补给水处理站、脱硫供水管道）安装水量计量装置，确定严格实用的监控内容和监控规程，及时掌握工程用、排水量和水质变化动态，根据相关的水量和水质监测数据，合理地进行供用水调度，严格控制用水量。
3其它新型节水设计
在水资源极度匮乏的地区，可以考虑烟气提水技术，主要原理是针对脱硫后的饱和湿烟气，对烟气进行冷却，随着烟气温度降低，对烟气析出冷凝水进行回收利用。烟气提水系统主要由烟气换热器系统、循环水管路系统、循环水冷却系统、冷凝水回收系统组成。从烟气中提取的水可用于脱硫系统补水和化学制水，从而大幅降低机组的耗水指标。
4结语
采用节水设计的电厂有利于在北方富煤缺水的地方发展，水系统的设计是否合理决定了火力发电厂是否节水，因此在各个设计阶段一定要想尽一切办法对水系统进行优化，确保新建电厂耗水指标处于领先水平。
另外，从目前我国火电厂用水现状来看，仍然存在部分火电厂浪费水资源和用水系统设计不合理的现象，通过对水系统的优化设计和改造，可以有效地降低废水排放量和新鲜水取用量，经济和社会效益十分明显。
参考文献
[1]周仲康、杨浩、乔德晖、刘前进 从节水角度谈火电厂化学专业设计和运行的优化 [会议论文] 2011。
[2]郭锦龙 从节水角度谈火力发电厂的设计思路 [会议论文] 2006。
关键词：火力发电厂;节水;优化设计
0引言
我国是一个水资源严重匮乏的国家，而且水资源分布极不平衡，尤其是我国黄河流域及以北地区水资源及其匮乏。而我国70%以上的煤炭资源基本上分布在黄河流域及以北地区，比如我国的山西、内蒙古、陕西及其新疆等地。这些地区富煤缺水，建设大型火力发电厂时节水设计显得尤为重要。
托克托发电公司位于呼和浩特市南约70km的托克托县境内。一至四期工程总装机容量8×600MW，其中一二期工程建设4×600MW亚临界湿冷机组，三四期工程建设4×600MW亚临界直接空冷机组。五期扩建2×660MW超超临界直接空冷机组，水源为黄河水和一二期工程的循环水排污水。
五期扩建工程把节约用水作为一项重要的技术原则，通过机组选型、优化机组冷却方式，采用先进的节水技术和成熟的节水工艺，努力降低各系统的用水量。工程建设中经过多次优化设计，降低了黄河水的取水量，减少了全厂的外排废水量。
内蒙古锡林浩特地区的大唐国际锡林浩特电厂、京能五间房电厂成功应用了烟气提水技术，为后续在水资源极度匮乏的地区建设大型火力发电厂带来了希望，提供了技术支持。
1五期扩建工程的节水设计
五期扩建2×660MW机组采用超超临界直接空冷技术，采用汽动给水泵排汽湿冷、湿法脱硫、干除灰、干除渣、辅机冷却水湿冷等方案。采取的主要节水措施如下：
（1）采用空冷机组是最重要的节水措施。火力发电厂中耗水量最大的是汽轮机排汽冷却系统用水，采用空冷技术能够最有效的降低用水量，與同等容量的湿冷机组相比，节水效率可达70%以上。
（2）利用处理后的一二期工程循环水排污水作为锅炉补给水处理系统的制水水源，年用水量约86.8万立方米，减少了黄河水取水量，有利于水资源可持续利用。
（3）工程采用气力除灰、干式除渣系统，节水效果可观。
（4）电厂辅机和小汽轮机冷却水系统的机械通风冷却塔内安装高效除水器，有效减少冷却塔的风吹损失。
（5）工艺系统设计中，在脱硫吸收塔前设置烟气余热利用装置，降低脱硫系统入口烟温，有效减少脱硫耗水量，烟气余热装置的利用将脱硫系统的耗水量降至150t/h。
（6）输煤系统冲洗废水收集至含煤废水处理站，处理后重复利用于输煤系统的冲洗、喷雾抑尘及煤场喷洒，含煤废水不外排。
（7）将冷却塔排污水回用于灰渣调湿和脱硫系统用水，工业废水经处理后回用于脱硫和输煤系统，体现了"串联用水、一水多用、重复利用"的节水原则。
（8）将生活污水经过生活污水处理站处理后，用于厂区绿化和循环水补水。
经过上述节水措施，五期扩建工程实现了废水“零排放”，设计耗水指标为0.119m3/（s·GW），年取水总量为390.5万立方米，其中年取黄河原水303.7万立方米，年取托克托发电公司一二期工程循环水排污水86.8万立方米，符合《大中型火力发电厂设计规范》（GB 50660-2011）中相关要求。五期扩建工程投运后无外排废水，同时还减少托克托发电公司全厂废水排放量，有利于改善黄河下游水质状况。
2五期扩建工程节水优化设计
从节约用水、保护环境、经济、安全运行等角度出发，五期扩建工程在初步阶段、施工图设计阶段按照“清污分流”、“一水多用”、“优先利用工业废水”的原则进一步优化水量平衡图，减少了黄河水的取水量和全厂的废水排放量。主要的优化设计如下：
（1）全厂统筹考虑，将四期供热改造配套的水处理、工业废水处理项目与五期扩建工程的水处理、工业废水处理合并设置，在工业废水处理站设置3×200t/h的工业废水回用水泵。采用合并建设的方案降低工程造价2300万元，同时有利于托克托发电公司全厂的水系统的优化运行。
（2）对五期扩建工程循环水排污水预处理系统机械加速澄清池进行优化设计，将原设计的2×150t/h的机械加速澄清池变为1×300t/h的机械加速澄清池（厂内多套水处理设备作为备用），设置4台φ3000多介质过滤器，正常出力可达200t/h，最大出力可达300t/h。该项优化在不增加工程造价的情况下，提高了循环水排污水预处理系统的出力，不仅满足了五期扩建工程用水的需求，还可为前期工程制备除盐水，同时更多的处理循环水排污水，减少全厂废水排放量。
（3）循环水排污水预处理系统设置回用水池，回收利用多介质过滤器反洗水等，有效的降低了循环水排污水预处理系统的自用水率。
（4）锅炉补给水处理系统采用超滤+反渗透+一级除盐+混床的技术，整个除盐系统的再生废水产生量大大降低。反渗透设备在运行时产生的浓水直接输送至工业废水回用水池，然后输送至脱硫工艺水箱，作为脱硫的工艺用水。
（5）根据前四期工程的运行经验，取消从机力通风塔取水的中压服务水泵，中压服务水泵由工业废水回用水泵代替，这样可以提高机力通风塔的浓缩倍率，有利于节水，同时降低工程造价约300万元。该项优化设计减少了五期扩建工程黄河水的用水量约135t/h，年少取黄河水约95万立方米，同时每年减少外排废水95万立方米，相当于五期扩建工程利用了前期工程废水约181.8万立方米。
（6）五期扩建工程输煤系统、灰渣冷却、地面冲洗、脱硫系统等均采用经过处理后的工业废水，多余的工业废水回用至四期脱硫系统。
（7）回用水汽取样系统的水样排水，将水样排水回收至凝汽器，减少了锅炉补水率。
（8）加强水务管理，设置独立的用、排水量监控系统，加强各个系统取水口和废水口的水量和水质监控。布置合理的监控点，在工程取黄河水和一二期循环水排污水进水干管上分别安装水量计量装置，严格控制用水指标;在各主要用水支管上（如冷却塔进排水干管、锅炉补给水处理站、脱硫供水管道）安装水量计量装置，确定严格实用的监控内容和监控规程，及时掌握工程用、排水量和水质变化动态，根据相关的水量和水质监测数据，合理地进行供用水调度，严格控制用水量。
3其它新型节水设计
在水资源极度匮乏的地区，可以考虑烟气提水技术，主要原理是针对脱硫后的饱和湿烟气，对烟气进行冷却，随着烟气温度降低，对烟气析出冷凝水进行回收利用。烟气提水系统主要由烟气换热器系统、循环水管路系统、循环水冷却系统、冷凝水回收系统组成。从烟气中提取的水可用于脱硫系统补水和化学制水，从而大幅降低机组的耗水指标。
4结语
采用节水设计的电厂有利于在北方富煤缺水的地方发展，水系统的设计是否合理决定了火力发电厂是否节水，因此在各个设计阶段一定要想尽一切办法对水系统进行优化，确保新建电厂耗水指标处于领先水平。
另外，从目前我国火电厂用水现状来看，仍然存在部分火电厂浪费水资源和用水系统设计不合理的现象，通过对水系统的优化设计和改造，可以有效地降低废水排放量和新鲜水取用量，经济和社会效益十分明显。
参考文献
[1]周仲康、杨浩、乔德晖、刘前进 从节水角度谈火电厂化学专业设计和运行的优化 [会议论文] 2011。
[2]郭锦龙 从节水角度谈火力发电厂的设计思路 [会议论文] 2006。