火电机组水资源利用情况及对策.pdf

第 3 0卷 第 6期 2 0 0 8年 6月 华 电技 术 Hu a di a n T e c hn o l o g y V0 1 ． 3 0 No ． 6 J u n ． 2 0 0 8 专 题 综 述 火 电机组水资源利用情况及对策 W a t e r r e s o u r c e s u t i l i z a t i o n s i t u a t i o n a n d c o u n t e r me a s u r e s o f t he r ma l p o we r u ni t 江自生 ， 韩买良 J I AN G Z i s h e n g ， HAN Ma i l i a n g 1 、 中国华电集团公司， 北京1 0 0 0 3 5 ； 2 、 中国华电工程 集团 有限公司， 北京1 0 0 0 4 4 1 ．C h i n a H u a d i a n C o r p o r a t i o n ，B e i j i n g 1 0 0 0 4 4 ， C h i n a； 2 ． C h i n a H u a d i a n E n g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n L i m i t i e d ，B e i j i n g 1 0 0 0 4 4 ， C h i n a 摘要 介绍了中国华电集团公 司火力发电厂水资源利用和水务管理情况， 对照比较 国内外火电厂的耗水指 标， 探讨 了水资源的开发利用和电厂节水技术、 改进措施等。讨论 了电源点建设所面临的环境保护和水资源 紧缺的影响 ， 建议 中国华电集团公司规划采用城市污水及 海水淡化作 为火力发 电厂项 目建设 的用水发展 方 向， 根据集团电源点总体发展和分布， 科学制定水资源储备战略。 关键词 水资源 ； 耗水指标 ； 节水技 术 ； 城 市污水 ； 海水淡化 ； 水务 管理 中图分类号 T K 2 2 3 、 5 文 献标 志码 A 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 0 8 0 6 0 0 0 1 0 5 Abs t r a c t Th e wa t e r r e s o ur c e u t i l i z a t i o n a n d wa t e r b us i ne s s ma na g e me n t s i t u a t i o n o f t h e r ma l po we r pl a n t s i n Chi na Hu a d i a n Co r p o r a t i o n we r e d es c r i b e d、The wa t e r r e s o ur ce d e ve l o p i n g a n d ut i l i z a t i o n，t he wa t e r s a v i n g t e c hn i q ue a n d t he i mpr o v i n g me a s u r e s we r e d i s c u s s e d wi t h c o mpa r i s o n o f wa t e r c o n s ump t i o n i n d e x o f t h e r ma l p o we r pl a n t s i n do me s t i c a nd a b r o a d 、The i n flu e n c e s o f r e s t r i c t i o n o f c o n s t r u c t i o n o f t he rm a l p o we r p l a nt s by t h e e n v i r o nme n t pr o t e c t i o n po l i c y a n d t h e s c a r c i t y o f wa t e r r e s o u r c e we r e e x po un de d，a nd s o me s ug ge s t i o n s g i v e n i n t hi s pa pe r a r e a s f o l l o wi n g t a k i n g t h e u r b a n s e wa g e r e u s i n g a n d s e a w a t e r d e s a l i n a t i o n a s t h e f u t u r e i mp o r t a n t wa t e r r e s o u r c e ，d r a wi n g u p t h e s t r a t e g y o f wa t e r r e s o ur c e r e s e r v e s c i e n t i f i c a l l y a c c o r di n g t o t h e g e n e r a l d i s t r i b u t i o n o f p o we r p l a n t s i t e s a nd i t s d e v e l o pme n t o f wh o l e g r o u p、 Ke y wo r d s wa t e r r e s o u r c e ；wa t e r c o n s u mp t i o n i n d e x ；wa t e r s a v i n g t e c h n i q u e ；u r b a n s e w a g e ；s e a wa t e r d e s a l i n a t i o n；wa t e r b us i ne s s ma n a g e me n t 0 引言 电力行业是关系国计 民生和社会发展的重要基 础产业 ， 既是能源生产供应大户 ， 也是资源消耗和污 染物排放大户。 目前 ， 全 国电力工业火 电用水 占全 国工业用水 的4 0 ％ ， 火电厂平均装机耗水率 比国际 先进水平 高 4 0 ％ ～5 0 ％ ， 相 当于 1年多耗水 1 5亿 t 。因此， 在大力发展电力工业的同时， 提高资源利 用率和减少污染物的排放已成为社会各界普遍关注 的焦点 ， 发展火力发 电必须 高度 重视 “ 节 能、 环保 、 节 水 ” 。 收稿 日期 2 0 0 80 41 5 中国华 电集 团公 司 以下简称华 电集 团 所 属 电源项 目以火力发 电为主 ， 多数电厂分布在水资源 紧缺地区 ， 水耗高低直接影响 电厂的经济效益。同 时， 华电集团重点投资的北方地区缺水更是严重 ， 许 多地 区在选 厂时不得 不“ 以水定 电” 。有 的电厂 由 于缺水而不能满发 ， 有的供水工程需投资上亿元 ， 一 些具有 良好经济效益 的坑 口电站 ， 因水源解决不 了 而不得不付诸东流。因此 ， 加强水资源的开发利用 和节水技术的研究 ， 提出节水 的改进措施和方案 ， 提 高用水效率、 减少废水排放 ， 既能响应 国家加快建设 节约型社会的要求 ， 又符合国家环保政策 ， 并对提升 华电集 团所属 电厂经济效益 ， 以及保障可持续发展 有着十分重要的作用。 维普资讯 2 华 它擞 术 第 3 0卷 1 华电集团所属火电厂水资源情况 1 ． 1水源 情况 华电集团 2 0 0 5年进行 的火力 发电厂 包括 4 4 个 电 厂， 1 4 3台机组 ， 总容量为 3 0 7 6 7 M W 水资源利 用情况调查数据表明， 所属火电厂的水源主要为江 、 河 、 湖水及地下水 ， 只有青 岛电厂采用海水直 流冷 却。采用地表水 、 地下水 和海水作为冷却水源 的机 组 占总机组 容量 的 比例依 次为 7 4 ． 8 ％ 、 2 2 ． 2 ％ 和 3 ． 0 ％ ， 统计分析见表 1 。采用地 表水循 环冷却 、 地 表水直流冷却 、 地下水循环冷却 、 混合及海水冷却方 式 的机 组 占总 机 组 容 量 的 比例 依 次 为4 8 ． 1 ％ 、 2 5 ． 9 ％ 、 2 1 ． 4 ％和 4 ． 5 ％ ， 统计分析见表 2 。按地 区 分类 电厂统计情况见表 3 。 1 ． 2 电厂耗水量情况 1 采用地表水循环冷却电厂耗水情况见表 4 。 表 1 电厂水源统计分 析 电厂数量／机组数量／机组容量／容量比例／ 冷却方式 台 Mw ％ 百 m w 7 2 采用地下水循环冷却电厂耗水情况见表 5 。 可知 ， 采用地下水循环冷却的电厂 ， 其耗水率较 采用地表水循环冷却的电厂更高一些。根据国家的 表 3 按地区分类 电厂统计 表 4 地 表水循环 冷却耗水量 3 0 0 MW 及以上机组 维普资讯 第 6期 江 自生， 等 火电机组水资源利用情 况及对策 3 有关政策 ， 为了保护地下水资源 ， 严禁采用地下水作 为工业用水 ， 而已建 电厂使用地下 水的情况不在此 列 ， 但使用地下水 的电厂也应该积极采取节水措施 ， 减少地下水 的使用量 。 3 采用地表水直流冷却 电厂耗 水分析。采用 地表水直流冷却的电厂 主要分布在 南方 丰水 区域 ， 未来需要解决 的主要问题是 从环保角度考虑 ， 通过 节水减少污 、 废水的排放 ， 解决水体环境污染和热污 染带来 的影响。 4 除灰用水情况 。至 2 0 0 5年末 ， 采用干除灰 2 1 ． 8 ％。采用水力除灰 的电厂 比例较高 ， 从环保角 度和从节约用水角度出发， 除灰系统均宜采用除干 灰系统 。机组除灰方 式统计情况如 图 1 所示 ， 灰水 比数据及耗水率见表 6 。 加 水力 除灰 的机组 容量 为4 2 0 7 MW， 占总容量 的 图1 机组除灰方式统计 表 6 灰水 比数据及耗水率 3 0 0MW 及 以上机组 1 ． 3 国内外电厂耗水量 比较及发展 目标 2 0 0 5年全国总用水量约为 5 5 7 8亿 t ， 其 中工业 总用水量 1 2 7 8亿 t ， 火 电用水 6 3 5亿 t ， 占工业总用 水量的4 9 ． 7 ％。国 内外 电厂水耗情况及 比较数据 见表 7 。 表 7 国 内外 电厂耗水量 比较 耗水量 评价对象 k g ／f k W h t ／ GW s 从 2 0 0 5 年起， 根据 G B ／ T 1 8 8 2 0 --2 0 0 2 { 工业企 业产品取水定额编制通则 第 1 部分“ 火力发电厂取 水定额标准” 的要求 ， 由国家质监总局和国家标准化 管理委员会颁布的火力发电、 钢铁、 石油、 印染 、 造纸 、 啤酒 、 酒精等 7个用水量较大的工业行业的取水定额 国家标准开始实施。对工业行业用水效率 和节水管 理水平的提高及节水型社会建设起到了重要作用。 国家“ 十一五” 规 划火 电装机发展与 节水规划 目标见表 8 。 华电集团于 2 0 0 7年开始编制供集 团公 司所用 的火 电工程节能设计导则 ， 并于 2 0 0 8年 1月发布和 执行 。节能设计导则规定的机组耗水指标见表 9 。 从 以上比较可 以看 出， 华 电集 团内火 电厂的耗 水指标差距较大 ， 总体上表现为水务管理粗放 ， 用水 系统泄漏严重， 节水管理的指标要求偏低。虽然目 前各厂提供的耗水量数据已较 2 0 0 5年有较大下降， 但可能与实际数据有一定 的出入 ， 要真正做到还需 从管理和系统改造上下功夫。 目前 电厂耗水较高的 主要原 因主要是 1 湿冷机组偏多， 耗水量较大 ； 2 水务监督制度和水务 管理水平与 国外差距 较大 ； 3 取水水价偏低 ， 没有 足够重视水资源 的重 要性 ； 4 现有设施投入不足 ， 工艺技术落后。 近几年来 ， 华 电集 团内各 电厂采取 了一些措施 维普资讯 华 电找 第3 0卷 表8 “ 十一五” 规划火电装机发展与节水规划目标 表 9 华 电集 团的“ 节能设计导则” 规定的机组耗水指标 G W S 降低水耗 ， 并取得 了一定的效果 ， 但与国外先进水平 相 比仍有一定 的差距 ， 如能提高整体耗水率水平 到 0 ． 6 t ／ G W S ， 每年 可节 约用水 约 2亿 ～3亿 t 。 到 2 0 1 0年末 ， 华 电集 团发电装 机总容量将达 8 0 0 0 万 k W， 如果空冷火电机组 占总装机容量 4 0 ％ ， 预计 年节水量 5亿 ～ 6亿 t 。另外 ， 由于 目前华 电集团内 大部分电厂水务计量设施不完善 ， 企业对水务技术 及节水管理还没有充分重视 ， 统计数据普遍存在较 大误差和人为假设数据。随着 国家用水 、 排水收费 制度 水资源费 、 排水费 、 污水处理费 、 超标费 进一 步完善和调整 ， 作为用水、 排水大户的火力发电厂要 付出更大的经济代价。因此 ， 加强火电厂用水管理 ， 规划好用水水源建设 ， 积极进行节水技术改造 ， 对企 业发展及提升效益有重大意义 。 2 解决水资源的途径及发展规划 2 0 0 4年 6月 1 6日， 国家发改 委 以“ 发 改 能源 [ 2 0 0 4 j 8 6 4号” 发布了 关于燃煤 电站项 目规划和建 设有关要求的通知 ， 通知要求高度重视节约用水， 鼓 励新建 、 扩建燃煤电站项 目采用新技术、 新工艺 ， 降低 用水量。对扩建电厂项目， 应对该电厂中已投运机组 进行节水改造 ， 尽量做到发电增容不增水。在北方缺 水地区， 新建、 扩建电厂禁止取用地下水 ， 严格控制使 用地表水 ， 鼓励利用城市污水处理厂的中水或其他废 水。原则上应建设大型空冷机组 ， 机组耗水指标要控 制在每百万千瓦 0 ． 3 8 t ／ s 以下。鼓励沿海缺水地区 利用火电厂余热进行海水淡化等。 在过去的 5年中， 华电集团在基本建设 、 节能节 电 、 能源替代等方面取得 了初步成效。但新 电源 点 的建设仍面临电力市场 、 环境保 护和水资源紧缺等 因素的影响。为此 ， 只有高度重视并解决水的问题 ， 才能保证华 电集 团电力建设 的顺利发展 ； 另外 ， 供水 的可靠性对于电厂十分重要 ， 在未来 的电厂中必须 掌握一定可靠的、 稳定的水资源储备。 2 ． 1 发展城市污水作为火力发 电厂的水资源战略 当前， 很多煤炭资源丰富的地区水资源匮乏， 原 始资源型缺水问题 目益突出， 火电厂寻求新的水源 也迫在眉睫 。华电集团可以规划采用城市污水作为 火力发电厂项 目建设 的用水发展 方向， 根据集 团电 源点总体发展和分布， 既谋现在， 更谋长远地科学制 定水资源储备战略。应抓住当前水务开发的有利时 机 ， 积极探索采用 B O T形式投资市政水务行业 ， 占 领未来宝贵的中水资源。 目前 ， 依托华 电集 团在地 方 、 技术和资本运作方面 的优势 ， 进入水业的投资建 设 ， 不仅可 以作为一个产业获取不低于 电力投资的 利润 ， 还可 以为华电集团新建 电厂做好水源储备 ， 为 现有 电厂提供经济可靠的备用水源 。 因此 ， 如何参考国外成熟可靠 的城市污水 回用 技术 以及我国现有 的经验 ， 将城市污水 回用于火 电 厂用水量最大 的冷却水 和冲灰用水部分 ， 必将是今 维普资讯 第 6期 江 自生， 等 火电机组水资源利用情况及对策 5 后缓解 由于水资源的短缺而制约华 电集 团火 电发展 的一个很有前途 的突破 口。另一方面 ， 随着城市规 模 的不断扩大和人 民生活水平 的不断提高 ， 大量城 市污水外排 ， 既污染了环境 ， 又浪费了资源。城市污 水作为新开发 的再生水 源具有 水量大 而稳定 的特 点 ， 是一种 比较可靠的水资源 ， 而且水价较低 。尤其 是布置在城市周围的电厂 ， 使用城市污水不需要长 距离引水 ， 可以节省大量的引水 工程费用。因此 ， 城 市再生水再利用具有很好 的环境效益 、 社会效益和 经济效益 ， 应充分利用城市污水处理厂生产 的中水 和其他技术经济可利用 的废水 如矿井 涌水等 ， 电 厂原则上要做到水的零排放。 日本 、 美 国污水 回用于 电厂冷却领 域 已有 3 O 年。最近， 我国总结 国家“ 七 五” 、 “ 八五” 科技攻关 经验 ， 中水应用 已取得 重大突破 ， 中水在各集团公 司 电厂也得到了普遍的应用。邹县 电厂 四期工程将邹 城市污水处理 厂的二级排污水和本 厂 内的生活污 水 、 工业废水集中起来 ， 经按质分项深度处理后用于 循环水系统 ， 系统设计水量为 1 O万 t ／ d 。邹县电厂 、 潍坊 电厂等中水的利用也为华电集团水资源的开发 提供了宝贵的经验和进一步发展的前景 。 2 ． 2 发展海水淡化在火力发 电厂生产 中的应用 对沿海城市和地 区， 向海洋要水是解决我国严 重缺水 问题 的必由之路和有效措施之一 。海水利用 有 2种途径 ， 一是直接利用 ， 以海水代替淡水直接作 为工业冷却用水 和生活杂用水 ， 二是把海水淡化成 淡水供生活和工业用水。 目前 ， 世界上淡化水 日产量达 2 7 0 0万 t ， 主要 解决饮用水 的供应 。从经济方 面考虑 ， 由于资源 的 紧缺 ， 淡水的消费价格逐年提高， 而海水淡化产水的 成本价近年来有所下 降。随着天然淡水资源消耗 ， “ 水取之不尽” 的时代 已一去不复返 ， 这也为缺水的 沿海地区发展海水淡化产业提供了机遇和市场 。海 滨电厂可以采用水 电一体 的建设模 式 ， 并可对外 提 供淡水以及工业盐等附加产 品， 没有污染物的排放 ， 可实现绿色循环发展。 中国华 电工程 集团 有限公司与 G E合作实施 的天津临港工业区海水综合利用项 目， 一方面利用 华能 I G C C电厂的海水直流冷却水后 的排水进行淡 化处理 淡化工艺流程包括澄清、 U F、 N F及 S WR O， 通过多种膜技术组合 ， 能以较低能耗获取优质淡水 ， 且采用 N F膜来 实现后 续高纯盐 的生产 ， 另 一方 面， 通过供 I G C C电厂冷却水来获取电厂废热 ， 实现 了热量循环利用 。 2 ． 3 节约用水降低耗水指标 对华电集团所有 电厂的水务实行统一的平 台管 理 ， 包括规范化 的常规 监督管理 、 水务设施配套 管 理 、 数据检测管理、 软件分析管理等。结合每个 电厂 节水技术的具体情况， 分析采用各种节水技术的可 能和建议 ， 制定新 的节水 政策和耗水 指标 ， 争取 在 2 0 1 0年集 团内部电厂达到国内甚至国际先进水平 。 华 电集 团内的用水控制建议指标见表 1 O 。 表 1 0 华 电集 团内用水控制建议指标 耗水指标，／ [ t G W s ] 电厂类型 达标控制指标 先进控 制指标 3 水务管理工作的建议 目前 ， 多数 电厂水务管理薄弱 ， 运行 中对节水管 理要求低。华 电集团应有相应机构加强对所属电厂 用水 、 节水 以及相关技术改造的技术指导工作。建 议采取一体化的水务统筹管理 ， 甚至对华 电集 团所 有电厂的水务采取产业化的统一管理 ， 坚持持续的 节水探索和研究 ， 积极主动地为集团所属 电厂水务 和节水工作 的管理 、 投 资、 运 营及 技术人员培训 服 务 。完善电厂用水考核制度 、 报告汇总制度 、 技术监 督制度及其他相关标准 、 规范 、 管理办法 ， 定期组织 电厂水平衡测试及各用水 系统水质分析测试 ， 加强 对主要供排水系统的监 控调节 ， 达到 电厂用水合理 化 、 管理科学化的 目标 。 4结束语 随着社会的不断发展， 水资源短缺的问题将会 更加严重 ， 火力发 电企 业面临的水源问题也会更加 严 俊。因此 ， 在加强管理、 节约用水的基础上 ， 要用 前瞻性的眼光分析 问题 ， 通过建立或合作建立废水 处理厂 、 海水淡化装置等方式 ， 积极谋化 、 合理布局 ， 从而在水源利用上 占据主动以利于长远发展。 编辑 白银 雷 作者简介 江 自生 1 9 4 5 一 ， 男 ， 北 京人 ， 中国华 电集 团公 司原 总经 济师 ， 主要从事 电力行业经济管理方面的工作。 韩买 良 1 9 6 3 一 ， 男 ， 陕西蓝 田人 ， 中国华电工程 集 团 有限公 司高级工程师 ， 主要从事电力水处理技术研究及设计 工作 。 维普资讯