（环境工程专业论文）燃煤电厂废水零排放研究.pdf

_ j f t 帽 c l a s s i f i e di n d e x ： u d c ： | i i ii i ii l lil l ll il l l u l y 1714 5 2 6 di s s e r t a t i o nf o rt h em a s t e rd e g r e ei ne n g i n e e r i n g st u d y o nw a st e w a t e rz e r o d i s c h a r g ei nc o a l f i r e dp o w e r p l a n t c a n d i d a t e ： s u p e r v i s o r ： a c a d e m i cd e g r e ea p p l i e df o r ： s p e c i a l i t y ：。 d a t eo fs u b m i s s i o n ： g ex i n j i e p r o f l iz a i x i n g m a s t e ro f e n g i n e e r i n g e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g o c t o b e r ，2 0 0 9 d a t eo fo r a le x a m i n a t i o n ：d e c e m b e r ，2 0 0 9 u n i v e r s i t y ： h e b e iu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n d t e c h n o l o g y f 毒 r _ _ - ， h 疆 r 河北科技大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 吵引蝴妒日 指剥雠：谚孺殇 砷年，月弓。日 河北科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 口保密，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 曰不保密。 ( 请在以上方框内打“4 ”) 矽钳胡夕日 移即 名 甲 堑 v 者 忙 年 文 7 做7 位 厂、 学 ， ， ， i 一 ， 摘要 摘要 我国是一个干旱缺水的国家，水资源相对匮乏。燃煤电厂是我国工业用水的大 户。随着水资源的日益紧张和环保要求的日趋严格，燃煤发电厂的节水减污势在必 行。燃煤发电厂废水的零排放可以最少的利用水资源，最大限度的减少或者不进行 污水外排，具有良好的环境效益和经济效益。 本文对燃煤电厂给水系统、排水系统进行了分析，提出了典型燃煤电厂给排水 系统目前存在的问题，并根据存在的问题，提出了相应的对策和方案。以上安电厂 为例，文章对现有工程的用排水情况进行了分析，提出了节水改造措施：提高循环 水浓缩倍率，减少循环排污水量：进行水资源套用；对全厂给水、排水管网和工业 废水处理设施进行同步改造；将厂区外排废水和生活污水回收用于除灰；降低除灰 用水量，提高灰水比。 文章提出了上安电厂实现废水零排放的主要措施：优化工艺系统；分类分质供 水；加强全厂水的梯级利用和循环套用。 通过节水工艺优化，实施节水及废水零排放措施，在上安电厂实现全厂装机容 量增长9 2 3 1 的情况下，单位发电水耗却下降3 8 0 5 ；水体污染物达到零外排。 工程投产后，年节约新鲜水量2 2 18 万吨；年减少外排污水量3 7 3 6 万吨；c o d 排放 量减少8 2 4 t a 、悬浮物排放量减少1 7 7 4 t a 、石油类排放减少o 0 4 8 t a 。 文章对于实现燃煤电厂的增产、降耗、减排目标，最大程度节约水资源具有积 极意义。 关键词燃煤电厂；废水；零排放：工程；研究 河北科技大学硕士学位论文 - _ 昌皇昌昌昌皇昌昌昌昌暑= _ 昌昌皇昌昌= 昌= = 昌毒暑鼍l 昌皇= 皇= = 皇： ；皇昌j 皇昌葺毫昌昌昌：= 昌_ 昌昌= = 罨； ： = ；：昌= =：=j _ a b s t r a c t c h i n ai sa na r i dc o u n t r yw h i c hi si nas e r i o u ss i t u a t i o no fw a t e rs h o r t a g e ，a n dt h e w a t e rr e s o u r c e si sr e l a t i v e l ys c a r c e c o a l f i r e dp o w e rp l a n tc a n p r o v i d ep l e n t yo fw a t e rf o r i n d u s t r y , t h e r e f o r ew a t e ra b a t e m e n ta n dp o l l u t i o nr e d u c t i o ni nc o a l - f i r e dp o w e rp l a n t s a r ei m p e r a t i v ea sw a t e rr e s o u r c e sb e c o m e i n c r e a s i n g l y t e n s ea n de n v i r o n m e n t a l r e g u l a t i o n sb e c o m em o r es t r i c t z e r o - e m i s s i o no fw a s t ew a t e ri nc o a l f i r e dp o w e rp l a n t c a nm i n i m i z ew a t e ru s ea n dw a s t e w a t e re f f i u x ，o rn o tt o d i s c h a r g es e w a g e ，w h i c hh a sa g o o de n v i r o n m e n t a la n de c o n o m i cb e n e f i t s i nt h i sp a p e r , b o t hw a t e rs u p p l ya n dd r a i n a g es y s t e mo fc o a l f i r e dp o w e r p l a n th a s b e e na n a l y z e d ，r a i s e dt h ep r o b l e m so fw a t e rs u p p l ya n dd r a i n a g e s y s t e mi nt y p i c a l c o a l - f i r e dp o w e rp l a n t ，a n dp r o p o s e dt h ec o r r e s p o n d i n gc o u n t e r m e a s u r e sa n ds u g g e s t i o n s i na c c o r d a n c ew i t ht h e s ee x i s t i n g p r o b l e m s t a k i n gt h ee x p a n s i o np r o j e c ti nt h ep o w e r p l a n tn a m e ds h a n ga na se x a m p l e ，t h ea r t i c l ea n a l y z e dt h ep r o b l e m so fw a t e rs u p p l ya n d d r a i n a g es y s t e mo fa no r i g i n a lp r o j e c t ，p r o p o s e dt h ep r o g r a ma n di m p l e m e n t i n gm e a s u r e s o fz e r o - d i s c h a r g ew a t e ra n dw a s t e w a t e rp r o j e c t s ，s u c ha s i m p r o v i n gc o n c e n t r a t i o n m u l t i p l eo fc i r c u l a t i n gc o o l i n gw a t e r ，d e c r e a s i n gt h ec i r c u l a t i n gw a s t e w a t e rd i s c h a r g e s i m u l t a n e o u s l y , u p d a t et h ep i p e l i n eo ns u p p l ya n dd r a i n a g e ，r e n e wt h ei n d u s t r i a lf a c i l i t i e s ， r e c y c l et h ee f f l u xo fw a s t e w a t e ra n dd o m e s t i cw a s t e w a t e rf o rr e m o v i n g 也ea s h e l e v a t i n g t h er a c i oo fa s h w a t e r t h ea r t i c l e p r o p o s e d t h em a i nm e a s u r e sa b o u t a c h i e v i n g t h e p u r p o s eo f z e r o d i s c h a r g ew a s t e w a t e ri n c l u d e ：o p t i m i z i n gt e c h n o l o g y , i na c c o r d i n gt h ep r i n c i p l eo f c l a s s i f y i n gt h ew a t e rb o t hv a r i e t i e sa n dq u a l i t i e s ，s t r e n g t h e n i n gt h eu t i l i z i n gt h ew a t e rb y s t e p sa n dc i r c u l a t i n g t h r o u g ho p t i m i z i n gt h et e c h n o l o g yo fm v i n gw a t e r , w i t ht h ei m p l e m e n t a t i o no f s a v i n gw a t e ra n dz e r od i s c h a r g ef o rw a s t e w a t e r , t h ew a t e rc o n s u m p t i o no nt h eu n i to f e l e c t r i c i t yg e n e r a t e df e l ld o w n3 8 0 5 i nt h es i t u a t i o no fc a p a c i t yi n c r e a s e d9 2 31 o f t h e w h o l ef a c t o r y ；t h ep o l l u t i o no ft h ew a t e ra c h i e v e dt h ep u r p o s eo fz e r od i s c h a r g e w h e n i t h a sb e e no p e r a t e d ，i tw i l ls a v et h e f r e s hw a t e ra b o u t2 2 18m i l l i o nt o n s ，r e d u c t t h e s e w a g ew a t e r3 7 3 6t h o u s a n dt o nay e a r i na d d i t i o n , i tw i l ld e c r e a s et h ec o da b o u t 8 2 4 v a , s s17 7 4 t a , t h ee m i s s i o no ft h eo i l0 0 4 8t a t h i sp a p e rh a sap o s i t i v es i g n i f i c a n c ei na c h i e v i n ge n e r g ya n de j e c t i o nd e c r e a s i n g ， p r o d u c t i o ni n c r e a s i n g ，am a x i m u mw a t e rs a v i n g k e yw o r d s c o a l - f i r e dp o w e r p l a n t ，w a s t ew a t e r , z e r od i s c h a r g e ，e n g i n e e r i n g s t u d y j t 、 ， 卜 矿 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第1 章绪论1 1 1 研究背景1 1 1 1 我国水资源状况l 1 1 2 国民经济中各部门水资源消耗情况l 1 1 3电力行业的耗水情况3 1 1 4 燃煤电厂废水零排放的提出5 1 2 本论文研究的内容、目的和意义6 1 2 1课题背景6 1 2 2本论文的研究内容一7 1 2 3 本论文的目的和意义。7 第2 章燃煤电厂给排水分析8 2 1 燃煤电厂给水分析9 2 1 1发电厂给水系统划分9 2 1 2 循环冷却水系统9 2 1 3 化学除盐水系统1 2 2 1 4 生活、消防给水系统1 3 2 1 5 工业冷却给水系统1 3 2 1 6 灰渣给水系统1 3 2 1 7 脱硫给水系统1 4 2 1 8 杂用水系统1 4 2 2 典型电厂的排水分析1 4 2 2 1 电厂排水的分类和排水水质1 4 2 2 2电厂给水系统的排水量1 5 2 3 燃煤电厂给排水系统存在的问题1 6 2 4 燃煤电厂给排水存在问题的对策16 第3 章上安电厂现有工程给排水现状17 3 1 电厂现有工程给水与排水系统分析1 7 3 1 1水源概况1 7 3 1 2 电厂现有工程水平衡17 3 1 3 电厂原有排水系统现状一一2 0 河北科技大学硕士学位论文 第4 章上安电厂废水零排放研究2 1 4 1 电厂废水零排放方案2 1 4 1 1废水零排放的原则2 1 4 1 2 废水零排放节水方案2 l 4 2 主要节水方案分析2 2 4 2 1生活污水。2 2 4 2 2 含油污水2 2 4 2 3 脱硫废水。2 3 4 2 4 其他工业废水2 3 4 3 工艺系统的优选2 4 4 - 3 1机组冷却方式的优选2 4 4 3 2 汽动给水泵冷却方式的优选2 5 4 3 3 辅机冷却系统的优选2 6 4 3 4 除灰方式优选2 8 4 4 电厂给水系统的改进2 8 4 4 1 循环水系统2 8 4 4 2 锅炉补给水系统2 8 4 4 3生活用水系统2 9 4 4 4 公用给水系统2 9 4 4 5 未预见给水3 0 4 5 电厂废水处理与回用3 0 4 5 1生活污水3l 4 5 2 工业废水3 l 4 5 3含油污水31 4 5 4 煤泥水3 2 4 5 5 烟气湿法脱硫废水。3 2 4 5 6 现有工程溢流灰水3 4 4 6 水量平衡3 9 第5 章工程实施前后电厂水指标对比4 6 5 1 补给水量对比4 6 5 2 发电水耗对比4 6 5 3 水体污染物排放对比4 7 5 4 主要指标综合对比4 7 结论。：4 8 目录 参考文献5 0 攻读硕士学位期间所发表的论文5 3 致谢5 4 个人简历5 5 v 一 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1研究背景 1 1 1 我国水资源状况 所谓水资源，是指现在或将来一切可用于生产和生活的地表水和地下水资源。 地球上水的总储量约为1 3 6 亿立方千米，其中海水占9 7 3 ，淡水只占2 5 9 。淡 水资源中冰山、冰川占7 7 2 ，地下水和土壤中水占2 2 4 ，湖泊、沼泽水占0 3 5 ， 河水占0 0 1 ，大气中水占0 0 4 。由此可见可用于人类开发使用的水资源很少【l 一。 我国淡水资源总量为2 8 0 0 0 亿立方米，占全球水资源的6 ，仅次于巴西、俄罗 斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2 3 0 0 立方米，仅为世界平均水平的1 4 、 美国的1 5 ，在世界上名列1 2 1 位，是全球1 3 个人均水资源最贫乏的国家之一1 3 】。 扣除难以利用的洪水径流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用 的淡水资源量则更少，仅为1 1 0 0 0 亿立方米左右，人均可利用水资源量约为9 0 0 立 方米，并且其分布极不均衡。到2 0 世纪末，全国6 0 0 多座城市中，已有4 0 0 多个城 市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达1 1 0 个，全国城市缺水总量为6 0 亿立方米。 我国不多的淡水资源，由于植被的破坏、工业废水的倾泻而不断遭受污染，已 经到了很严重的地步。据统计，废弃的污水将使超过其8 1 0 倍的干净水遭到污染， 我国的2 1 条主要河流中有1 5 条遭到不同程度的污染，水质的恶化问题已成为很紧 迫的问题。 目前，华北地区城市化发展比较快，但是城市地区的地下水超采严重，己分别 形成了以北京、石家庄、保定、邢台、邯郸、唐山为中心总面积达4 1x1 0 4 k m 2 的浅 层地下水漏斗区，其中1 1 0 4 l 2 范围的含水层已疏干；形成了以天津、衡水、沧州、 廊坊等多个城市为中心，面积达5 6 1 0 4 k m 2 整体连片的深层地下水漏斗区。地下 水枯竭直接威胁华北城市平原地区的安全用水储备，引起了严重的地面沉降及海水 入侵问题1 4 , 5 j 。 因此，我国尤其是华北地区，节水减排势在必行。 1 1 2 国民经济中各部门水资源消耗情况 我国2 0 0 2 年度3 7 个部门的总用水量和新鲜水的用水量情况见表1 1 。 河北科技大学硕士学位论文 表卜1各部门用水情况表 t a b 1 1w a t e rs u p p l yo f d e p a r t m e n t s 序号部门名称 总产出 万元 用水总量 ，万吨 新鲜用水 万吨 l农业 2 8 5 7 8 7 4 2 33 7 3 6 18 0 03 7 3 6 18 0 0 2煤炭采选业401090898 4 6 7 63 5 5 3 5 3石油和天然气开采业3 2 6 3 3 0 5 4 6 3 5 9 217 7 4 6 4 金属矿采选业1 4 5 2 4 8 3 31 0 6 0 7 32 7 9 2 1 5非金属矿采选业1 5 9 0 4 9 1 41 9 7 8 39 7 5 7 6食品制造及烟草加工业1 4 4 8 0 7 8 2 82 3 9 8 9 41 3 0 2 1 7 7纺织业9 0 0 5 5 5 1 4 1 1 7 1 0 57 6 6 6 7 8服装皮革羽绒及其他纤维制品制造业6 6 2 9 8 8 4 41 8 5 4 11 0 2 8 8 9木材加工及家具制造业3 9 4 8 9 3 9 86 11 42 9 7 6 l o 造纸印刷及文教用品制造业 7 0 5 0 1 8 0 22 9 3 3 7 7 1 7 7 8 4 3 1 1 石油加工及炼焦业6 0 8 4 6 1 8 66 1 1 1 0 24 7 2 2 6 1 2化学工业2 1 5 7 2 6 1 6 81 7 9 4 1 3 l2 8 0 7 2 0 1 3 非金属矿物制品业 5 8 0 4 5 3 3 79 0 7 1 84 3 6 9 0 1 4 金属冶炼及压延加工业1 5 3 6 7 6 9 3 91 4 9 6 5 7 12 2 3 5 6 6 1 5金属制品业5 9 9 7 6 4 7 91 4 4 2 48 8 8 9 1 6机械工业1 2 9 9 7 3 0 9 74 4 4 3 317 0 7 1 17 交通运输设备制造业 9 6 4 6 6 9 8 3 5 0 8 4 4 l5 6 5 2 1 8电气机械及器材制造业4 1 2 1 6 3 6 52 0 3 8 06 8 6 1 1 9电子及通信设备制造业1 2 9 7 7 3 6 6 04 6 8 5 91 0 3 5 7 2 0 仪器仪表及文化办公用机械制造业 2 9 6 2 5 0 3 42 2 2 4 12 7 3 2 1电力、热力的生产和供应业7 9 1 1 6 9 0 36 2 0 0 6 5 21 9 9 6 3 0 6 2 2燃气生产和供应业3 6 3 7 7 6 72 3 5 4 52 8i7 2 3 水的生产和供应业5 6 6 4 6 6 8 2 1 5 6 9 1 8 6 3 7 2 4其他工业3 9 7 5 1 9 7 2 35 6 9 9 44 0 1 8 0 2 5货物运输及仓储业1 4 0 9 5 9 7 5 86 3 3 2 8 4 3 9 1 3 6 9 2 6 邮电业及信息服务软件业 6 0 2 4 0 0 8 11 5 9 3 7 9 9 8 4 9 6 2 7 商业 2 1 6 0 8 3 9 7 81 6 5 8 2 7 1 1 0 2 4 8 1 2 2 8住宿餐饮业7 1 4 6 0 8 8 71 9 6 6 3 7 91 2 1 5 2 2 2 2 9旅游业7 3 0 1 6 8 88 2 8 2 2 5 1 1 8 4 3 0 金融保险业 7 3 1 3 9 3 1 61 7 0 4 8 4 1 0 5 3 5 9 3 l 房地产业7 3 5 3 6 9 2 56 2 5 1 43 8 6 3 4 3 2居民及其他服务业1 3 9 9 7 3 5 4 88 1 9 2 2 2 5 0 6 2 7 9 3 3 j j 生体育和礼会福利业4 2 0 1 0 5 5 1 1 1 5 8 1 8 7 1 5 7 5 2 l 其中用水量前十名行业见表1 2 。 表1 - 2 用水量排名情况 t a b 1 - 2 r a n k i n gl i s to fw a t e rs u p p l y 由表1 2 可见，电力行业水资源消耗严重，对电力行业进行节水研究具有重大意义。 1 1 3 电力行业的耗水情况 电力工业是国民经济的支柱产业。改革开放以来，我国的电力得到了迅速发展， 增速居世界第一位。目前，我国的装机总量已超过8 亿千瓦【6 】，使我国长期缺电的局 面有很大的改观，基本上实现了全国电力的供需平衡，但这只是低端意义上的平衡。 我国人均装机容量还处于较低水平。 电力工业和国内经济的发展情况如图1 1 所示。 河北科技大学硕士学位论文 我国电力工业和国内经济的发展情况 o n c m m 8 似) 0 0 缓i 鬻鬻髯震秒千百时) 嬲獬黼嬲黝彬彩黝甥 薯 3 ( ) o o ? 二 “。 ? 2 5 0 0 0 0 鼍 ，f 2 0 0 0 鼍 j i 一 ： 15 l d 0 0 0 毒 气 01 a o 二 5 ( ) 0 0 0 7 0 0 0 0t i 螽祝蕃量i 者军焘，蘑 ：。一 ： 二 磊i 口 缓国内生产总值( 亿元) 眵鹱 6 0 0 0 0臻勰。学强”警、? 势i j 搿翠”f 紑 | o o o 一 瞩 甥。| 。j 0 0l2 0 00 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0 8 力工业和经济的发展情况 e l e c t r cp o w e rn d u s t ya n dt hd e e l o m e n ts i t u a t o no f t h eo m e s t ce c o n o m 高速发展，人民生活水平的提高，对电力的需求会有很大的增 l ，必须保持高于经济发展的速度刁能够保证和满足我国经济发展和居民 行业装机类型中占有很大比例，燃煤机组容量约占到全国装机 右，所以对燃煤电厂的节水研究有很重要的意义。 的大户，个1 0 0 0 的燃煤湿冷燃煤电厂耗水量相当于一个 量。在我国仍以火力发电为主的电力结构中，特别在北方缺煤、少 将会成为制约电力发展的首要问题，一些地方出现了以水定电的情 高速增长势必引发其对水资源需求的剧增。与国外电厂先进的水平 电厂用水量、排水量大、排污量大的问题很严重。 典型燃煤电厂和国外燃煤电厂装机水耗统计见表1 3 。 厂发电装机水耗 w a t e ro n s u m t i o no fi n s a l e dp o w e r - e n e r a t i n gi nc o a f r e dp o w e r l a n t s ww 6 0 0 0 k 6 0 0 b a6 5 7 第1 章绪论 将会产生很大的经济效益和环境效益l 8 4 1 1 。 1 1 4 燃煤电厂废水零排放的提出 所谓的零排放是指不向外界排放对环境有任何不良影响的水，进入电厂的水最 终以蒸汽的形式蒸发到大气中，或以适当的形式封闭处置 1 2 , 1 3 j 。 燃煤电厂废水零排放是电厂用水的最高水平，是7 0 年代末，8 0 年代初美国西南 特别干旱的地区兴起的一种给水模式，后来美国的东部地区和日本的一些电厂也采 用这种给水模式 1 4 a 5 】。 零排放电厂中新鲜水的获取量最少，这样可以缓解水资源日益短缺的问题；同 时没有废水的外排可以避免废水污染环境，提高周围的环境质量。 从可持续发展的观点看，随着水资源日益的匮乏，环保要求的逐步严格，废水 的零排放是电厂用水发展的必然趋势。 零排放是电厂节水水平很高的用水模式，具有很好的社会环境效益，但是需要 投入大量的资金和运行管理复杂等，这是废水零排放没有实现的真正原因。随着我 国经济和电力的迅速发展，在我国北方多煤、少水的地区，水资源的可利用量日益 减少，水价和排污费的不断上涨，电厂废水实现零排放是必然的。即使在水资源相 对丰富的地区，随着环保要求的严格，实现废水的零排放也是电厂用水的一种趋势， 这从美国、日本等发达国家废水零排放电厂的日益增多可以看出来。真正实现电厂 废水零排放是一项很复杂的系统工程，对于各个用水系统给水方式的不同，如采用 水力除灰、干除灰或干法脱硫、湿法脱硫等，零排放实现的方案差别很大。由于零 排放电厂中各个水系统的废水被完全的分级利用和处理后回用，于是应该选择合理 的方式分配这些水量，以保证各个子系统用水的水量、水质、水温的要求；同时还 要对各个用水子系统选择合适的给水方式，使其产生的废水量最少；还要把最后的 末端废水处理掉才能达到真正零排放【l 睨引。 美国s t a n d o ne n e r g yc e n t e r ( 4 4 0 m w ) 零排放典型水平衡图例，见图1 2 。从图 1 2 中可以看出该厂的蒸发水量占补充水量的9 9 5 ，除此之外无别的外排水。水的 重复利用率达到9 9 ，做到了水的多级使用，真正做n t 废水的零排放【2 姐5 1 。 我国对燃煤电厂节水的研究比较晚。过去对于电厂用水研究的目的是保证电厂 安全运行，对于节水提的较少，导致了我国燃煤电厂给水粗放，节水水平很低。 随着我国水资源的日益紧张，电力工业的高速发展，特别在北方缺水地区，水 对我国电力工业发展的制约作用越来越显著，节水技术的研究引起电力行业和有关 科研单位的重视，节水减污成为发电企业节能降耗的重要手段之一。 5 河北科技大学硕士学位论文 雨水 井水 城市污水 3 4 0 t d 2 0 7 4 t d 1 7 4 5 3 t d 1 8 4 们 电厂 ( 4 4 0 m w ) 3 6 0 t d 1 9 4 7 7 t d 1 4 0 t d 各类蒸发。磊 冷却塔蒸菠 其它蒸发：嚣 灰渣包容 图1 2 美国s t a n d o ne n e r g yc e n t e r ( 4 4 0 m w ) 零排放典型水平衡b f i g 1 - 2 t h et y p i c a lz e r od i s c h a r g ew a t e rb a l a n c ei ns t a n d o ne n e r g yc e l l f t 。 8 0 年代初我国开始对电厂节水工作的研究j 并取得了很大的进展。i ? 电厂中具 体的用水环节提出节水方案，采用了先进的处理工艺和用水工艺，对旺i 一节水起到 很大的作用。对于循环冷却水在高浓缩比下运行的处理方法和理论研 双得了很大 的突破，在一些电厂已经实施运行。对于节水效果显著的空冷技术理t 之经成熟， 并在一些电厂投入使用，至2 0 0 8 年，我国北方地区开工建设的6 0 0 m y 捧级及以上 的火力发电机组中全部采用了空冷技术【2 6 。2 8 1 。 近年来，对一些扩建的电厂和老厂的用水改造中，通过对废水处拜司收利用和 分级使用，废水的排放量很少，已接近实现零排放，同时也出现了一篓蓼排放示范 工程。国家电建研究所和河北电力勘察设计院已经开展电厂废水零排奇； 设计和改 造工作，如山西神头第二发电厂、河北西柏坡电厂等【2 9 0 1 1 。 1 2 本论文研究的内容、目的和意义 1 2 1课题背景 我国是一个水资源匮乏的国家，特别是在北方地区，水资源尤其i 孳珍贵。随 着经济的不断发展，我国水资源短缺的问题日益突出，其中河北省缺。j 题尤其严 重，水资源己成为制约我国经济进一步发展的重大问题。针对我国水p 。萋的现状， 各行业均在开展节约水资源的研究工作。 电力行业是我国工业耗水量最大的行业，年取水量占全国工业取水骜2 0 以上， 而且与国外先进水平对比，存在着巨大差距，我国燃煤电厂装机平均7 乏为国外的 8 1 0 倍，因此，电力行业节水存在着极大空间。且随着电力市场化的：苌，发电企 业尤其北方电力企业面临水资源短缺问题日益突出，不利于长久发展，0 须进行节 能降耗，节水工作应是其节能降耗的工作中的重要一环，零排放已经枣：哭越受到电 力行业的重视。结合我国典型电厂给排水系统中存在的问题，本文以上电厂为例， 对燃煤电厂废水零排放进行研究。 6 一 第1 章绪论 上安电厂位于石家庄市以西井陉县境内，厂区地处井陉盆地东部边缘，石太铁 路上安车站南侧，向阳村以北的山前坡地上。上安电厂一期工程建设了2 3 5 0 m w 机组，二期工程建设了2 3 0 0 m w 机组，均已投产。目前拟进行三期扩建工程，建 设2 6 0 0 m w 机组。针对上安电厂一、二期工程水资源利用效率不高，节水潜力较 大的情况，本期扩建工程的给排水进行统筹设计，对现有工程的给排水工艺进行改 进，优化给排水系统及废水的处理回用系统，通过水的循环套用、废水的梯级处理 使用等方式来提高水资源的利用效率，实现废水零排放，从而达到节约水资源的目 的。 1 2 2 本论文的研究内容 ( 1 ) 通过对我国典型燃煤电厂给、排水的现状调查，分析了典型燃煤电厂给水 系统、排水系统特征，并对给、排水子系统进行分析，提出了燃煤电厂在水务管理 中存在的问题和相应的对策，提出了燃煤电厂通过节水实现废水零排放的方案与对 策，为废水进一步梯级利用最终实现零排放，实现水资源的节约打下基础。 ( 2 ) 结合具体工程实例，对上安电厂现有工程的给排水系统进行了分析，给出 了上安电厂现有工程的给水与排水的现状情况，并做出了现有工程的水量平衡图。 ( 3 ) 对上安电厂原有工程的用排水系统提出上安电厂废水零排放的原则及方 案，并对现有工程的给排水系统进行节水工艺的系统优化与改进，结合扩建工程提 出了各项节水措施。根据水源条件，对电厂的的废水处理与回用进行分析，提出合 理可行的各废水处理系统的排水方案。对实施节水措施和废水优化处理方案后的给 排水进行水量平衡计算。y ( 4 ) 在实施现有工程给排水系统改进、扩建工程节水措施优选、废水处理与回 用的优化后，使电厂耗水量小于工程标准要求的可用水资源量，耗水指标优于国家 对扩建电厂节水的有关规定。使工程耗水量进一步降低。 1 2 3 本论文的目的和意义 本论文通过对燃煤电厂给排水系统的分析，以上安电厂为例，对其现有工程的 给排水系统改进优化，对扩建工程节水工艺措施的优选，对全厂废水处理与回用系 统的分析，从而实现全厂的废水零排放。使工程在给排水系统、废水处理与回用系 统改进与优化后，实现了水资源的高效使用。工程的研究为电厂的节水和零排放工 程提供参考和理论的指导。对提高扩建机组的水务管理水平，降低电厂成本，节约 水资源，从而促进经济发展有重要的现实意义。 7 河北科技大学硕士学位论文 第2 章燃煤电厂给排水分析 燃煤电厂是利用热能转变为机械能进行发电的。普遍的是利用各种燃料( 煤、 石油、天然气等) 的燃烧把化学能转变为热能的发电方式。水作为电厂发电中仅次 于燃料的重要物质，作为工质和载体进入电厂，经过一系列的用水过程最后损失一 部分并被排放掉。它作为工质吸收燃料的热量，使之变为具有做功能力的蒸汽，进 入汽轮机使热能转变为机械能，然后由发电机变为电能输出。电厂用水主要包括循 环水系统补充水、锅炉补水、除灰补充用水、脱硫工业及工艺用水、灰场喷洒用水 等。以上各种用途的水会有不同的水质和水量要求，经过不同的途径使用后，常会 混入各种杂质使水质发生变化，形成电厂复杂的给水系统。 本章对电厂的给水和排水进行了系统划分和详细的分析。发电厂主要的给水和 排水如图2 1 所示。 图2 1 典型燃煤电厂给水、排水系统图 f i g 2 1 c h a r to fw a t e rs u p p l ys y s t e ma n dd r a i n a g es y s t e mi nt y p i c a lf i r e dp o w e r p l a n t 8 第2 章燃煤电厂给排水分析 2 1 燃煤电厂给水分析 2 1 1发电厂给水系统划分 根据系统工程的观点，把电厂作为一个大的给水系统，把电厂中的用水单元称 为给水子系统。可以根据前面的电厂给水、排水简图2 1 ，把典型电厂中的用水单元 分为循环冷却水系统、化学除盐水系统( 锅炉补给水系统) 、灰渣给水系统、工业冷 却水系统、生活及消防水系统、杂用水系统、脱硫给水系统。循环给水系统也是冷 却水系统，由于它的用量很大，是电厂中一个主要的用水单元，于是把它当作一个 单独的给水系统。脱硫用水单元在一些文献中被看作是灰渣给水系统的一部分，在 零排放电厂中，脱硫给水系统是一个很重要的末端废水接收系统，也把它当作一个 单独的给水子系统【3 2 - 3 4 。 上面的七个子系统代表了一般电厂的用水单元，水流重复的使用使给水子系统 之间发生关系并相互的影响，构成了整个电厂给水系统。由于用水工艺和用水水平 的差别，电厂给水子系统及子系统的给水方式可能会有所不同，有的电厂没有脱硫 系统或用干除灰等。电厂给水系统体系如图2 2 所示： 图2 - 2 电j 。给水系统 f i g 2 - 2 w a t e rs u p p l ys y s t e mo fp o w e r p l a n t 2 1 2 循环冷却水系统 2 1 2 1 循环冷却水系统简介 循环冷却水系统主要是用来冷却凝汽器排汽的系统，它分为湿式冷却和干式冷 却。干式冷却( 空冷系统) 包括直接干冷和间接干冷两种，它节水效果很明显，耗 水量仅为湿式冷却的1 6 左右，有的采用干湿式冷却混用也有很好的节水效果。但 是干式冷却系统有一些缺点，如投资大、冷却的效率低( 会影响电厂的经济性和机 9 河北科技大学硕士学位论文 组的出力) 、运行管理复杂等【3 5 , 3 6 。 湿式冷却水系统一般分为直流式和循环式两种，它用水量和耗水量很大，在湿 式冷却的电厂中循环水的用量约占到电厂总用水量9 0 以上。直流式冷却水系统指 冷却水直接从水源引出，只经过凝汽器后就排回水体，不循环使用，用水量很大。 循环式冷却水系统是水循环使用，随着节水的要求和限制；循环式给水越来越 多。循环式冷却系统又可以分为密闭式和敞开式两种，应用较多的是敞开式。 敞开式循环冷却系统指冷却水由循环水泵送入凝汽器，升温后的冷却水经冷却 塔降温后返回循环水集水池进行循环使用，但要补充一定的水量以平衡水的损失。 q 如图2 3 所示： 图2 3敞开式循环水系统给水示意图 f i g 2 - 3 s k e t c hm a po fo p e n - t y p ec i r c u l a t i n gw a t e rs u p p l ys y s t e m 下面主要介绍敞开式循环冷却水系统： 2 1 2 2 循环给水系统的给水、补水量 ( 1 ) 凝汽器的冷却水量计算可以分为夏季和冬季两种情况，最少流量要保证凝 汽器铜管内水流状态为紊流，以便获得良好的冷却效果。一般可以按照下式( 2 1 ) 进行计算： q = m fm 3 h ： ( 2 1 ) 式中：q 凝汽器的冷却水量； m 令却倍率，计算时m 的值可以近似的采用表2 1 中的数值； f 一一进入凝汽器的排汽量，m 3 h 。 1 0 ， 第2 章燃煤电厂给排水分析 表2 1不同地区的冷却倍率选用范围 t a b 2 一l