智慧水务在火力发电厂废水零排放项目中的应用

1、智慧水务在火力发电厂废水零排放项目中的应用所属行业：水处理 关键词：智慧水务 废水零排放 废水处理 随着信息技术的发展，国家开始大力发展智慧城市建设，而智慧水务 又是智慧城市建设的重要组成部分。与此同时，我国在环境保护方面 也日益严格，特别是针对火力发电企业，污染物超低排放和废水零排 放 的要求使得大量的新工艺、新技术在电厂得到应用，而智慧水务 就是在火力发电厂进行废水零排放的项目。本文结合河北某大型火力发电厂废水改造项目，通过介绍智慧水 务的发展现状和在该厂的改造应用，论证了智慧水务在火电厂零排放 项目中重要作用，使火电企业能够合理利用城市水资源，调配企业内 部水资源，控制各系统废水，调整循

2、环水使用，从而达到水资源的最 优利用，减少废水的排放，提高电力企业的经济性和可持续性。1引言随着信息技术的快速发展和广泛利用，智慧水务已成为许多国家 完善水资源科学管理的有效载体。我国智慧水务技术利用方面也相继 开展，例如在城市水务管理和企业废水治理中已经得到广泛应用，智 慧水务通过对用户进行管理数据化、信息管理、智能数据分析、调度 管理，结合大数据和云交互将其他各水务用户建立智慧水务网，从而 实现城域间的水资源综合管理。在水资源日益紧缺和环保要求日趋严格的情况下，火电厂作为行 业的耗水大户，必须提高水资源的重复使用率和合理利用率，建立和 健全节水和废水处理 设施，将自身的水务管理融入城市的水

3、务管理 中，才能保证企业的健康发展，与城市发展互助共赢。火电企业实施的废水零排放项目，即通过废水零排放使企业能够 阶梯使用原水，并最终浓缩减量，蒸发结晶，全部消化，这些过程需 要建立一套复杂而又精细的水处理系统。而智慧水务便是结合废水零 排放改造技术，实现水资源的合理调度、优化配置，对水处理设备进 行智慧分析、故障诊断，与城市水务网水务信息共享，这样保证水资 源的合理开发，促进企业与城市的可持续发展。2智慧水务技术智慧水务是在“智慧地球”“智慧城市”等概念的基础上提出 的，具体到水务工作的一种技术方法，它通过数采仪、无线网络、水 质水压表等在线监测设备来实现实时感知城市供排水系统运行状态 的技

4、术。它采用可视化的方式，有机的整合水务管理部门与供排水设 施，形成“城市水务物联网”，并将海量水务信息进行及时分析和处 理，并作出相应的处理结果辅助决策和建议，以更加精细和动态的方 式管理水务系统的整个生产、管理和服务，从而达到“智慧”的状态。作为水务技术的新蓝海，智慧水务已成为我国传统水务转型升级 的必由之路，它能够解决水资源紧张、水环境安全等问题，借势“互 联网+”，通过与IT和大数据的结合，能够有效地提高水务效率。智慧水务的核心内涵，如图2-1所示，可归纳为三个方面:1、运营管理实现数字化、智能化、规范化；2、生产、服务流程全天候实施监控;3、管网调度按需分配。图2-1智慧水务内涵3国内

5、外研究现状2010年，IBM公司首次提出了 “智慧城市”的概念，智慧城市是 信息时代的城市新形态，它将信息技术广泛应用城市规划、服务、管 理过程中，通过居民、企业、政府及第三方组织的共同参与，对城市 的各类资源进行科学配置，实现创新型、低碳型的产业经济，创造绿 色、友好的城市环境，形成高效、科学的政府管理，从而最终实现人 民群众高品质的生活。住建部于2012年11月发布了国家智慧城市（区、镇）试点指 标体系，明确将供水系统、排水系统和节水应用列为智慧城市试点 指标体系的三级指标。智慧水务是全面感知城市取水、用水和排水基 础信息，整合及利用与水务相关的各类信息，构建智慧水务云数据处 理中心，能够

6、及时分析和处理各类信息，并作出相应的处理结果和辅 助建议的技术，它能够以更加精细和动态的方式管理水务系统的整个 生产、管理、服务流程，从而达到“智慧”的状态，最终实现“人水 和谐”及可持续发展。智慧水务由于其自身的优势，受到国家的广泛关注，成为国家新 兴战略产业之一，国家“十二五”规划也对其提出更高要求；全国各 大城市对智慧水务建设纷纷响应，利用水务物联网技术更加高效的管 理城市水资源，其中，武汉、成都、深圳在智慧水务城市建设方面走 到了前面，改变了传统方法，使水务管理更加科学有效。所属行业：水 处理 关键词：智慧水务 废水零排放 废水处理 4智慧水务 在火力发电厂中的应用4.1改造背景河北某

7、大型火力发电厂是国家八五重点建设项目，河北省九五重 点建设项目。东距市区37公里，西距县城1公里。目前装机容量为 2600MW。分三期建设，一、二期分别为4X330MW湿冷机组；三期为 2X640MW湿冷机组。发电用水的主要水源是黄壁庄水库水、城市中 水和深井水。循环水系统采用串联运行方式，#1、#2机组采用黄壁庄水库水 作为循环水系统的补充水；#1、#2机组循环水系统排污水经弱酸树 脂处理后作为#3、#4机组循环水系统的补充水；#5机组采用黄壁庄 水库水作为循环水系统的补充水，#5机组循环水系统排污水经弱酸 树脂处理后与平山污水处理厂中水一起作为#6机组循环水系统的补 充水。各期循环水排污水

8、和水库水用作脱硫用水。化学制水系统水源为 #3、#4机组循环水排污水原有零排放反渗透处理后水或水库水。生 活水水源为深井水。该厂通过获取城市的水资源用于生产，城市水资源包括河流水、 水库水、深井水、城市中水等。但随着城镇的发展，城市污水处理厂 处理的的中水会越来越多，且逐渐替代原先企业生产用水中的河流水、 水库水、深井水等新鲜水的摄取，将其转为备用水源。城市的中水、河流水也存在自身特性，例如城市中水在清晨、接 近中午及傍晚到晚上24:00的时候水量最大的时间段，不可调控；河 流水在雨季水量大，干旱的时候水量小，用水都要服从城市水体调度 的影响。因此，电厂作为城市的一部分，要建立自己智慧水务，并

9、与城市 智慧水务相互信息共享，共同调度取水、用水、排水信息，合理取水 7。企业自身在进行智慧水务应用时，可以通过合理调配厂内水资 源使用、减少水系统排水、精确调整循环水使用等方面深耕挖掘废水 零排放对于节水的作用。通过智慧水务系统和废水零排放项目的“软”“硬”结合能够 帮助我们进行深度节水，且该厂自一期建设已运行近30年，水系统 存在系统设计不合理、理念老旧，水资源存在高质低用，设备老化严 重、故障率多等问题，因此废水零排放改造迫在眉睫。4.2改造工艺为优化全厂水平衡系统，通过水的梯级使用，提高水的重复利用 率，该厂重新设计全厂水系统，在综合利用原有设备的基础上，通过 改建和新购设备，提高废水

10、回收率，在确保设备安全运行的前提下， 大部分废水实现回用，少量难以回用的废水通过脱盐处理后，作为循 环水补水，末端高盐废水通过旁路烟道蒸发结晶和机械强制蒸发结晶， 从而基本实现全厂废水“零排放”。具体改造方案如图3-1所示。图3-1废水零排放改造平衡图4.3改造效果4.3.1厂内水资源调配更合理全厂废水改造后为了实现水资源的阶梯使用，不同水质的水资源 使用和处理也更加细化，系统更加复杂。如何调配这些水资源的使用 和处理设备的运行，是智慧水务的重点任务。如：全厂的废水包括循环水排污水、脱硫废水、反渗透浓水、纳 滤浓水、再生低盐废水、再生高盐废水、精处理再生含氨废水、城市 中水、机组排污废水等，这

11、些废水均需要处理回用、浓缩减量，最终 到达末端处理。在这些废水中，再生低盐废水、再生高盐废水、精处理含氨废水、 反渗透浓水均是间断排水，城市中水量为变化的水量，不可调控。因 此水从哪来，水去哪里，设备什么时候启动，什么时候停运，就需要 智慧水系统帮我们解答。通过各系统安装的流量、压力、水位及水质分析测点，建立智慧 水务系统的感知体系，将各系统测点进行分析汇总，通过对供给、需 求、废水计算和预测，可以提示各系统的切换和系统的启停运行，在 满足机组设备安全前提下，合理分配水资源，减少设备运行，使废水 处理 起到节能降耗的作用。所属行业：水处理 关键词：智慧水务 废水零排放 废水处理4.3.2控制各

12、系统废水排放通过监测各系统的进水、排水，计算各系统出水效率，帮助运行 控制人员分析研究各系统运行情况，同时，控制各系统的排水量也是 减量全厂废水的重要手段。例如：通过监测循环水弱酸处理的进水量、过滤器反洗废水量、 高盐排水量和低盐排水量，可以计算出弱酸处理效率和各废水的比例; 若通过对处理效率和比例对比分析，可得出各再生步骤是否正常合理， 设备是否运行正常、设备是否有缺陷。在保证出水的前提下，通过进 行系统运行优化调整、设备故障诊断，尽量压低废水排放量。通过智慧水务 系统对各系统中的排水进行分析，对排水升高的 设备进行报警，提示工作人员对设备进行现场分析和检查，有效控制 和减少废水的排放量，减

13、量末端废水，减少废水的处理量。4.3.3精确调整循环水循环水是火力发电厂用水的“大户”，原有的循环水水质控制是 在单一的排补水情况下进行的。经过改造后，机组的循环水应能够更 好的适应水资源的调配，多种低盐废水经处理后补充到循环水中，在 浓缩倍率下仍能安全稳定运行。火电机组循环水质受机组补充水量、 补充水质、排污水量、蒸发水量、风吹损失水量等多重因素影响，因 此浓缩倍率是一个动态变化的过程，为达到进一步节水的目的需要对 循环水浓缩倍率进行精确分析。经过废水改造，以#6机为例进行浓缩倍率的精确计算：K=CCl/（Cl1 均+Cl2 均+Cln 均）/nCld均=（Q中XCl中+Q弱XCl弱+Q预X

14、Cl预）/（Q中+Q弱+Q预）其中：K监测时的浓缩倍率，倍；CCl监测时循环水的Cl离子浓度，mg/l；Cl1均一一倒数第1天循环水补充水的日平均Cl离子浓度，mg/l；Cl2均一一倒数第2天循环水补充水的日平均Cl离子浓度，mg/l；Cln均倒数第n天循环水补充水的日平均Cl离子浓度，mg/l；n经过门天的补水量等于机组循环水的保有量，d；Cld均日平均Cl离子浓度，mg/l；Q中循环水日中水补水量，t；Cl中一一中水出水Cl离子浓度，mg/l；Q弱一一循环水日弱酸水补水量，t；Cl弱一一弱酸水Cl离子浓度，mg/l；Q预一一循环水日预处理水补水量，t；Cl预一一预处理水Cl离子浓度，mg/

15、l。此公式是通过此时循环水的Cl离子浓度与形成该循环水过程中 所补充水的平均Cl离子浓度的比值来计算此时的浓缩倍率，经此方 法计算的浓缩倍率，能够更准确反映循环水浓缩的真实情况，为水资 源的调配和利用提供依据，提高循环水的利用率。4.3.4建立智慧设备数据体系设备在建设后会使用几十年的周期，在这个周期内会时长需要设 备的参数资料，及维护信息。在需要时都要翻看设备说明书及设备维 护记录表。因此在智慧水务中建立设备的基础信息档案及维护信息记 录，甚至集合设备缺陷管理系统及设备异动管理系统，有助于对设备 更好的进行管理。例如：反渗透系统每运行一段时间或设备处理能力下降的情况下 就需要对其化学清洗，在

16、以前都是通过报表进行人工分析。通过智慧 水务系统自动运行累计小时数及设备参数计算，运行时间累计到达 3000小时，或是淡水量下降10%，或是脱盐率下降10%时都进行提示 进行化学清洗。这样就类似现在汽车的行车电脑，汽车该进行保养了对驾驶员进 行提示，汽车在4S店进行了部件保养更换，均在电脑上更新一下信 息，汽车发生故障后能够调阅部件保养记录及报警记录。智慧水务同 样集合这些功能后，能够更好的对设备进行管理维护，保证设备安全 稳定的运行。企业在使用城市中水及其他新鲜水时应建立智慧水务后与城市 水务信息共享，城市水务提供城市中水、水库水、河流水的储量和水 量等信息，预测未来几天的水量信息。企业也应提供所使用水量的信 息及预测未来几天用水量。城市水务与企业水务建立良好智慧调度关 系，合理调配水资源，消耗全部的城市