火力发电厂水平衡试验分析

火力发电厂水平衡试验分析

1广州新城水系能源站为城市杂用水、水资源的分配目前，中国是一个严重缺水的国家。作为一个伟大的工业水集中国，加强水的技术管理、节约能源，减少污染排放具有重要而深远的意义。水平衡试验是做好电厂节水工作,实现科学、合理用水管理的基础。通过试验,可以掌握电厂用水现状和各用水系统取、用、排之间的定量关系,把握节水工作的重点,寻找节水的潜力,制定切实可行的用水、节水技术规划。广州大学城分布式能源站为广州大学城重要配套建设项目,为该大学城一期18km2区域内10所大学提供冷水、热水、电能,是目前全国最大的分布式能源站。能源站规划容量4×78MW,分两期建设,一期2×78MW机组于2009年10月建成投产。能源站以天然气为一次能源,通过天然气—蒸汽联合循环机组发电,利用发电后的尾部烟气余热生产高温热媒水,用于制备生活热水和空调冷冻水,是典型的分布式能源系统。分布式能源站生产用水与消防用水的补充水为大学城杂用水(杂用水水源为江水)。考虑到海水倒灌影响下大学城杂用水水质会急剧恶化,因此备用水源采用水厂自来水,其水质不受咸潮影响。当杂用水氯离子≤2000mg/L时,由杂用水供给。海水倒灌期间,杂用水氯离子>2000mg/L时,由自来水供给。锅炉补给水处理工艺采用全膜法(UF+两级RO+EDI)。公司生活用水采用自来水,生活热水由大学城供给。2水平衡测试2.1水平衡测试系统根据该大学城分布式能源站实际情况,将全厂水系统划分成冷却塔循环水系统、化学水处理系统、除盐水及机组汽水循环系统、生活给水及污水处理系统、厂区工业及消防水系统、工业废水处理及回用系统6个二级水平衡测试系统。能源站厂区主要的水损失和消耗有:循环冷却水系统水量损失,化学水处理系统的废水排放损失,工业、消防及生活用水消耗,机组汽水循环系统跑、冒、漏、排水损失等。水平衡测试期间用便携式超声波流量计对试验中用到的运行表计进行流量比对,通过比对计算给出流量修正公式。流量测量采用运行表计,没有运行表计的采用超声波流量计测量。本次测试采用时差式超声波流量计和双频率多普勒超声波流量计。2.2全厂耗水、排水现状通过对分布式能源站全厂的取水、用水各系统进行测量和统计,得出全厂主要用水情况,见表1。全厂实际取水量为145m3/h,用水量较大的分别是冷却塔循环水系统和化学制水系统,分别占实际总取水量的89.31%和9.72%。考虑各种水量损失和用水工况的变化,全厂耗水、排水情况见表2。全厂耗水、排水量较大的是冷却塔循环水系统和机组汽水循环系统,其中冷却塔蒸发及风吹损失量、冷却塔排污量、机组汽水循环系统耗水量分别占总耗水及排水量的74.76%、17.38%、4%,可见电厂节水的关键在于冷却塔循环水系统与机组汽水循环系统。3对土地指标的分析和评价3.1全厂实际总耗水量的确定在分布式能源站全厂发电负荷率大于80%时,对全厂生产生活用水的取水量、各系统用水量、机组发电量进行测量统计,得出全厂主要耗水和发电情况,全厂发电水耗试验结果见表3。根据《火力发电厂节水导则》(DL/T)的规定,全厂实际总耗水即全厂实际从水源取水总量,包括厂区和厂前区生产、生活耗水量,不包括厂外生活区耗水量。由表3可以看出,在总负荷率为86.1%的条件下,全厂发电水耗率为1.07m3/(MW·h)。根据《火力发电厂节水导则》(DL/T)的规定,采用淡水循环供水系统、单机容量小于300MW的凝汽式电厂的全厂发电水耗率应在2.52~3.24m3/(MW·h),该分布式能源站全厂发电水耗率已经优于标准规定的下限值(期望指标),达到国内领先水平。3.2机组补水率测定机组正常排污、对外供汽时,1~2号机组的补水量分别为0.84m3/h、1.53m3/h,补水率分别为1.23%、2.09%。全厂机组平均补水率为1.68%,优于《节能技术监督导则》(DL/T1052—2007)规定值2%,但2号机组补水率稍高。两台余热锅炉平均排污率为0.39%,优于《火力发电厂节水导则》(DL/T)规定值1%;闭式辅机冷却水系统补水率为0.07%,优于《火力发电厂节水导则》(DL/T)规定值0.5%。化学制水系统制水率为41%。全厂实际总取水量为145m3/h,总用水量(包括回用水)为9111.21m3/h,回用水量为8966.21m3/h,回用水率为98.41%,优于《火力发电厂节水导则》(DL/T)的规定值95%,全厂循环水量为8961m3/h,串(回)用水量为5.21m3/h,消耗水量为115.04m3/h,废水回用率为52.36%,排放水量为29.96m3/h,排放水率为20.66%。3.3全厂的水平衡量根据水平衡试验结果,结合运行统计数据,通过计算分析,全厂水平衡情况见图1。4产水水质及水平衡变化(1)目前电厂设定的细砂与活性炭过滤器的周期制水量较小(约1800m3),平均反洗周期仅为18h,明显低于设计反洗周期48h,使得反洗用水量较大,降低了化学制水率,建议重新对过滤器的反洗工况进行优化调整。(2)细砂与活性炭过滤器的反洗及正洗水均使用的是大学城杂用水,排放废水至工业废水站处理后回用于冷却塔,而一级RO浓水由于盐分较高,直接排至雨水井。建议将一级RO浓水收集于反洗水箱,作为过滤器的反洗用水。过滤器出水在经过反渗透装置以后,加入的阻垢剂被截留在浓水中,它仍然可以起到对浓水的阻垢分散作用,而不会在浓水回用的管道中形成结垢、影响回用的稳定性。另外反渗透浓水的浊度很低,满足工艺上对反洗水质的要求,同时滤料在浓水中的化学性质也是稳定的。因此将一级RO浓水回收利用代替反洗用水后,将大大提高化学制水率,节约了成本,保护了环境。目前该方案在钢铁行业已经有不少工程实例,反洗出水收集于工业废水处理站,处理后再排放(或可以考虑作为道路冲洗等用水)。(3)一级和二级RO装置启动及停运时都要进行自动冲洗,冲洗水直接排至雨水井,这部分水使用的是杂用水及一级RO产水,正常情况下冲洗后水质仍然较好,应对其进行回收利用,建议将其回收至工业消防水池。(4)一般情况下二级RO浓水水质优于杂用水水质,应对其进行回收利用,建议排至工业消防水池用于厂区消防。(5)EDI极水水质要优于杂用水水质,建议直接排至冷却塔作为补充水。(6)两台余热锅炉的排污水水质较好,不宜排至雨水井,应对其进行回收利用,建议直接排至冷却塔作为补充水。(7)水平衡测试期间发现1、2号机组补水率有所差异,2号机组补水率为2.09%,略高于《节能技术监督导则》(DL/T1052—2007)规定值2%,应对2号机组需要补充除盐水的设备与部位进行检查,找出补水率大的原因。(8)水平衡测试试验期间,冷却塔循环水的平均浓缩倍率为4.2,且浓缩倍率较稳定,变化基本在4~4.5,表明电厂对冷却塔的补充水及排污水进行了较好的控制,实际运行浓缩倍数保持在一个较高的水平。电厂可以通过循环水动态模拟试验确定浓缩倍数最佳值,探索浓缩倍数是否有进一步提升的空间。通过上述部分用水系统节水建议的实施,结合该大学城分布式能源站的节水规划、生产实际以及现有设备状况,会产生比较明显的节水效果。表4为预期的理论节水效果。从表4可知,采取一定的节水技术措施后,全厂的总取水量将下降2.24m3/h,节水量占现有耗水量的1.54%,同时化学制水系统制水率可以从目前的41%提高到68.56%,废水回用率从目前的52.65%提高到63.28%。如果再对反洗使用后的一级RO浓水收集到工业废水处理站进行深度处理并回用于冷却塔补充水,