摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，火力发电厂建设越来越多。利用燃煤火力发电厂锅炉排烟含水率高，特别是燃用褐煤的机组烟气体积含水量高达10%以上，烟囱烟气中水量巨大，通过冷凝回收烟气中饱和水，同时对燃煤火力发电厂用水进行循序、循环、梯级复用优化设计，实施深度节水措施和用水管理，可实现燃煤电厂低水耗或零水耗以目标，是解决我国北方省份水资源匮乏与燃煤储量丰富建设火力发电厂水煤资源矛盾的现状的有力措施。
关键词：节水;烟气水回收;零水耗;褐煤;水资源匮乏;烟气含水率;梯级复用
引言
我国的电力结构以火力发电为主，但火力发电具有水耗高的特点，在缺水地区，水资源短缺已成为限制电力行业可持续发展的瓶颈。为缓解水资源短缺与电力用水的矛盾，国家出台了一系列的文件要求发电企业紧抓节水，鼓励利用城市污水处理厂再生水或其它废水作为生产用水，到2020年，电力行业要达到先进定额标准。因此，节水以及开发利用再生水等非常规水资源成为电力行业缓解水资源短缺的有效举措。城市再生水具有来源可靠、水量稳定的特点，使用再生水作为电厂生产用水，可大幅减少新鲜水取用量。但是相较于地下水，再生水具有水质复杂、有机物和氨氮浓度较高、腐蚀和结垢倾向大等特点，难以满足直接回用要求，必须采用适当的工艺进行深度处理。
1 火力发电厂节水措施与技术实施的必要性
火力发电厂作为水资源的消耗和利用主体，如何通过有限的水资源不断提高火力发电厂的经济效益，降低能耗，既是火力发电厂需要重点攻克的技术难关，同样也是摆在大多数火力发电厂经营管理人员面前的一大困难和挑战。从火力发电厂的设计阶段到正式的运行阶段，再到后期的管理、维护阶段，需要将节水的重要性不断凸显出来，提高水资源的综合开发与利用效率，本着“循环使用、回收利用、降低消耗、提高效益”的发展原则，将电力企业的经济和社会效益的提升作为火力发电厂发展与运行的重要出发点和立足点，实施国家提倡的绿色经济[1]政策，一方面对促进我国资源环境保护有着非常重大的现实意义，另一方面，对促进我国国民经济又好又快发展，实现火力发电厂的安全、经济、稳定、高效运行和可持续发展起着重要的引导作用。
2 用水现状
煤场周边各转运站冲洗水收集沟出现开列，且裂缝较为严重，造成转运站冲洗水因泄漏而得不到有效收集处理，并对地下水源造成一定的安全隐患。油罐区防火堤内的油污水收集沟由于地质沉降出现严重的断裂，油罐的夏季降温喷淋水得不到有效收集，且收集到少量的油污水未经处理直接排入了雨水系统。各空压机房及化学车间等零星区域的含油污水未设有收集管道，均经管沟就近排入了雨水系统，造成雨水排放含油超标。工业废水池设有加碱/次氯酸钠管路，未设加酸管路，工业废水在废水池经pH预调整后，进入化水处理车间进一步处理。由于工业废水池仅设有加碱管道，当进水pH值偏高时，废水pH值在工业废水池得不到有效的预处理，从而增大了化水车间的pH调整压力，容易导致出水（即工业回用水）pH值超标，影响相关设备的安全稳定运行。厂区生活污水收集管道及化粪池出现严重泄漏，生活污水在收集过程中全部渗漏到地下，生活污水处理站基本无来水，生活污水得不到有效收集、处理，且致使地下水受到污染。厂区内现有的生活污水处理站采用常规A/O处理工艺，受水量及工艺特点影响，出水中NH3-N、TP等存在超标现象，导致出水无法正常回用。
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3 燃煤火力发电厂深度节水技术
3.1 凝汽器循环冷却水系统节水优化
凝汽器循环冷却水系统如采用湿冷塔，其风吹、蒸发、排污耗水量极大，仅蒸发损失约为循环冷却水量的1．1%～1．3%，北方干燥地区可达到1．6%以上。以2×300MW机组为例，其循环冷却水总量约为7000m3/h，仅蒸发损失水量约为84m3/h。因此在基建设计时必须选用直接空冷或间接空冷系统。如采用间接空冷系统，其运行中闭式循环冷却水水质较好，可将1、2号机组间接空冷塔地埋水箱连通实现检修排水相互倒用，或设置回收水泵排水至锅炉补给水系统制取除盐水，实现间接空冷塔零水耗。
3.2 火力发电厂节水措施与技术在脱硫用水与废水处理中的应用
对于火力发电厂而言，还有一个重要的废水接收系统，就是脱硫用水系统。该系统在节水过程中，对水资源并没有太多的质量要求，所以，可接收其它生产系统的排水，不仅实用，而且能够有效保证火力发电厂的水资源系统平衡。主要运行原理就是通过采用湿法脱硫技术除去火电厂水资源中的氯化物以及氟离子和重金属等有害化学物质，经过技术处理之后的水资源再经过废水处理工艺系统的脱硫处理加工，从而达到水资源污染的零排放目标，这种工业废水可以用于工业生产中的冲灰加工。
3.3 再生水深度处理系统
再生水中有机物的去除主要有生物法、物理法和化学法。生物法常采用生物活性炭、曝气生物滤池（BAF）等工艺，物理法常采用混凝沉淀、反渗透等工艺，化学法常采用臭氧（催化）氧化、高锰酸钾氧化等。氨氮的去除可采用折点加氯法、选择性离子交换法和生物法等，再生水中有机物及氨氮的去除常采用生物法。硬度的去除有离子交换法、石灰软化法等。离子交换法能够较为彻底地去除污水中的Ca、Mg等结垢物质，但存在再生废液量大、自用水率高、易受有机物及微生物污染的问题。石灰软化法能去除水中的二氧化碳和碳酸盐硬度，并将镁的非碳酸盐硬度转化为相应的钙硬度，同时能够去除部分有机物。再生水的除硬宜选择石灰处理法。为进一步去除石灰处理出水中的悬浮物，还需要对污水进行过滤，同时石灰软化过程中产生的污泥也需要妥善处理。因此，该厂再生水深度处理工艺分为：生化段、石灰软化段、过滤段和污泥处置段。
3.4 污废水回收再利用
燃煤火力发电厂的污废水系统主要包括:生活污水处理系统、工业废水处理系统、含煤废水处理系统、脱硫废水处理系统，如对全厂相应的污水、废水、雨水进行收集和处理后回用可做到污废水零排放。具体方案如下:全厂生活污水收集后经污水一体化处理装置处理后进入工业废水系统，经工业废水处理后可实现回用;发电机组、锅炉排水和凝结水精处理系统再生废液经中和后排入工业废水系统，经过处理后回用至脱硫系统;燃煤火力发电厂如设置精处理树脂粉末过滤器，其爆铺膜排水可回收至含煤废水系统，经高效净化器净化后进行栈桥冲洗循环使用;脱硫废水经脱硫废水处理系统处理后可采用烟道蒸发或蒸发结晶零排放技术，实现全厂污废水零排放。
结语
综上所述，燃煤火力发电厂通过选用低低温省煤器等技术，可降低脱硫入口烟气温度，有效降低脱硫塔的水蒸发量。通过采用深度节水技术，选用耗水量低的系统设备，可实现极低的发电水耗。利用燃煤火力发电厂锅炉排烟含水率高，特别是燃用褐煤的机组，烟气中水量占比达10%以上，烟气含水量巨大。对于烟气超低排放机组，选用烟气水回收技术，不但可以消除烟囱大白烟，而且可以实现全厂零水耗。在缺水的褐煤矿区的坑口火力发电厂选用此工艺，可以解决火力发电厂对水资源的依赖，对于当地经济可持续发展有重要意义。
参考文献：
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［2］祁誉，李进，吴芳芳，等．城市再生水回用于发电厂水质特征分析［J］．华北电力技术，2015，（12）：28－35．
［3］张玉，周爱姣．铜质换热器腐蚀影响因素显著性试验研究［J］．煤气与热力，2016，36（3）：A25－A28．
论文作者:张清瑜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/20
标签：火力发电厂论文; 系统论文; 水资源论文; 烟气论文; 用水论文; 废水论文; 废水处理论文; 《电力设备》2018年第32期论文;