火电厂节水减排评价体系构建.pdf

NO.11202357低碳环保与节能减排节能ENERGYCONSERVATION火电厂节水减排评价体系构建姜汉国（国家能源集团宁夏电力有限公司，宁夏银川7 50 411）摘要：为了保证火电厂能够充分落实节水减排工作，文章通过层次分析法评价火电厂的节水减排效果，选取多个评价指标构建评价体系，包括化学需氧量(COD)排放、工艺水回用率、达标废水回用率、蒸汽冷凝水回用率、冷却水浓缩倍数、新水利用系数、单位产品的用水量、非常规的水资源利用率等8 个指标，并提出节水减排不同等级综合评价指数P的数值范围。P超过9 5为节水减排先进电厂，低于8 5为未节水减排电厂，8 5 9 5为节水减排电厂。关键词：火电厂；节水减排；层次分析法；评价体系中图分类号：TM62文献标志码：A文章编号：10 0 4-7 9 48（2 0 2 3）11-0 0 57-0 3doi:10.3969/j.issn.1004-7948.2023.11.016引言火力发电厂是用水和排水大户，其用水总量约占工业用水总量的四成。取水定额第1部分：火力发电（G B/T 18 9 16.1一2 0 2 1）对火电厂的取水定额进行了规定，超过此标准取水量的企业要缴纳高额水费，实施阶梯水价，未达标的企业要求期限期进行整改。根据相关规定，针对用水采用定额管理和总量控制的双向管理，在定价方面采用超额累进和计量收费。在可持续发展的背景下，火电厂实行节水减排能够为火电厂带来更好的经济效益，也具有重要的生态效益和社会效益 2 。节水减排理念在火电厂的应用，能够有效减少火力发电厂的能源消耗，降低运行和生产成本 3。文章对火力发电用、排水进行分析，构建火电厂节水减排评价体系，确定评价指标及其权重。1火力发电过程中的用、排水1.1用水根据水的用途，可以将火电厂的用水分为非生产用水和生产用水。生产用水包括锅炉补水、冷却用水以及工艺用水等，占九成以上；非生产用水占比大概为5%，主要用于绿化、清洁以及消防等 。按照相关规定，锅炉补水不可超过锅炉蒸发量的2%，大部分火电厂都能够满足此要求。但有小部分火电厂全年补水率超过5%，甚至达到8%。火电机组主要有3种冷却方式，分别为开冷却式、密闭式和直流式5。直流式直接排放，不进行循环，会耗费大量水，且存在热污染，现已陆续停止使用；密闭式封闭循环运行，节水性能好，但成本高。火电厂对于冷却水的实际水质无特殊要求，只要保证不会导致腐蚀、结垢、堵塞等问题即可。具体要求与管材相关。通常情况下，可以直接使用处理后的废水、污水、地表水等。生活用水主要用于人员的生活、绿化、采暖等 6 。1.2排水在常规生产中，废水主要由凝结水处理再生废水、补给水再生废水组成，沉淀池污水、锅炉补水、冷却塔废水经过化学除盐后产生浓缩器废水和酸碱废水。非经常性废水主要包括锅炉酸洗、设备冲洗废水等。每台锅炉每年需要进行两次酸洗，废水酸碱度为2 6，氟离子含量约为3g/L，CO D 浓度1g/L，浮物4g/L。锅炉化学清洗频率约五年一次，不属于经常废水，pH值为2 12。含油废水的主要来源主要有两方面，分别为油泵房和油罐区，含油废水间断排放。煤厂排水种类主要为系统冲洗用水、场地冲洗和喷淋水。火力发电厂通常采用石灰石-石膏法进行脱硫，效率可以达到9 6%。生活污水一般进行地埋处理，处理水质达标后可以进入系统进行二次利用 8 2火电厂节水减排评价体系构建2.1评价指标确定择取直接反映水量情况的指标，包括化学需氧量(COD)排放、工艺水回用率、达标废水回用率、蒸汽冷凝水回用率、冷却水浓缩倍数、新水利用系数、单位产品用水量、非常规水资源利用率等192.2权重确定研究采用层次分析法(AHP)确定指标权重(10-14。评价体系共3个层次，分别为目标层、准则层（用水、取水、排水）、指标层（化学需氧量排放、工艺水回用率、达标废水回用率、蒸汽冷凝水回用率、冷却水浓缩倍数、新水利用系数、单位产品用水量、非常规水资源利用率）15。火电厂节水减排评价体系如图1所示。作者简介：姜汉国（19 7 1一），男，本科，高级工程师，研究方向为火电厂节能减排技术。收稿日期：2 0 2 3-0 6-2 9引用本文：姜汉国.火电厂节水减排评价体系构建 J.节能，2 0 2 3，42（11)：57-59.NO.112023节能ENERGYCONSERVATION58低碳环保与节能减排非常规水源利用率取水指标单位产品用水量新水利用系数达标废水回用率火电厂节水减排工艺水回用率评价体系用水指标蒸汽冷凝水回用率冷却水循环浓缩倍数排水指标COD排放图1火电厂节水减排评价体系构建判断矩阵，矩阵元素B;采用santy标度，评价体系判断矩阵如表1所示。表1评价体系判断矩阵准则B,B2B3Bl1.002.000.33B20.501.000.25B:3.004.001.00计算判断矩阵权重向量以及整体合成权重向量。1/nn立ai1=1(1)1/naiji=1式中：权重值；ai矩阵元素值；n一影响因素。将表1数据代入式(1)，可以得到准则层权重，分别为0.10 7、0.19 1、0.49 2，将上述设置经过归一化处理后得到权重，分别为0.6 2 8、0.133、0.2 38。2.3矩阵的一致性检验判断矩阵需要同时具有完全以及满意一致性，权重才具有有效性。为了证明矩阵存在一致性特性，需要计算矩阵最大特征值入max和一致性指标CI值：CI(2)n-1CICR=RI(3)式中:CR随机一致性；CI-偏离一致性；一RI-平均随机一致性。RI取值如表2 所示。表2RI取值RInRI1061.242071.3230.5881.4140.9091.4551.12判断矩阵最大特征值为3.0 2，代入式(2)、式(3)，得到CI=0.01，CR=0.0 2 小于0.1，满足相关要求，2.4各指标权重火电厂节水减排评价体系各指标权重如表3所示。表3火电厂节水减排评价体系各指标权重项目权重项目权重单位产品用水量0.165蒸汽冷凝水回用率0.173新水利用系数0.052工艺水回用率0.100非常规水资源利用率0.022达标废水回用率0.060冷却水浓缩倍数0.291化学需氧量排放0.136综合各个指标的权重值，可以构建火电厂节水减排评价体系各指标权重，如图2 所示。非常规水源利用率0.022取水指标0.239单位产品用水量0.165新水利用系数0.052达标废水回用率火电厂0.060节水减排评价体系用水指标工艺水回用率0.1000.625蒸汽冷凝水回用率0.173冷却水循环浓缩倍数0.291排水指标COD排放0.1360.136图2火电厂节水减排评价体系各指标权重3火电厂节水减排效果评价3.1效果考核以企业考核年度各指标实际数值为基础开展计算，综合计算得到企业评价总分。通常情况下，以火电厂一个生产年度作为一个完整的考核期，且考核期需要与生产年度同步17-19 。根据数值将指标分为两类，第一类指标数值越低，表示其越满足节水减排要求，指标数值与要求满足度成反比；第二类指标数值越高，表示其越满足节水减排要求，指标数值与要求满足度成正比 2 0-2 。O评分需要根据实际类型选择不同的计算形式。第一类，指标数值越低，表示越节水ySoi(4)第二类，指标数值越高，表示越节水。%Sxi(5)式中：S一第i项单项指标的指数值；Sx一第i一项单项指标的实际值；S。第i项单项指标的基准值。为了避免指标替代干扰，保证评价的科学性和综合性，设定不论超过基准多少，只要达标就定为满分，指数均取1.0。综合评价结果P为：nP=Z(S,K.)(6)=1式中：n评价体系中指标的数量；S第项单NO.112023节能ENERGYCONSERVATION59低碳环保与节能减排项指标的指数；K第项单项指标的权重值。3.2评价标准火电厂节水减排效果的主要依据综合指数进行评定，包括先进、节水减排与未减排 2 3-2 6 。依据现阶段火电厂的情况，不同等级火电厂节水减排综合指数如表4所示。表4不同等级火电厂节水减排综合指数等级综合指数节水减排先进电厂超过9 5节水减排电厂8595未节水减排电厂低于8 54案例分析某火电厂燃煤机组为430 0 MW，冷却水循环总量为12 0 6 0 1m/h，串联用水19 7 2 m/h，年取水2 48 7 m/h，年度总用水12 50 6 0 m/h，重复利用水量12 2 57 3m/h，重复利用率为9 8%。综合计算后，其节能减排综合指数为9 6 9 5，属于节水减排先进电厂。5结语以取水、用水、排水为出发点，构建了火电厂节水减排评价体系，可以评价火电厂节水减排效果。火电厂日常生产运行中会使用较多水，为了保证可持续发展，可对水源回用进行加强，对水源进行合理的选择和使用，验证水源的可靠性和经济性，合理分配并科学计算水资源用量，合理排放废水，定期展开水平衡验证，及时发现问题，通过新技术和新工艺对用水量进行控制。参考文献1倪斌，谢斌，韩松，等，某滨海火电厂用水情况分析及节水减排措施探讨 J.给水排水，2 0 2 2,58（增刊1）：2 8 5-2 9 0,2 9 5.2】唐国瑞，李海洋，黄锐，等.某火电厂全厂用水优化及废水综合治理工程实践 C/中国环境科学学会2 0 2 1年科学技术年会一环境工程技术创新与应用分会场论文集（一）.天津：中国环境科学学会环境工程分会，2 0 2 1.3徐胜朋，于洋，刘文钊，等.火电企业节水及废水减排的技术与经验评火电厂深度节水及废水零排放 J.灌溉排水学报，2 0 19，38(10):137.4】韩志远.基于多水源补水循环水系统节水减排研究与应用 .给水排水,2 0 19,55(3):7 8-8 2.5】曹荣，王仁雷，衡世权，等.大型火电厂全厂水平衡试验与深度优化用水分析 J1.能源与节能，2 0 2 2（12）：43-45.6】王丽川，侯保灯，肖伟华，等.火电厂生活用水系统水量追踪技术研究J.科技创新与应用,2 0 2 0(2 3)：143-145.7】陈树屹，刘婷.火电厂输煤系统给排水设计探讨 .技术与市场，2017,24(10):53,55.8】蔺力红，火电厂生活给排水设计及废水监测会议 .城市建设理论研究：电子版，2 0 15,5（14）：6 0 7 9-6 0 8 0.9】赵建，唐国瑞.某火电厂深度优化用水技术改造项目评价分析 .清洗世界,2 0 2 2,38(9):2 3-2 5.10王秉昌，王书昇，张俊，等.某核电厂排水口消能设施优化研究 J.港工技术,2 0 2 1,58(5):58-6 3.11王平，任汉涛，周慧波.火电厂水资源循环利用与节水实践 .广东化工,2 0 2 1,48(4):9 6-9 7.12季红飞，王重庆，冯志祥，等.工业节水案例及技术集成 M.北京：中国石化出版社，2 0 11.13Robinson M E,Sadler I J,OConnor P 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