火电厂水务管理与零排放.doc

XXXX电厂一期工程 初步设计
(2×300MW机组)

水务管理与零排放技术专题报告

目录

1.概述
2.水务管理的目的
3.设计依据
4.用水状况分析
5.用水、排水的科学分配
6. 零排放设计方案的工程措施
7.水务管理
8.结论
1、概述
随着工农业的迅速发展，近年来因水资源的日益紧缺，使得水资源成为制约电厂建设的重要因素，虽然在部分地区水资源的矛盾不太突出，但是因存在水资源的不合理利用，不但造成了水资源的浪费同时也增加了处理废水的投资，无论从经济效益还是从社会效益出发，每一个工程都应该对水资源的合理利用作详细的论证，本专题针对XXXX电厂一期工程的特点，结合各用水点对水量水质的不同需要，从设计角度出发并且考虑到目前管理水平的实际情况，对全厂的水量进行科学的分配和控制，达到既满足工艺需要，又节水节能节省投资的要求。
本期工程，循环水系统采用带冷却塔的二次循环供水系统，补充水需水量为1303m3/h。供水水源为石羊关水源地地下水， 石羊关水源地共设深井8口，其中2口备用井，深井水经集水管道输送到厂外升压泵房，经约3km的管道输送到厂区。
2、水务管理的目的
火力发电厂内存在着各种用水系统，各用水点的用水量以及对水质的要求也不尽相同。因此，必须把全厂用水看作一个整体，在设计中协调好各用水户的工艺流程，做好水量平衡及水质平衡。水务管理的目的在于：在满足电厂安全运行的前提下，按照各工艺系统用水量及对水质的要求，结合水源条件，合理选择水源和供水系统；根据各排水点的水量水质和环保要求，合理确定各排水系统及废水处理方案；通过行之有效的技术措施，对电厂各车间各设备用排水量进行平衡及重复使用，并监测和控制运行中的用排水量和排水水质，以最小的投资获得最大的节能效益，从而达到节约用水和保护环境的目的。通过水务管理找到适合电厂特点的零排放技术方案。

3、设计依据
3.1《火力发电厂设计技术规程》（DL/T5000－94）
3.2《火力发电厂废水治理设计技术规程》（DL/T5046－95）
3.3《火力发电厂水工设计技术规定》（NDGJ5－88）
3.4电力部电力规划设计总院电规土水[1998]1号文，《关于发送中外合资XXX电厂补充可行性研报告审查会议纪要的通知》
4、用水状况分析
4.1用水分类
4.1.1冷却水
间接冷却水:用于主机、辅机冷却器，如凝汽器、主机冷油器、发电机空气冷却器、氢气冷却器等等。
直接冷却水:如轴承冷却水、锅炉排污冷却水等。
4.1.2除灰、渣用水:用于炉底密封、炉渣熄火、冲排灰渣、干灰调湿、输送风机和气化风机冷却等。
4.1.3化学处理用水:锅炉补给水
4.1.4生活、消防用水。
4.1.5厂区杂用水、机房杂用水、输煤系统冲洗用水、煤场喷洒用水等。
4.2用水量、用水水质特点及用水损失
4.2.1凝汽器：夏季最大冷却水量为67100m3/h，冬季冷却水量为40260m3/h。维持系统稳定，保持一定的浓度。其消耗在冷却塔蒸发、风吹和循环水排污中体现。
4.2.2冷却塔：蒸发损失980m3/h，风吹损失68m3/h，合计损失总量1048m3/h。
4.2.3辅机冷却水量，主要供主厂房各冷却器冷却水，闭式循环。水质指标同循环水。其水量全部回收。2×300MW机辅机冷却水量见下表：
表4.-1辅机冷却器需水量一览表

序号
项 目
需水量(m3/h)
回收量(m3/h)
消耗量(m3/h)
1
真空泵冷却器冷却水
150
150
0
2
闭式循环冷却器冷却水
200
200
0
3
闭式循环泵冷却水
6
6
0
4
发电机氢冷却器冷却水
800
800
0
5
发电机密封油系统冷却水
100
100
0
6
发电机定子水冷却器冷却水
320
320
0
7
汽机冷油器冷却水
672
672
0
8
抗燃油冷油器冷却水
29
29
0
9
抗燃油循环泵冷却水
7
7
0
10
电动给水泵电机空冷器冷却水
100
100
0
11
电动给水泵润滑油油冷器冷却水
60
60
0
12
电动给水泵工作油油冷器冷却水
180
180
0
13
汽机交直流润滑油泵轴承冷却水
7
7
0
14
冷却水升压泵冷却水
8
8
0
15
小机冷油器冷却水
492
492
0
16
小机交直流润滑油泵轴承冷却水
12
12
0
17
油净化设备冷却水
15
15
0
18
引风机轴承冷却水
14
14
0
19
引风机调节油站冷却水
10
10
0
20
一次风机轴承冷却水
6
6
0
21
送风机轴承冷却水
8
8
0
22
送风机调节油站冷却水
9
9
0
23
定排冷却水
120
120
0
24
空预器轴承润滑油站
16
16
0
25
排粉风机冷却水
12
12
0
26
除灰空压机房
100
100
0
27
柴油发电机冷却水
30
30
0
28
仪用空压机室冷却水
60
60
0
29
集控室空调机冷却器冷却水
6
6
0
30
凝结水泵冷却水
24
24
0
31
磨煤机轴承及变速箱冷却水
96
96
0
32
磨煤机润滑油站冷却水
48
48
0
33
启动锅炉房冷却水
80
80
0
34
耦合器冷却水
6
6
0

4.2.4部分不能直接回收到循环水系统的工业水：
表4-2 部分不能直接回收到循环水系统的工业水水量、水质分析表
序号
项目
水量
水质
备注
1
燃油泵房油泵冷却水
10
循环水或补充水
　不常用
2
锅炉房杂项用水
20
循环水或补充水

3
汽机房杂项用水
20
循环水或补充水

4
锅炉炉底密封水
15
不结垢，SS小于20mg/l
　全部混入渣系统，消耗约11t/h
5
捞渣机密封水
20
不结垢，SS小于20mg/l
6
渣浆泵轴封水
15
不结垢，SS小于20mg/l

合计
100

4~6项用水，锅炉炉底密封水除蒸发外，可能会有部分溢流，溢流水与捞渣机密封水、渣浆泵轴封水均进入除灰渣系统，在渣脱水仓处溢流。
4.2.5化学水处理用水：为锅炉汽水损失、排污、自用水及循环旁路弱酸处理自用水，详见下表：
序号
项目
用水量
水质情况
备注
1
汽水损失
　70
纯水
消耗
2
反清洗自用水
　30
高含盐量废水
排放
3
排污
　20
优于补充水
可回收
4
循环水弱酸处理自用水
30
高含盐量废水
排放
5
澄清过滤自用水
1
悬浮物超标
泥饼消耗

合计
　151

4.2.6循环水排污水：150 m3/h。
4.2.7灰库调湿灰用水：平均用水量14m3/h。最大45 m3/h。
4.2.7输煤栈桥冲洗用水及煤场喷洒用水：最大用水量100m3/h，处理后自循环。平均消耗水量10m3/h。
4.2.11生活用水：最大用水量100m3/h，平均用水量20m3/h。其中10 m3/h消耗掉，10m3/h经过处理后排到工业废水处理站。
4.2.12消防用水：最大用水量900m3/h，消防时才用。不计入水量消耗。
5、用水、排水的科学分配
根据本期工程的水源条件和确定的供水系统方案，以及上述各用水点、用水量、不同的水质要求和排水点、排水量的情况，通过对水量的平衡计算和水务规划，找到适合电厂特点的节水与零排放技术方案。
5．1常规电厂的设计思路：根据以往的设计经验与节水措施，如循环水排污再利用、废水处理水供除灰等采用分级利用的方式可以得到的补充水量计算表如下：

常规设计补充水量计算表：
表5-1
序

号

项目
本期工程补充水量表
2X300MW(m3/h)
产生废水量

备 注

用水量
回收量
损耗量
1
冷却塔蒸发损失
980
0
980
0
P=1.33%
2
冷却塔风吹损失
68
0
68
0
P=0.1%
3
循环水排污
150
150
0
0

4
工业用水
100
0
100
89
代替循环水排污100
5
生活及消防用水
20
0
20
10

6
调湿灰用水
14
0
14
0
代替循环水排污14
7
栈桥冲洗、煤场喷洒
10
0
10
0
代替循环水排污10
8
化学用水
120
0
120
30

9
灰场喷洒
25
25
0
0
代替循环水排污25
10
不可预计用水
110
0
110
0

合计
1597
175
1422
129
(～0.395m3/s)

上表中可以看出，总消耗补充水量为1597m3/h，废水129 m3/h。用水基本采用分级使用的方法：补充水→循环水→排污→废水处理→喷洒等随物料消耗。但是由于循环水浓缩倍率的要求，废水经过常规工业废水处理站处理，有129t/h达标废水，无法回收到循环水系统，白白浪费。若要回收利用，必须再经过除盐处理系统。
5．2零排放设计方案
从表5.1-1可以看出，达不到零排放的根本原因在于，循环水排污水（或者代替循环水排污的水）在经过普通的工业废水处理站处理后，没有用户使用或者使用不完，要回用就必须上反渗透除盐。这样投资过大，虽然实现零排放但明显不经济。因此，我们想到了利用循环水排污供给锅炉补给水处理；悬浮物超标水与高含盐废水分排方式，使得工业废水中不掺高含盐水保证了工业废水中盐分不超标（与循环水水质相比），这样工业废水经过简单处理后可以补进循环水。高含盐废水让最低级用户直接消耗掉。
按照零排放设计方案全厂补给水量计算如下表：

表5-2
序

号

项目
本期工程补充水量表
2X300MW(m3/h)
产生废水量

备 注

用水量
回收量
损耗量
1
冷却塔蒸发损失
980
0
980
0
P=1.33%
2
冷却塔风吹损失
68
0
68
0
P=0.1%
3
循环水排污
150
150
0
0

4
开式工业用水1
50
50
0
50
废水回收处理补入循环水
5
生活及消防用水
20
6
14
10
6
化学用水
150
20
130
60
处理后供低级用户使用
7
不可预计用水
110
0
110
0

8
循环水澄清过滤自用水
1
0
1
0
经脱水机后，随泥饼消耗
12
栈桥冲洗、煤场喷洒
（10）
0
（10）
0
由化学废水供给
9
开式工业用水2
（50）
（39）
（11）
（39）
由化学废水供给，再处理后供灰场、调灰
10
调湿灰用水
（14）
0
（14）
0
由开式工业水2供给
11
灰场喷洒
（25）
0
（25）
0

合计
1529
226
1303
60+60
(～0. m3/s)

通过浊污分流、结合多级用水分配，本次设计方案工业废水处理站有60 m3/h左右废水经过简单的物理处理后，有54 m3/h，回收到循环水，另外4 m3/h随污泥消耗掉；高含盐废水经过调PH值和脱稳加阻垢剂处理后供低级用户消耗。因此总补给水量减少到1303 m3/h。与常规设计相比补充水耗水量减少了119t/h，节水10%左右。同时电厂没有废水外排，大大减少了排污费。
5．3本次设计的主要特点
5.3.1锅炉排污水回收
锅炉排污水水质与循环水相比无论是含盐量、悬浮物等指标都很小，因此从设计上抛弃传统的地沟水进入冷却，再排地沟的方式，而是用循环水并采用管道供给冷却， 再用泵将混合水回收到循环水泵房前池的方式。这样既节约用水，又改善循环水水质。节水量为排污量20加排污冷却水120，合计140。
5．3．2循环水旁流处理
循环水旁流处理采用旁路澄清过滤-弱酸处理加稳定剂处理系统，降低了循环水碱度和悬浮物含量，提高了循环水的浓缩倍率，减少排污量。排污量按照弱酸处理自用水和锅炉补给水处理用水之和设计，为150t/h，浓缩倍率达到5.3。
5．3．3循环水供锅炉补给水处理
循环水经过旁路澄清过滤-弱酸处理后，供给锅炉补给水RO处理120 m3/h，其中锅炉排污水（除盐水）回到循环水，其它部分消耗掉，因此加上弱酸处理反冲洗自用水30 m3/h，共150 m3/h代替了循环水排污。排污量满足循环水浓缩倍率的要求。
5．3．4浊污分流
浊污分流系在众多设计经验基础上提出的设计思路，是在分散处理集中达标设计方案上的延伸和扩展。浊指悬浮物超标水，污指高含盐水，二者不混合，分别供给相应的用户使用。从各表数据上可以看出，高含盐废水如果不直接消耗而与浊水混合，提高了废水处理站的规模并且使大量废水无法回用。 浊污分流的设计思路通过低级用户对高含盐废水的消耗，解决了零排放技术中投资过大的问题。
除渣系统、输煤栈桥冲洗及煤场喷洒等用水、调湿灰用水、灰场喷洒用水，共计消耗污水60 m3/h 。
生活用水取自补充水，其废水经过工业废水处理站处理后回用到循环水系统。
其它不能直接回收到循环水系统的废水，详见表4-2。因其主要为悬浮物超标，在经过工业废水处理站处理后回收到循环水系统。
5．3．5水的梯级使用与分配
零排放设计方案体现了用水的梯级使用与分配，本工程水的梯级使用如下：补充水→部分辅机冷却水→循环水→锅炉补给水→锅炉补给水废水→物料消耗和蒸发；循环水→排放浊水→工业废水处理→循环水。
5．3．6对补给水水温的合理利用
由于补给水水质好，可以直接供辅机掺混使用，回水再到循环水，解决了辅机过夏冷却水温偏高的问题；补给水常年水温在20℃以下，为利用其低温的特性，补给水400t/h左右直接提供给暖通专业的空调冷却水系统，用后回到循环水系统，水质没有变化，仅有温升，此方案与采用冷却塔相比节约投资60多万元，运行费用亦大大降低。
5．3．6其它常规的节水设计特点
5．3．6．1合适的循环冷却倍率
根据水源条件，循环水系统采用带冷却塔的循环供水系统。经系统优化，夏季循环水冷却倍率采用55倍，使其在满足电厂安全运行的条件下，冷却塔的蒸发和风吹损失值减少到1048m3/h。
5．3．6．2尽量回收冷却水
所有辅机冷却器的冷却水采用闭式冷却系统，水源取自循环水；主厂房内、外各转动机械轴承冷却水等工业水考虑大部分回收，小部分外排，减少工业废水处理量。
5．3．6．3安装冷却塔收水器
冷却塔装设除水效率高的“波160-45型”，收水效率可达99%，比不装除水器节水67～80％。
5．3．6．4全厂排水系统按分流制设计，即雨水系统，生活污水系统，工业废水系统。减少了以往常规设计排水系统为合流制系统而引起的废水处理量较大的弊病，简化了废水处理设施及其规模，降低了工程投资。其中生活污水系统，工业废水系统设置相应的处理装置
6、零排放设计方案的工程措施
电厂实施零排放技术，建设的设施包括：生活污水处理设施、煤泥废水处理设施、工业废水处理、循环水旁流处理系统、污水复用水系统等。
6.1生活污水处理：
在厂区内设一座生活污水处理站，采用接触氧化法。其流程为：
生活污水→初沉池→接触氧化池→二沉池→达标输送到工业废水处理站。
风机 消毒池
消毒装置
经处理后的生活污水水质满足国家新扩改一级排放标准。
6.2煤泥废水处理
在煤场附近设2套煤泥处理设施，以对因冲洗栈桥产生的含煤泥废水进行处理，总处理量为40m3/h。其工艺流程为：
煤泥沉淀池→调节池→加药→一体化过滤处理装置→循环重复使用
处理后的水除煤泥本身所带走的水量外，其余水继续供栈桥的冲洗，重复利用。
6.3工业废水处理
除上述几类排水分别进行处理外，本期工程经过优化分配将工业废水集中在一起，统一进行处理，其废水包括：锅炉房杂用水、汽机房杂用水、处理后生活水。处理合格后进入循环水系统。
系统流程为：
截流井→反应槽→絮凝槽→澄清池→反应气浮池→清水池→循环水系统

加药装置 供气装置
泥浆池→污泥浓缩→外运
6．4循环水旁流处理
循环旁流处理总量为450t/h，其工艺流程为：循环水→升压泵→澄清过滤处理设施→弱酸处理设施→循环水泵前池。
6．4污水复用系统
收集高含盐量废水，经过PH调节和加阻垢剂、稳定剂处理后，通过复用水泵打到低级用户使用。
7、水务管理
通过对系统用水的科学分配，确定了适合电厂特点用排水方案，但是电厂的用水存在不均衡的特点，同时为减少因人为因素造成的浪费，必须采用必要的技术手段对用水进行管理实现真正意义的节水。
7.1最大补充水量与补充水变化表
最大补充水量计算见表5-2，最大补充水量为1303t/h。补充水变幅计算见表7-1。
不同气温条件下电厂补充水的变幅表

表7-1
序号
季节/气温
上塔循环水量
循环倍率
蒸发损失系数
蒸发损失
风吹损失
其它补给水消耗（定值）
总补充水量
1
夏季/38
67100
55
0.0154
1033
68
255
1356
2
夏季/30
67100
55
0.0146
980
68
255
1303
3
夏季/20
67100
55
0.0136
913
68
255
1236
4
春秋季/10
67100
55
0.0117
785
68
255
1108
5
冬季/0
40260
33
0.0162
652
40
255
947
6
冬季/-10
40260
33
0.01297
522
40
261
823
由上表可以看出补充水需水量随气温的变化，极端变幅达到533t/h。因此根据需水量的变化控制补水量减少溢流方可实现节水。
7.2水务科学管理
目前一般电厂对全厂的供、用水系统除锅炉的除盐水外，对其它供、用水系统的监测、监控等管理水平均较低。因此，要想达到节水之目的，运行管理人员必须对全厂的供、用水量做到心中有数，发现问题，及时解决。运行人员要根据气温的变化调节补入循环水系统的水量；对各系统中任何部位的用水设备、用水点及其排水应随时掌握其水量、水温与水质的变化，从水量、水质的实际运行数据来进行控制调度，只有这样才能不断降低实际运行的耗水指标，实现废水零排放。此外，电厂应制订严格的规程、规定和节水措施，减少跑冒滴漏，严格控制用水量和排水量。
本期工程从技术手段上采用设置水务管理系统，对用排水进行管理。
7.2.1设置水务管理监控系统，提高了电厂运行的安全性和可靠性，实现电厂各用水点的可调节控制，真正实现节约用水，降低电厂运行费用。设置水务管理监控系统是电厂供水设计的大势所趋，它具有以下特点：
7.2.1.1实现电厂用水、排水的集中监测、统计，实现全厂耗水量和废水排放量的在线动态显示。电厂可根据监测结果，验证各项节水措施的有效性，监督各项节水措施落到实处。对电厂每日每时用水量、排放量精确把握。
7.2.1.2根据电厂“全年用水动态数学模型”对电厂补给水量实现动态调控，确保电厂按照最佳用水模式运行，在保证电厂满发的前提下，使煤耗降低到最低，水耗最低。
7.2.1.3中央控制仪可在屏幕上显示或打印输出瞬时、累计、最大、最小、平均流量以及耗水指标和循环水浓缩倍率。具有日月年耗水量的统计功能，绘制趋势图，并具有管路故障(或漏水)报警功能。
7.2.1.4具备对全厂厂级、车间级、设备级的水量测试和管理条件。并具有对蓄水池水位超高或超低的自控性能。
7．2．1．5水务管理系统可以纳入MIS系统管理，实现无人值班。

8、结论
综上所述，本期工程针对XXXX电厂的情况，对水务的科学管理进行了深入研究，对电厂各用排水系统进行了优化设计，提高了水的复用率，减少了废水的排放量，选择了适合电厂特点的零排放技术方案。
A零排放技术方案的工程措施：生活废水处理设施、煤泥废水处理设施、工业废水处理设施、循环水旁流处理设施、污水复用设施、配套管道等
B零排放技术方案的节水效果：
本期最大补充水量：1303m3/h（0.362m3/s），折合千兆瓦耗水量0.603m3/s，比国家要求的（单机容量300MW以上火电厂）千万兆瓦耗水量0.96m3/s的指标节水约37.2%。比21世纪示范电厂每千万兆瓦耗水量0.83/s，节约24.6%。