缺水地区间接空冷机组降低用水成本的研究实践

缺水地区间接空冷机组降低用水成本的研究实践

孙建军

中煤哈密发电有限公司   新疆    839000

摘要：随着疆电外送战略的深入推进，以天中直流、吉泉直流为代标志的大型风光火打捆项目陆续投运。风光火打捆外送，多能互补，保障清洁能源源源不断送往内地，其中配套火电起到了重要的调峰支撑作用。然而这些地区一般缺水严重，如何降低用水成本，对火电企业经营至关重要。中煤哈密发电公司经过不断研究、尝试，通过废水分级利用，降低生产水耗、用低廉的中水代替新水制备除盐水，用水成本大大降低。对缺水地区的火电厂有较高的借鉴意义。

关键词：发电水耗；节水；中水制水；降本增效

1导言

中煤哈密发电公司一期工程2×660MW 超临界间接空冷发电机组，2014年12月份投产。投产初期因设备原因、系统设计不合理、运行调整经验不足等，造成生产水耗、用水成本大幅度升高，2015年生产水耗达到了0.42千克/千瓦时，年用水成本达到2000万元左右，远高于同类机组平均水平。如何降低生产水耗、降低用水成本，对改善企业经营状况至关重要。经过几年的研究、分析和实践，2018年-2021生产水耗已下降并保持在0.11千克/千瓦时，在全国同类型大机组竞赛中一直保持前三的水平。2021用水成本已降至541万元，相比2015年节约1400万元左右，助力企业提质增效工作取得不菲成绩。

2火电厂用水成本居高不下的原因分析及处理措施

中煤哈密发电公司投产之初用水成本居高不下有两个原因：一是生产用水为城市新水（自来水），综合水费价格达到8.8元/吨；二是电厂废水未充分回收利用，水平衡较差，造成生产水耗较高。因此要想降低火电厂用水成本，最有效的办法就是降低用水价格和降低生产水耗。

降低用水价格的办法就是利用低廉的城市中水代替新水（城市中水价格4.68元/吨）；降低生产水耗的办法就是通过电厂各汽水系统废水分级处理回收，优化全厂水平衡，减少外排，最终达到零排放的目的。

3生产用水由低廉的中水代替新水

中水相比于新水，水质较差，需要进行中水的深度处理，达到水质要求后方可进行制备除盐水（锅炉补给水）。因此水处理各节点水质监测、调整非常重要，完善、准确的水质在线监测必不可少。

3.1中水深度处理系统流程及水质控制

中水深度处理后水质控制：

3.2中水制除盐水（锅炉补给水）系统流程及水质控制

除盐水（锅炉补给水）水质控制：

3.3全厂水工流程图

3.4采用中水深度处理及制备除盐水（锅炉补给水）过程中易出现的问题及解决办法。

火电厂用中水给脱硫补水的做法比较普遍，但用中水制备锅炉补给水的做法很少，主要原因：城市污水经污水处理厂处理后，水质一般在一级B的标准，与新水相比，中水的COD、BOD、胶体不溶物含量较高，用于制除盐水，会对水处理系统的超滤、反渗透膜造成堵塞、除盐率下降、甚至不可逆转的损伤，一套反渗透膜价值在百万以上，因此中水制除盐水风险较高。要控制中水制除盐水的风险，就要充分利用厂内中水深度处理系统，通过加药系统，控制好水处理过程中每个节点的水质。具体做法如下：

3.4.1中水深度处理的过程及控制要点

通过曝气生物滤池除去中水微生物、COD、BOD、氨氮等；机加池为传统的混凝处理工艺，主要控制机加池加药量及机加池底部循环泥渣层的厚度，控制排泥周期及排泥量，确保机加池出水浊度＜5NTU。

3.4.2锅炉补给水处理系统的过程及控制要点。

使用城市中水需要加强反洗PCF纤维过滤器，保证出水水质指标，超滤系统严格按照自动反洗周期进行反洗，严格控制化学清洗周期进行控制；保证一级反渗透产水电导从而保护二级反渗透，（由于我厂为一、二级反渗透，一级反渗透产水进行加碱，根据运行调整经验该PH控制区间7.3-7.8最为合适），从而可以控制EDI运行为最佳状态。从指标控制来说，超滤进口要控制COD≤200ug/l，产水浊度≤0.2NTU；反渗透进水电导≤600ug/l。

在控制好以上两个过程参数后，中水和地表水或新水按照一比一参配，都可以顺利实现安全制水，之后根据药品优化调整、超滤运行情况、反渗透除盐率情况，可以逐渐提高中水比例，至到全部使用中水。

4废水分级处理回收，降低生产水耗

电厂生产水耗高除了汽水系统外漏造成水耗增加外，更重要的是水平衡失调，造成浪费。汽水系统外漏造成水耗增加具有偶然性，是非正常状态，占比较小，本次不展开研究。水平衡方面容易出现供求失衡，一是机组正常运行时，制除盐水的浓排水、间冷塔的换水按照正常设计，是排至脱硫补水，脱硫无法消耗时，只能外排，造成水资源浪费；二是机组停运时，大量排水无法被短时间利用，只能外排造成浪费；三是低负荷脱硫除雾器冲洗与脱硫吸收塔液位矛盾突出；四是主机间冷塔长期运行后，循环水PH居高不下，长周期换水造成除盐水耗量增加。

解决生产水耗高的方法是废水的分级回收利用，优化水平衡，减少废水外排，降低生产生产水耗。具体做法：

首先将汽水系统的排水进行分类，机组启停排水、主辅机间冷排水属于一类排水；制水系统浓排水、精处理排水、脱硫辅机冷却水、机封水属于二类排水；脱硫废水因氯离子含量很高，已无处理价值，属于三类排水。

其次优化排水回收。一类排水本质上属于除盐水，品质较高，按照传统方式先经工业废水系统处理，然后进中水系统，最后用作制水或脱硫补水，其实是对这部分水的二次污染。正确的做法是通过收集、存储后直接进入制备除盐水系统，不仅提高了制水效率，还节省了药品费用，这是一类排水最高效的利用。二类排水含盐量略高，可用于脱硫补水，这样减少用于脱硫补水的中水或新水量。三类排水含氯离子非常高，腐蚀性很强，已经没有再处理的价值，可用作灰库卸灰加湿搅拌抑尘水源，这样可以减少其它高品质水的用量。

5电厂水综合利用的一些细节问题的研究和实践

5.1解决间冷系统长期运行水质变差换水的问题。

间冷系统内闭式循环的水一般为除盐水，但长时间会出现水质变差，必须换水的情况。间冷系统水质变差主要原因是间冷塔的冷却三角一般为铝质材料，当空气进入循环水后，与残留在铝管束内壁的Na+、Cl-发生化学反应，导致冷却三角铝管产生腐蚀，形成一个原电池反应，循环水PH值会越来越高，当PH值大于8.5后，会对冷却三角加速腐蚀破坏，导致冷却三角大面积泄漏几率增大。间冷系统换水可以解决该问题，但缺水地区除盐水成本一般在20-25元/吨，常规做法是将间冷系统排水至工业废水进行处理后降级利用，造成优质水贬值。比较高效的做法是将间冷塔的循环水（实质上也是除盐水）少量连续排至凝汽器，经凝结水精处理后，用作机组补水，间冷系统的循环水可以通过不断补充除盐水降低PH值，优化水质。

5.2脱硫除雾器冲洗与脱硫塔液位高之间的矛盾处理。

进入脱硫吸收塔的补水有石灰石浆液、除雾器冲洗水、工艺水用户的排水。当机组在低负荷时，经常会出现一边急切需要除雾器冲洗，一边吸收塔液位处于溢流的边沿，一旦进行除雾器冲洗，就会造成吸收塔溢流。解决办法：将脱硫系统设备的轴承冷却水、机封水（这些水原本设计直接排入吸收塔）回收至除雾器冲洗水箱，用于除雾器冲洗，可以完美解决两者矛盾。

结束语

总之，在水资源日益紧缺的今天，火力发电厂作为用水大户，尤其在缺水地区，降低发电生产水耗，严格控制用水成本，无论对环境保护还是发电企业的生存发展，都意义重大。利用成熟的中水深度处理系统和有针对性运行管理措施，实现用廉价城市中水代替新水降低用水价格，采用厂内废水分级回收利用，提高水的重复利用率，实现废水零排放，节约用水，降低发电水耗，是减少发电企业运营成本，提高经济效益的有效手段。节水工作意义重大，任重道远，需要无数勤奋、敬业的发电人在实践中不断地研究总结，才能不断把该项工作做深做细作出实效。