黃子謙 楊保達(dá)

（合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院 230009 宿州水文水資源局 234000）

火電行業(yè)建設(shè)項目用水效率評價實踐與思考

黃子謙 楊保達(dá)

（合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院 230009 宿州水文水資源局 234000）

本文基于我國現(xiàn)行火電類建設(shè)項目用水效率的評價方法和評價指標(biāo)的應(yīng)用情況，簡要分析了現(xiàn)有評價指標(biāo)，并結(jié)合近年來已經(jīng)開展的有關(guān)專題研究成果和火電類建設(shè)項目用水合理性分析的實踐，提出用水效率評價的新思路，供火電類建設(shè)項目水資源論證中用水合理性分析參考。

用水效率 電力行業(yè) 生物質(zhì)發(fā)電 評價指標(biāo)

1 引言

我國是煤炭資源開采大國，火力發(fā)電在中國電源結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位。作為水資源利用和消耗大戶，電力行業(yè)用水總量和占工業(yè)用水的比例都很大。以一座1000MW的火力發(fā)電廠為例，其日耗水量達(dá)到10萬t，相當(dāng)于一個小型城鎮(zhèn)水廠一年的供水量。因此，提高行業(yè)用水效率需要得到重視。

2 現(xiàn)行用水效率評價

2.1現(xiàn)行用水效率評價思路

在一般火電類建設(shè)項目水資源論證工作中，用水效率評價的思路是：首先調(diào)查火電廠詳細(xì)的用水方案，明確火電廠的生產(chǎn)規(guī)模、發(fā)電機組工作原理、機組總用水量以及各用水環(huán)節(jié)用水量；然后從相關(guān)規(guī)范及導(dǎo)則中選取相應(yīng)的、合適的指標(biāo)；最后根據(jù)指標(biāo)的評判標(biāo)準(zhǔn)評價火電廠各環(huán)節(jié)用水合理性。

在生物質(zhì)發(fā)電項目的用水合理性分析工作中，用水效率評價的分析思路與火電基本一致。而按照現(xiàn)在實際工作情況，由于沒有專門用于生物質(zhì)發(fā)電項目的用水效率指標(biāo)，這類項目的用水效率指標(biāo)一般借用火電項目的用水指標(biāo)來進(jìn)行評價。

2.2現(xiàn)有火電類項目用水效率指標(biāo)體系

用水效率指標(biāo)體系是由若干相互聯(lián)系、互相補充、具有層次性和結(jié)構(gòu)性的指標(biāo)組成，是衡量水資源高效利用水平及其指標(biāo)的有機集合，要能綜合反映工業(yè)水資源的利用水平。評價指標(biāo)選取應(yīng)遵循代表性、科學(xué)性、獨立性、可比性和可行性等原則。

我國火電行業(yè)用水效率的評價指標(biāo)眾多，大部分指標(biāo)是以火力發(fā)電機組運行原理為基礎(chǔ)制定出來的，一般按照循環(huán)系統(tǒng)、直流系統(tǒng)和空冷系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)分。在水資源論證工作中，借用火電項目的用水指標(biāo)進(jìn)行生物質(zhì)發(fā)電項目的用水效率評價無法反映生物質(zhì)發(fā)電的用水效率和用水合理性，也無法客觀與火電項目進(jìn)行用水效率比較。究其原因，雖然生物質(zhì)發(fā)電項目和火力發(fā)電項目的機組在組成上有一定的相似之處，但是實際運行時的發(fā)電規(guī)模、機組用水量卻相差甚遠(yuǎn)，只用現(xiàn)有指標(biāo)體系里面的指標(biāo)進(jìn)行比較遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

3 用水效率評價的新成果

在用水效率評價領(lǐng)域，利用現(xiàn)有評價指標(biāo)分析電力行業(yè)用水效率已不能滿足要求，使用火電廠的用水指標(biāo)對其

他發(fā)電方式的用水效率進(jìn)行評價也不合適。因此，必須尋找新的指標(biāo)來完善現(xiàn)有用水效率指標(biāo)體系，新的指標(biāo)至少需要符合以下幾點：

新指標(biāo)不能只反映火電項目的用水效率高低，還要能反映其他火電類項目的用水效率，要能夠體現(xiàn)不同工藝、不同冷卻方式、不同規(guī)模的各類電廠用水水平；新指標(biāo)的建立需要具有科學(xué)合理的推理過程，并且經(jīng)過反復(fù)論證；新指標(biāo)需要具有可比性和可操作性，在實際評價工作中應(yīng)用方便；新、舊指標(biāo)不能相互矛盾，能夠與原有指標(biāo)體系融為一體?？偠灾?，新的用水評價指標(biāo)必須能夠應(yīng)用于我國現(xiàn)有的各類火電類建設(shè)項目，能給電廠的用水合理性提出合理的建議，幫助電廠提高用水效率，符合我國的政策要求。

3.1新的用水效率評價指標(biāo)

筆者從近幾年的相關(guān)文獻(xiàn)中找到了一種對火電類項目具有一般適用性的用水效率評價指標(biāo)，該指標(biāo)從水功能的角度對用水效率進(jìn)行評價，從用水的物化特性出發(fā)，對電廠生產(chǎn)用水過程和用水性質(zhì)進(jìn)行劃分，以理論值與實際值的相對關(guān)系為評價結(jié)果。下面對該指標(biāo)進(jìn)行簡單的介紹。

3.1.1劃分用水性質(zhì)

依據(jù)水在發(fā)電生產(chǎn)中的功能不同，劃分為能量轉(zhuǎn)換、熱能傳遞、物質(zhì)傳輸和其他生產(chǎn)保障用水四大類。能量轉(zhuǎn)換用水主要是鍋爐和汽輪機的補給水量，以消耗部分為理論計算值；熱能傳遞用水主要為電力生產(chǎn)過程中的冷卻用水，可分為凝汽器冷卻水量和輔機冷卻水量，包括冷卻塔中的蒸發(fā)損失、風(fēng)吹損失以及該熱電廠的供熱損失；物質(zhì)傳輸用水主要是起清潔沖洗作用及溶劑作用的用水總和，如實驗室處理用水、脫硫系統(tǒng)用水和除灰系統(tǒng)用水。其他生產(chǎn)保障用水由于可按照城市用水定額行進(jìn)評價，故不將其計入電廠用水部分。

3.1.2評價指標(biāo)的定義

在進(jìn)行用水劃分后，得出能量轉(zhuǎn)換部分單位發(fā)電量用水量Qec、熱能轉(zhuǎn)換部分單位發(fā)電量用水量Qet和物質(zhì)傳輸部分單位發(fā)電量用水量Qmt，計算電廠單位發(fā)電量理論用水量Qt，即

該值與電廠單位發(fā)電量實際用水量Qp之比即為評價指標(biāo)，即

比值n越小，評價對象的實際取水量越小于理論用水量，其生產(chǎn)過程中的用水效率越高、用水管理水平越高。

3.2新評價方法的優(yōu)缺點

表1 水量計算表 （單位：m3/h）

基于水功能用水效率評價方法理論上適用于任何涉及用水過程的發(fā)電廠，適用范圍廣、可比性強、計算過程簡單，在電廠已經(jīng)做過水平衡測試的前提下，只需要統(tǒng)計各部分用水量即可得出結(jié)果。

該方法目前尚處于理論階段，沒有真正應(yīng)用于實際，需要進(jìn)一步深入研究和考證。該方法只對能量轉(zhuǎn)換、熱能傳遞、物質(zhì)傳輸三部分用水進(jìn)行統(tǒng)計，實際上電廠用水組成復(fù)雜，特別是火力發(fā)電廠和生物質(zhì)發(fā)電廠，某些用水環(huán)節(jié)的用水性質(zhì)并不能完全明確劃分，三部分用水各自的組成不宜盲目確定。

4 應(yīng)用實例

為保證比較的結(jié)果趨于合理，本文均以優(yōu)化后、夏季運行時的用水情況進(jìn)行分析。由于鳳臺電廠二期項目與國能蒙城項目機組用水過程有很大的相似之處，因此以淮南煤電基地鳳臺電廠二期（2x660MW）擴(kuò)建工程和國能蒙城（1x30MW）生物發(fā)電項目作為實例。對經(jīng)過水量平衡優(yōu)化后的鳳臺電廠二期和國能蒙城生物發(fā)電項目夏季工況用水量評價，電廠能量轉(zhuǎn)換、熱量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)轉(zhuǎn)換部分理論用水量和單位發(fā)電量理論用水量為Qt（見表1）。

假設(shè)電廠實際運行用水與設(shè)計情況一致（即沒有發(fā)生任何滲漏及其他損失），則鳳臺電廠二期的評價指標(biāo)為98.97%，國能蒙城生物發(fā)電廠為100%。依據(jù)該指標(biāo)評價準(zhǔn)則，鳳臺電廠二期用水效率較高，節(jié)水措施較好。

但是在統(tǒng)計各部分用水量過程中，有部分用水仍不能清晰界定，特別是在計算國能蒙城項目理論用水量時，按照文獻(xiàn)提供的方法對第三部分的用水量進(jìn)行統(tǒng)計時，其用水量是否為13m3/h值得商榷。另外，在該指標(biāo)的統(tǒng)計方法上，是否計入第四部分用水也值得深究。

綜上可見，基于水功能的用水效率指標(biāo)適用于各類型電廠，僅針對電廠的用水水平進(jìn)行評價，與電廠的燃料類型、生產(chǎn)工藝、技術(shù)裝備水平等因素?zé)o關(guān)，對考核電廠的用水效率、用水合理性，促進(jìn)電廠生產(chǎn)節(jié)水具有一定作用?；谒δ艿挠盟试u價方法目前尚處于理論雛形階段，指標(biāo)中各項用水理論值確定仍需作進(jìn)一步深入的研究和論證，應(yīng)用于水資源論證工作中方有實際意義。

5 結(jié)語

在當(dāng)前我國實行最嚴(yán)格水資源管理制度、落實用水效率控制紅線的大環(huán)境下，水資源短缺已經(jīng)成為電力行業(yè)發(fā)展的瓶頸，提高電力行業(yè)特別是火電行業(yè)的用水效率，改善企業(yè)用水結(jié)構(gòu)成為亟待解決的問題，而客觀合理的用水效率評價方法又是必不可少的。用水效率研究作為一門軟科學(xué)，應(yīng)注重多學(xué)科的綜合應(yīng)用及交叉研究，注重在實踐工作中總結(jié)經(jīng)驗，進(jìn)一步豐富和完善火電行業(yè)用水效率評價指標(biāo)體系，積極探索新的用水效率評價指標(biāo)，將其運用于火電行業(yè)用水效率評價工作當(dāng)中，促進(jìn)火電行業(yè)用水效率的提高，改善火電行業(yè)節(jié)水管理工作，解決當(dāng)前我國水資源供需矛盾■