摘要：筆者通過整理近年來湖北省火電行業(yè)用水量及主要用水指標(biāo)，結(jié)合實(shí)地調(diào)查，指出火電廠節(jié)水方面存在的主要問題，提出適應(yīng)實(shí)際情況的節(jié)水技術(shù)措施，分析節(jié)水技術(shù)發(fā)展路徑和趨勢，旨在促進(jìn)湖北省火電行業(yè)節(jié)約用水管理和節(jié)水技術(shù)推廣，以供參考。

關(guān)鍵詞：湖北?。换痣姀S；用水指標(biāo)；節(jié)水

DOI：10.12433/zgkjtz.20240751

水資源分布不均、人均水資源量偏低是基本水情，鄂北崗地資源性缺水、江漢平原水質(zhì)性缺水、部分地區(qū)工程性缺水等矛盾突出，水資源短缺、水污染嚴(yán)重、水生態(tài)環(huán)境惡化等問題成為制約經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的因素，節(jié)約用水是解決水資源短缺、水環(huán)境污染問題的根本途徑。湖北省政府部門及社會各界高度重視節(jié)約用水，強(qiáng)力推進(jìn)節(jié)水型社會建設(shè)、節(jié)水型城市建設(shè)、節(jié)水型企業(yè)、節(jié)水型機(jī)關(guān)建設(shè)等工作。火電廠無疑是工業(yè)節(jié)水的重點(diǎn)，推廣節(jié)水技術(shù)、加強(qiáng)水務(wù)管理是火電廠節(jié)水的根本途徑。

一、湖北省火電廠概況

湖北省現(xiàn)有火電廠65家。根據(jù)湖北省統(tǒng)計(jì)局2022年度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全省火電廠裝機(jī)2890.51萬kW，年發(fā)電量為1591.4億kWh，占湖北省2022年發(fā)電總量的53.29%。二十世紀(jì)投產(chǎn)機(jī)組裝機(jī)容量多為300MW級及以下、主機(jī)冷卻方式以直流冷卻為主，二十一世紀(jì)以來投產(chǎn)機(jī)組裝機(jī)容量一般為600MW級以上、主機(jī)冷卻方式基本采用二次循環(huán)冷卻。取水水源主要為長江、漢江等主要江河以及漳河、陸水、浮橋河等大型水庫。

二、湖北省火電廠用水指標(biāo)

（一）湖北省火電廠用水量

根據(jù)2018～2022年度《湖北省水資源公報》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，火電行業(yè)年用水量呈逐年增加趨勢，均值為43.73億m3，如表1所示。火電用水量占全省總用水量均值的13.9%、占全省工業(yè)用水量均值的51.7%，超過工業(yè)用水量的半數(shù)。直流式火電廠用水量均值為42.16億m3、循環(huán)式火電廠用水量均值為1.57億m3，直流式、循環(huán)式用水量占比分別為96.4%、3.6%，直流式火電廠用水量占絕對多數(shù)。

（二）湖北省火電廠用水指標(biāo)分析

根據(jù)《水利部關(guān)于印發(fā)鋼鐵等十八項(xiàng)工業(yè)用水定額的通知》《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)取水定額第1部分：火力發(fā)電》《節(jié)水型企業(yè)火力發(fā)電行業(yè)》《發(fā)電廠節(jié)水設(shè)計(jì)規(guī)程》《湖北省工業(yè)行業(yè)用水定額第1部分：火力發(fā)電》等現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求，依據(jù)湖北省各火電廠設(shè)計(jì)資料和運(yùn)行情況，對火電廠單位發(fā)電量用水量、水重復(fù)利用率、循環(huán)水濃縮倍率等關(guān)鍵用水指標(biāo)進(jìn)行評價分析。

1.單位發(fā)電量用水量

直流火電機(jī)組單位發(fā)電量用水量一般為70～

80m3/MWh，基本滿足《湖北省工業(yè)行業(yè)用水定額第1部分：火力發(fā)電》要求，但部分直流機(jī)組單位發(fā)電量用水量高達(dá)100m3/MWh以上。

循環(huán)火電機(jī)組單位發(fā)電量用水量一般為1.5～2.0m3/MWh，滿足《湖北省工業(yè)行業(yè)用水定額第1部分：火力發(fā)電》要求，也滿足《水利部關(guān)于印發(fā)鋼鐵等十八項(xiàng)工業(yè)用水定額的通知》通用值要求，部分機(jī)組單位發(fā)電量用水量達(dá)到先進(jìn)值，甚至領(lǐng)跑值要求。

2.水重復(fù)利用率

各火電廠循環(huán)冷卻水排污水回用率基本達(dá)到90%以上，部分機(jī)組達(dá)到98%以上，例如，蒲圻電廠二期為98.0%、漢川電廠四期為98.05%、仙桃電廠為98.2%、鄂州電廠為98.4%。各廠廢水回用率基本達(dá)85%以上，少部分機(jī)組在75%～85%之間。

3.循環(huán)水濃縮倍率

近年來，新建火電廠循環(huán)水濃縮倍率一般達(dá)到5.0～7.5，例如，大別山電廠二期濃縮倍率為7.5、荊門電廠濃縮倍率為6.5、仙桃電廠濃縮倍率為6.0等，部分老舊機(jī)組為5.0以下，但均達(dá)到4.0以上。

（三）存在的主要問題

盡管絕大部分新擴(kuò)改建電廠從設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理等環(huán)節(jié)考慮了節(jié)水問題，逐步安裝先進(jìn)設(shè)施設(shè)備、引進(jìn)先進(jìn)節(jié)水技術(shù)，并取得了良好的節(jié)水效果，但從全省火電行業(yè)實(shí)際調(diào)查情況看，節(jié)水方面仍存在以下普遍性問題：

第一，水務(wù)管理不夠重視，電廠水務(wù)管理粗放。部分電廠在投產(chǎn)運(yùn)行以后對節(jié)水、污廢水處理裝置是否能正常運(yùn)行、處理效果等方面的管理要求偏低；部分電廠長期沒有開展水平衡測試，少數(shù)電廠用水無定額，用量不計(jì)數(shù)；部分老舊電廠在鍋爐供水和冷卻系統(tǒng)中存在漏損和泄漏，埋地管網(wǎng)年久失修，跑、冒、滴、漏、溢現(xiàn)象嚴(yán)重。

第二，分質(zhì)供水實(shí)施不嚴(yán)格，設(shè)備或系統(tǒng)用水來源不合理。部分電廠未對脫硫設(shè)備冷卻水進(jìn)行回收，而直接作為脫硫系統(tǒng)補(bǔ)水，個別電廠采用水質(zhì)較好的工業(yè)水對水質(zhì)要求不高的輸煤沖洗水進(jìn)行補(bǔ)充，仍有個別電廠把生活用水直接用于廠區(qū)綠化、道路澆灑。

第三，節(jié)水技術(shù)水平落后，節(jié)水治污資金不足。節(jié)水治污需要大量的資金投入，往往由于資金不足，采用的節(jié)水治污設(shè)備陳舊、處理效率低，可靠性差。

三、湖北省火電廠節(jié)水技術(shù)探討

在火電廠生產(chǎn)實(shí)踐中，節(jié)水技術(shù)不斷發(fā)展，各種新型技術(shù)層出不窮，每種技術(shù)都有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和局限性，這些技術(shù)的特點(diǎn)、適用范圍和使用條件各不相同，需要針對具體實(shí)踐情況，并經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后，選擇合適的節(jié)水技術(shù)，或?qū)⒍喾N技術(shù)結(jié)合起來使用，實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。

（一）水源節(jié)水技術(shù)

在鄂北崗地等缺水地區(qū)、江漢平原和城市周邊等水環(huán)境形勢嚴(yán)峻地區(qū)，新建、擴(kuò)建企業(yè)應(yīng)優(yōu)先利用污水再生水和其他廢水，有條件的電廠擴(kuò)建機(jī)組、優(yōu)先使用老廠排水。同時，考慮雨水收集利用，以進(jìn)一步降低耗水指標(biāo)。

例如，仙桃電廠二期（2×660MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，采用帶自然通風(fēng)冷卻塔的二次循環(huán)供水系統(tǒng)，擬于2025年投產(chǎn)，年取水量947.52萬m3）擬取用城市污水處理廠提標(biāo)后的再生水，鄂州電廠三期（2×1050MW超超臨界燃煤機(jī)組，采用帶自然通風(fēng)冷卻塔的二次循環(huán)供水系統(tǒng)，2019年投產(chǎn)，年取水量1427.64萬m3）水源取自一、二期直流循環(huán)水管等，節(jié)水效益顯著，對當(dāng)?shù)厮Y源的保護(hù)及水環(huán)境的改善意義重大，是一項(xiàng)有益的嘗試。

（二）原水處理技術(shù)

湖北省火電廠多以長江、漢江、境內(nèi)大型水庫為水源，根據(jù)區(qū)域水體水質(zhì)狀況，原水預(yù)處理系統(tǒng)宜采用技術(shù)可靠、自用水率低的高密度沉淀池工藝，澄清設(shè)備排泥水、過濾設(shè)備反洗排水經(jīng)污泥濃縮池澄清處理后，回收至預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)口。

（三）冷卻系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)

第一，湖北省原有直流冷卻火電廠以開式冷卻為主，建議有條件的直流冷卻火電廠由開式冷卻水改為閉式冷卻水。例如，陽邏電廠于2015年通過深度節(jié)水改造，實(shí)現(xiàn)外排水量由1086m3/h降至49m3/h，每年減少外排水量570.4萬m3。

第二，在循環(huán)冷卻火電廠的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的冷卻塔內(nèi)加裝除水器，減少冷卻塔的風(fēng)吹損失。從已加裝運(yùn)行的機(jī)組看，節(jié)水效果明顯。循環(huán)水系統(tǒng)采用單元制，每臺機(jī)配備2臺循環(huán)水泵，冷熱季根據(jù)氣溫不同開啟不同數(shù)量的循環(huán)水泵，降低冷卻塔蒸發(fā)及風(fēng)吹損失。

第三，二次循環(huán)冷卻系統(tǒng)采取防止結(jié)垢和腐蝕的措施，并根據(jù)水源條件（水量、水溫、水質(zhì)和水價）等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)較后選擇經(jīng)濟(jì)合理的循環(huán)水濃縮倍率，降低循環(huán)水補(bǔ)水率。濕冷機(jī)組以天然水為水源時，合理確定循環(huán)水濃縮倍率，原則上不小于5.0，采用再生水時原則上不小于3.0，減少循環(huán)水補(bǔ)充水量和排污水量。循環(huán)水系統(tǒng)的排污水可以考慮在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)、除灰渣系統(tǒng)、輸煤棧橋沖洗等系統(tǒng)綜合利用。

第四，優(yōu)化鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)預(yù)處理工藝和膜處理工藝參數(shù)，降低系統(tǒng)自用水率，鍋爐排污水經(jīng)冷卻后應(yīng)回收利用。

（四）脫硫系統(tǒng)

第一，濕法煙氣脫硫工藝應(yīng)減少使用新鮮水或淡水，盡量采用循環(huán)水排污水、化學(xué)車間反滲透濃水、處理合格的廠區(qū)生產(chǎn)和生活污水以及城市再生水。

第二，設(shè)置脫硫廢水深度處理工藝系統(tǒng)，處理后的清水回收至冷卻塔作為補(bǔ)充水，做到梯級使用。

（五）除灰渣系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)

第一，除灰系統(tǒng)配置灰儲存設(shè)施，優(yōu)先采用干除灰系統(tǒng)。如果條件許可，可采用高濃度水力除灰系統(tǒng)，并設(shè)置灰水回收和循環(huán)利用系統(tǒng)。保留水力除灰系統(tǒng)的電廠，宜采用濃漿輸送系統(tǒng)：無法采用濃漿輸送時，應(yīng)回收灰漿澄清水，循環(huán)用于水力除灰系統(tǒng)。除灰系統(tǒng)用水、灰?guī)斓孛鏇_洗水、干灰拌濕水、灰場抑塵水宜采用化學(xué)除鹽再生廢水、脫硫廢水、循環(huán)水排污水等廢水。

第二，缺水地區(qū)和條件合適的企業(yè)應(yīng)采用干式除塵、干式除灰渣及干貯灰場。采用干式除塵器的企業(yè)，粉煤灰應(yīng)盡量干除，并積極擴(kuò)大綜合利用途徑；在缺水地區(qū)宜選用鍋爐干除渣技術(shù)。

第三，濕除渣系統(tǒng)的補(bǔ)充水采用循環(huán)水排污水、工業(yè)廢水等含鹽量較高的廢水，使用前進(jìn)行下列評估及處理：首先，根據(jù)廢水水質(zhì)和系統(tǒng)過流部件的材質(zhì)對結(jié)垢、腐蝕情況進(jìn)行評估。其次，除渣系統(tǒng)產(chǎn)生的溢流水，設(shè)置專門的收集處理系統(tǒng)，經(jīng)處理后在系統(tǒng)循環(huán)回用，不外排。

（六）輸煤系統(tǒng)

輸煤系統(tǒng)的輸煤轉(zhuǎn)運(yùn)站和棧橋的地面沖洗水、煤場噴水，均采用復(fù)用水，沖洗廢水和煤場區(qū)域的雨水經(jīng)收集后集中到轉(zhuǎn)運(yùn)站的污水坑，采用污水泵輸送到煤水沉淀池中后加藥混凝沉淀，經(jīng)過沉淀后的溢流水，用水泵送至過濾裝置過濾，再通過沖洗水泵返回沖洗系統(tǒng)重復(fù)使用，作為輸煤系統(tǒng)沖洗、除塵、煤場噴灑等用水，使含煤廢水不外排。

（七）污水處理技術(shù)

加強(qiáng)鍋爐排污水、沖灰水、沖渣水、脫硫廢水、含煤廢水的收集處理，生活污水經(jīng)生化處理、含油廢水經(jīng)除油處理、工業(yè)廢水經(jīng)深度處理后，根據(jù)具體的工藝系統(tǒng)和用水需求，分級梯級使用，作為脫硫工藝用水、輸煤和灰渣系統(tǒng)補(bǔ)水、綠化用水等。

襄陽電廠于2020年完成深度優(yōu)化用水及末端廢水濃縮減量工程（第一階段），主要實(shí)施了全廠工業(yè)排水回收利用、生活污水處理設(shè)施及煤水處理設(shè)施改造升級、新建油污水處理設(shè)施和污泥處理設(shè)施、完善污水處理工藝、實(shí)現(xiàn)全廠雨污分離、改造雨水收集及排放系統(tǒng)、獨(dú)立建設(shè)污水收集及處理系統(tǒng)等工程。節(jié)水效果顯著，改造前全廠發(fā)電水耗率為1.32m3/MWh，改造后降為0.27m3/MWh。

（八）水務(wù)管理

引入數(shù)字化、信息化、智能化手段，提升電廠水務(wù)管理水平，建立全廠水系統(tǒng)關(guān)鍵水量及水質(zhì)監(jiān)測體系，對全廠各種取水、用水、排水的全過程進(jìn)行計(jì)劃、實(shí)施和監(jiān)督管理。

四、湖北省火電廠節(jié)水技術(shù)發(fā)展趨勢

湖北省火電工業(yè)節(jié)水技術(shù)進(jìn)步大體路徑為：第一，由直流用水向循環(huán)用水轉(zhuǎn)化，提高水的重復(fù)利用率，近年來擴(kuò)建或新建火電廠均為循環(huán)冷卻機(jī)組。第二，實(shí)施工藝用水節(jié)水改造，采用少用水、不用水等從源頭減量用水技術(shù)，減少用水量。第三，污水回用和資源化利用，減少用水量和排水量。第四，逐步推廣實(shí)施廢水零排放和智能用水，采用污水深度處理技術(shù)、蒸發(fā)結(jié)晶和提質(zhì)分鹽技術(shù)、數(shù)字化信息化智能化技術(shù)等，全面升級用水精細(xì)化管控。

今后新（擴(kuò)）建火電廠將堅(jiān)決貫徹執(zhí)行“上大壓小”（600MW級以上）的方針，優(yōu)先采用循環(huán)冷卻或空氣冷卻技術(shù)、優(yōu)先利用污水再生水、擴(kuò)建機(jī)組優(yōu)先使用老廠排水等，利用政策導(dǎo)向和推行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，積極引導(dǎo)火電廠節(jié)約用水。

五、結(jié)語

綜上所述，湖北省火電行業(yè)近五年用水量均值為43.73億m3，超過全部工業(yè)用水量的半數(shù)，且呈逐年增加趨勢，是工業(yè)節(jié)水的重點(diǎn)領(lǐng)域?？傮w上看，各火電廠單位發(fā)電量用水量、水重復(fù)利用率、循環(huán)水濃縮倍率等關(guān)鍵指標(biāo)基本達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，但部分火電廠由于采用的工藝系統(tǒng)或設(shè)備較落后、水務(wù)管理松懈、節(jié)水技術(shù)落實(shí)不夠等原因，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行的用水指標(biāo)和定額超出規(guī)范要求。因此，要根據(jù)自身特點(diǎn)和實(shí)際情況，從水源、原水處理、冷卻系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、除灰渣系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、污水處理回用等各環(huán)節(jié)，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后，選擇合適的節(jié)水技術(shù)，以此節(jié)水減排、節(jié)能降耗。

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作者簡介：周夢雷（1969），男，湖北省仙桃市人，本科，高級工程師，主要從事水文水資源、水環(huán)境監(jiān)測評價研究工作。