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1、试论在陕北地区建设节水型火电厂摘 要：文章针对陕北地区的水资源短缺现状和危机及火力发电厂耗水现状，阐述了陕北地区建设节水型火电厂必要性，也是环境和经济可持续发展的必然选择。探讨了节水型电厂所采用的节水措施和可行的工艺流程，如汽轮机排汽直接空冷技术工艺，以及气力除灰、机械除渣的干除灰渣系统。介绍了工业废水、生活污水、化学废水、脱硫废水、煤水重复使用以及对城市中水回用的处理在电厂冷却用水中的利用。并对建设节水型电厂所带来的经济环境效益进行了初步分析。关键词：陕北；节水型火电厂；废水零排放；环境；经济效益On constructing saving water thermoelectric powe
2、r station in the North of Shaanxi areaLi Yu (Geographical Science and Environmental EngineeringDepartment of Baoji University of Arts and Sciences)Abstract: The article is in view of the water resources short present situation and the crisis and the thermal power plant water consumption present situ
3、ation in the North of Shaanxi area, elaborating the necessity of construction saving water thermoelectric power station in the North of Shaanxi area, which is also an inevitable choice of the environmental and the economical sustainable development. It discussed the measure of saving water and the f
4、easible technical process applied by the saving water electricity factory: such as the steam turbine exhaust direct air cooled technology craft, and the physical strength eliminates the ash as well as the machinery eliminates the dregs dryly to eliminate the ash dregs system. It also introduced the
5、reapplication of industrial waste, the sanitary sewage, chemistry waste water, the desulphurization waste water, the coal water repetition use as well as the deal of water sales commission processing in the city in the power plant cooling water .And it preliminarily analyzed the economic environment
6、al benefit which is brought to by constructing the saving water electricity factory.Key word: North Shaanxi; Saving water thermoelectric power station; Waste juicy discharges; Environment; Economic efficiency目 录1 在陕北建设节水型火电厂的必要性（4）2 建设节水型火电厂的措施（4）2.1 汽轮机排汽采用直接空冷，可节水70%.（4）2.2采用气力除灰机械除渣的干除灰渣系统，减少大量用水
7、.（5）2.3 回收利用电厂废水，实现电厂废水零排放（5）2.3.1 工业废水重复利用（6）2.3.2 生活污水重复利用（6）2.3.3 化学废水重复利用（6）2.3.4 脱硫废水重复利用（7）2.3.5 煤水重复利用（8）2.3.6 冷却水循环使用，排污水重复利用（8）2.4 合理利用中水作为电厂循环冷却水（8）2.5 加强水务管理，挖潜节水（8）3 建设节水型火电厂发经济与环境效益.（9）3.1 经济效益（9）3.2 环境效益（9）4 结论. （9）参考文献（10）谢辞（11）1 在陕北地区建设节水型火电厂的必要性我国是一个水资源匮乏的国家,虽然水资源量约为28000 亿m3,居世界第六位
8、,但人均水资源占有量约2500m3,为世界人均的四分之一1。挖掘工农业节水潜力，建立节水型经济结构，科学、合理地有效利用水资源和全面推广节水技术，使有限的水资源发挥更大的经济效益。由此提高用水效率，建立节水型电厂，降低耗水指标，以缓解我国水资源的供需矛盾是实现我国经济持续发展的必然选择。而陕北地区属于中温带干旱半干旱大陆性季风区，该地区气候特点表现为冬季寒冷,时间长；夏季炎热，干燥多风，时间短；冬春干旱少雨雪，温差大。由于深居内陆，流域降水受东南沿海季风影响弱，故降水量少，陕北榆林市，年平均降水量为402.6mm。陕北年平均天然地表径流量39.5亿m3 浅层地下水资源量28.40亿m3为陕西省
9、水资源分布最少的地区2，所以水资源短缺成为陕北地区发展的主要问题，所以在陕北地区进行节水迫在眉睫。而火电厂用水量很大,但其中一般火电厂采用的常规循环供水冷却系统的水量损失、冲灰的用水量及厂区循环水排污水的比例都很高，如果这些情况不实施一些节水措施的话，只能大大增加了对新鲜水的用量，这无疑成为缺水的陕北地区一大难题，所以在陕北地区建设节水型火电厂势在必行。陕北火电基地的神木、府谷现以有锦界电厂，国华火电厂，庆华火电厂，神华阳光火电厂，府谷清水川电厂等好几座火电厂，由于当地严重缺水的现状各火电厂根据各自厂区情况一直都在改善设备及采用合理的节水措施进行节水。2建设节水型火电厂的措施2.1 汽轮机排汽
10、采用直接空冷，可节水70%1。我国煤炭资源和水资源分布极不适应，有煤的地区往往严重缺水，有水的地方往往严重缺煤，所以可因地制宜在“富煤缺水”的陕北地区将气轮机排汽采用直接空冷的方法是火电厂节水的一个重要且有效的途径。直接空冷系统不同于常规火电湿冷机组的循环供水冷却系统（其循环水损失包括蒸发损失、风吹损失和排污损失等，约占电厂耗水量的80%）3。直接空冷系统采用翅片管式的散热器，是指汽轮机的排汽直接用空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换。直接空冷的冷源是空气，热介质是饱和蒸汽，当汽轮机排汽经排汽管道送至翅片管散热装置时，大量的冷空气被大型风机吸入通过翅片管，冷空气在散热器翅片管外侧流过，将管内蒸汽
11、的热量带走，使管内饱和蒸汽冷凝。冷凝后的凝结水由凝结水泵送至汽轮机回热系统，最后回到锅炉。为了有效地防止凝结水的过冷及结冰，在设计中采用了顺流空冷凝汽器与逆流空冷凝汽器混合配置的方式。逆流凝汽器下部与凝结水箱相连，上部通过管道与抽真空系统相连。在顺流凝汽器管束中未凝结的蒸汽及不凝结气体，通过凝结水联箱由下部进入逆流凝汽器管束中，蒸汽进一步凝结，而不凝结气体则有抽真空系统抽出。空冷凝汽器凝结水联箱中的凝结水通过管道收集于凝结水箱中，再通过凝结水泵送入凝结水系统中。此方法除有极少量泄漏损失外，几乎没有循环水损失，只需锅炉补水和其他用水，电站耗水量明显减少。空冷机组的水耗率约比同等容量的常规湿冷机组
12、低70%。陕北锦界电厂采用了4600MW的直接空冷机组，它较湿冷机组每年少用水2000万m3，为陕北“富煤缺水”地区的可持续发展留下了更大的水资源容量。2.2. 采用气力除灰、机械除渣的干除灰渣系统，减少大量冲灰用水电厂内的冲灰用水量很大，如果以1：10的灰水比，冲灰用水将占到电厂总耗水的50%4，为了节约用水并满足环保要求，厂内除灰渣系统为灰渣分除、干除干排方式，除灰渣系统的排水回收重复利用。除灰系统采用正压浓相输灰系统5。省煤器、电除尘器每个灰斗下设置一台仓泵，将收集的灰经由进料阀进入仓泵,由压缩空气通过管道将灰输送至灰库储存。灰库中干灰可通过干灰散装机直接装入飞灰罐车，也可通过湿式搅拌机
13、将灰搅拌成含水1525% 的调湿灰由卸车送至碾压灰场或填沟造田。除渣系统每台炉设1 套独立的系统。锅炉排出的渣经渣井、关断门落入水浸式刮板捞渣机内经冷却水冷却、粒化后，由刮板捞渣机连续捞出，直接排至位于捞渣机头部的渣仓暂存，渣仓的渣由运渣卸车定期运至灰场。2.3.回收利用电厂废水，实现电厂废水零排放电厂废水主要包括工业废水、生活污水、化学废水、脱硫废水、煤水等，如能对这些废水进行回收利用，将大大降低电厂的用水量，减少了对新鲜水的采用，使之发挥了大的经济效益。所以对电厂废水进行回收利用将是电厂节水的又一大重要举措。 2.3.1 工业废水重复利用 厂区工业废水和含油污水经管道收集送至工业废水处理间
14、，经处理后补入循环水系统。其流程为：工业废水调节池提升泵澄清池汽浮处理设备中间水池中间水泵无阀滤池清水池清水泵冷却水池厂区工业废水工业废水中只要去除悬浮物及降低部分COD和油就可以满足循环水补充水的要求，其中悬浮物可通过一般的凝聚、沉淀处理就可以达到回收利用的标准，含油废水可通过高效汽浮法处理。目前国内已有数家电厂采用该方法将工业废水回用于冷却水，神木国华电厂也成功采用了该方法，但该处理工艺运行管理不是很简单，回收成本也较高，但更应看到其工业废水经处理后可作为循环水的补充水源，从而直接减少了新鲜水的用量，使之发挥了大的经济效益。2.3.2 .生活污水重复利用厂区生活污水经管道收集送至生活污水处
15、理间, 经处理后补入循环水系统。其流程为：生活污水调节池提升泵一沉池缺氧池中间水池中间水泵好氧池消毒清水池清水泵冷却水池厂区生活污水二沉池快速滤池大都电厂生活污水排放量也很大，但其有机物含量不高，所以经处理可满足循环水的补充水的要求，这样大大减少了新鲜水的用量，使污水资源化。2.3.3 化学废水重复利用锅炉补给水处理系统的再生废水、凝结水处理系统的再生废水、锅炉酸洗排水、空气预热器冲洗排水、锅炉排污水等进入化学废水处理系统。锅炉补给水处理系统的再生废水及活性炭过滤器反洗排水在锅炉补给水处理系统的废水池中和后排放至灰水调节池，不进入集中化学废水处理系统。凝结水处理系统正常运行时等当量再生，其再生
16、废水是满足排放标准的，可排放至灰水调节池，故不进入集中化学废水处理系统。锅炉排污水正常情况下也是满足排放标准的，也可排至灰水调节池。当这两类废水不合格( 悬浮物高) 时，进入集中化学废水处理系统, 进行P H调整混合、凝聚澄清、最终中和等工艺处理后，排至工业废水系统。厂内非经常性排水, 包括空气预热器冲洗排水，锅炉酸洗废液，这部分水主要是瞬时流量大水质较差，含有较高的悬浮物、溶解性铁和C O D 等。这类排水经机组排水槽中转至化学水处理区的废水贮存池，在贮存池中加药，进行氧化、酸碱中和后经废水泵打入澄清池，去除悬浮物后排入工业废水系统中。处理的流程为：（加碱、酸、氧化剂、空气搅拌）机组排水槽废
17、水贮存池澄清池清水池浓缩池脱水机工业废水系统废渣汽车运走2.3.4 脱硫废水重复利用中和箱沉降箱絮凝箱澄清池出水箱浓缩池脱水机废水泥渣汽车运走打至灰水调节池加石灰浆加铁络合物加聚合物加絮凝剂加酸调整PH针对脱硫废水成分特点，处理工艺主要采用石灰中和、絮凝澄清处理，但为去除一些金属离子需加入特殊的铁络合物和聚合物药品作为辅助絮凝剂。其工艺流程为：2.3.5 煤水重复利用煤场雨水排入雨水调节池与输煤系统冲洗水一同处理后，用于输煤栈桥冲洗或煤场喷洒。其工艺流程为：调节预沉池斜管沉淀池中间水箱过滤器清水池回用水泵输煤系统冲洗水管网2.3.6 冷却水循环使用，排污水重复利用考虑到冷却水要求水温较低，故冷
18、却水采用带机械通风冷却塔的再循环供水系统。其补充水由工业废水(处理合格后)、定排掺混水提供，不足部分由工业水提供。排污水部分排至脱硫区重复利用，部分排至煤场、灰场作为冲洗水。2.4 合理利用中水作为电厂循环冷却水 电厂主要耗水在于循环水，而循环水对水质要求不高，尤其是新建电厂，可以通过优选循环水系统的材料，匹配比较恶劣水质的要求，解决水源优化问题。对于城市周边电厂，城市中水就是一个宝贵的水资源，目前有许多城市都建设了污水处理系统，花费大量的施政投入，却将处理后的水仅按照相关标准达标排放掉了，非常可惜！经过大量科学试验，城市中水经过一定的深度再生处理后，完全能够满足电厂循环水的利用。如华能北京热
19、电厂使用高碑店污水处理厂中水，就是一个成功的案例。缺水的陕北地区的各厂也正在努力向此方向发展！合理利用中水再生水源作为电厂循环冷却水，也是实现水资源有效配置、人与自然协调发展的必然要求。 2.5 加强水务管理，挖潜节水 水务管理本身也是一门科学。只有严格执行火力发电厂水量平衡导则，定期进行水平衡测试，为了便于在运行中监测和考核，加强节水管理工作，在补给水管进厂处设置流量计，在生活用水及各主要建筑物或用水车间安装水表。通过对火电厂各种设备的取、用、排、耗等水量和水质的测定，查清全厂用水状况，找出节水的潜力和方向，同时实事求是地评价火电厂的用水水平，制定出合理的发电水耗、供热水耗、锅炉补水率、灰水
20、比等定额标准，才能针对性地制定切实可行的节水技术措施和规划，使火电厂达到用水合理化和管理科学化。 3.建设节水型火电厂的经济与环境效益3.1 经济效益火电厂如果以一台300MW采用循环冷却系统的燃煤火电机组为例，按照过去的平均耗水率1.33m3/(GWs)、年运行6000小时计算，全年耗水量高达862万吨。如采用先进的节水处理技术，或者合理配置用水资源，将耗水率降至0.7m3/(GWs)，则全年可节约耗水量为408万吨3。由此可见如此可观的节水量对于严重缺水的陕北地区是相当宝贵的，如果每吨水以1-2元来计算的话，那么一台300MW的燃煤火电机就可节约408-816万元的经济投入，还减少了一大笔
21、废水排污费，收到良好的经济效益！ 3.2 环境效益由以上数据可得，通过一系列的节水措施后，电厂可大大减少了对环境新鲜水的采用，这样为缺水的陕北地区留下了很大的水资源容量，而且经过对循环水的回收利用，还免了废水对地表水系统污染，改善了水环境，逐步实现了废水“零排放”，不仅节约了用水，而且保护了环境，收到了良好的环境效益。4.结论通过一系列节水措施的实施，可逐步实现废水“零排放”，不仅节约了水资源的用水，而且避免了废水对地表水系统污染，改善了水环境，在陕北建设节水型火电厂，可为水资源如此匮乏，用水如此紧张的陕北地区留下很大的水资源容量，缓解了对水资源的用量，收到了良好的经济效益，还实现了环境与社会
22、的可持续发展。所以建设节水型火电厂是陕北火电厂的发展方向与目标。 参考文献1 王起.在富煤缺水的陕北地区建设节水型火电厂G.中国科技信息,2005,(15).2 分省水利概况G，水利规划计划网，2001.3 汪德良， 中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术 年会论文集G. 343页.2004.4 陈光灿，孙春林，火电厂废水处理及回收利用.华中电力第8卷第1期. 1995.2.5 田文华，白晓春，陕北能源基地火电厂建设中的节水策略.2004，26(4):8082. 谢 辞在此，要特别感谢卫旭东导师对我的关怀、鼓励和支持。卫老师严谨的治学态度、高尚的学术风范以及高深的专业知识造诣都给了我诸多教益，这些都会使我受益终生。在此谨向卫老师表示我最衷心的感谢和最诚挚的敬意！以及各位同学的帮助，让我得以顺利完成这篇毕业论文。感谢答辩组对我论文的考核，如果可以得到各位老师的认可将对我的学习和工作给予极大的鼓励。你们客观的评价和建议我将牢记在心，在今后的发展中扬长避短，更加努力的严格要求自己。再次感谢卫旭东导师及各位老师同学的帮助，谢谢！
