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F3581C1-S01-23华能段寨煤电一体化项目电厂一期2x1000MW工程初步设计阶段第12卷全厂水量平衡及节水措施专题报告中国电力工程顾问集团西北电力设计院2009年6月西安批准：审核：校核：设计：目录1．前言2．工程概况3．水源条件4．工程设计主要原则5．电厂各系统用、排水要求及各系统节约用水研究6．全厂水务管理设计方案及节水措施7．水量平衡设计结果8．结论1前言本工程地处我国缺水地区，从国民经济可持续发展和电力建设长远规划要求出发，应在工程设计中合理选择水源，优化水资源的合理配置，突出节约用水，降低耗水指标，力争将本工程建成节水、节能及环保型电厂。本专题报告将论述在华能段寨煤电一体化项目电厂一期2x1000MW工程设计中全厂水量平衡，采用的节水措施，先进的节水技术，成熟的节水新工艺等，具体内容论述如下。2.工程概况本工程系新建电厂。本期建设规模为2×1000MW级超临界空冷汽轮电机组，规划容量为6×1000MW机组，厂址留有再扩建的条件。华能段寨电厂一期（2×1000MW）工程拟建设2×1000MW级国产燃煤空冷超超临界空冷机组，主机采用直接空冷系统，小机采用间接空冷系统，同步建设烟气脱硫、脱硝设施，计划于2010年4月开工，两台机组计划于2012年6月、2012年9月分别建成投产。电厂年利用小时数为5500小时。本期工程的供水水源为段寨井田疏干水和天桥水源地岩溶水。3水源条件电厂的补给水水源为段寨煤矿井田疏干水和天桥水源地岩溶水。段寨煤矿井田疏干水年可供水量约165.418×104m3，占电厂用水量495.6×104m3的33.38%，且供水水质不符合电厂的锅炉用水对水质的要求，矿井疏干水收集后必须经过处理，达到相应水质要求后，方可作为电厂锅炉补给水水源。因此，段寨煤矿井田需对其疏干水进行处理后，方可作为电厂部分水源。矿井疏干水不能满足电厂的全部用水需求，必须有补充及备用水源。天桥水源岩溶水分配给陕西的水量为21.6×104m3/d（2.5m3/s），天桥水源即使作为电厂的独立供水水源，满足电厂取水量495.6×104m3/a的要求，也只占分配给陕西水量的6.29%，考虑2010年岩溶水规划的所有主要用户时，取水量也只占可开采量的17.4%；天桥水源地的水质较好，作为电厂工业和生活用水的供水水源，均能符合要求。因此，天桥岩溶水作为电厂的补充水源和备用水源是可行的，也是可靠的。4工程设计主要原则（1）为满足节水要求，本工程主机冷却系统采用直接空冷方案设计；（2）小机冷却系统采用带自然通风冷却塔的母管制间接冷却系统；（3）辅机冷却水采用带机械通风冷却塔的再循环扩大单元制供水系统；（4）采用可靠的节水措施，提高水的重复利用率，最大限度的减少补给水用量，使电厂的用水指标达到国家规定的0.12m3/s.GW以内，并尽可能降低；（5）除灰系统采用正压浓相气力除灰、干灰输送方案；（6）采用可靠的节水措施，提高水的重复利用率，最大限度的减少补给水用量，使电厂的各项耗水指标低于（优于）国家对新建空冷电厂提出的最新要求；（7）在设计中立足将本工程建成环保型电厂，合理利用电厂排水，在安全、可靠、经济的前提下实现电厂废水在正常工况下的零排放；（8）发电厂的水务管理要贯彻于电厂的设计、建设及运行各阶段，其设计应在保证发电厂安全、经济运行的前提下，合理选择节水方案；（9）根据电厂各排水点的水量及水质情况及对国家有关规范对回用水水质要求，合理确定各排水系统及污、废水处理设计方案。5电厂各系统用、排水要求及各系统节约用水研究5.1辅机冷却系统5.1.1辅机冷却系统用水辅机冷却系统用水对水温有要求，要求夏季进水水温≤33℃，辅机冷却水采用带机械通风冷却塔的再循环扩大单元制供水系统。辅机冷却水量见表5-1。表5-1辅机冷却水量表序号机组容量（MW）辅机冷却水量(m3/h)空压机冷却水量(m3/h)总冷却水量(m3/h)11×10003100240334022×1000620048066805.1.2辅机冷却水系统的耗水是指机械通风冷却塔的蒸发损失、风吹损失及排污损失。夏季工况：冷却塔蒸发损失58m3/h，风吹损失7m3/h，排污损失390m3/h。年平均工况：冷却塔蒸发损失47m3/h，风吹损失7m3/h，排污损失390m3/h。5.2主厂房区域工业用、排水空压机冷却水：用水量480m³/h，用水对水温有要求，由辅机冷却水系统供给，循环使用。5.3厂内其它工业用、排水5.3.1制氢站：用水量30m³/h，进水要求冷却水，由工业水供给，排水补给辅机冷却水系统。5.3.2油罐及燃油泵房冷却水：用水量夏季20m3/h,年平均11m3/h为含油废水，排水回收处理后作为作辅机冷却水系统的补充水。5.4化学系统用、排水2X1000MW机组用水量所需生水量为153m³/h，用水水质要求为工业水。其含盐量高的排水用于脱硫系统用水，低含盐量的排水处理后回用做辅机冷却水系统的补水。5.5干灰、渣加湿用水：用水量为78m3/h，采用辅机冷却水系统排水。5.6干灰场喷洒：用水量为23m3/h，采用处理后脱硫废水。5.7输煤系统冲洗：水量约为6m3/h，采用辅机冷却水系统排水，排水输送至煤矿工业场地统一处理。5.8输煤系统喷洒、除尘：水量合计约为2m3/h。系统损失水量由辅机冷却水系统排污水补充。5.9脱硫系统用水：共需水量380m3/h，其中40m3/h为工业用水，用于真空泵用水及脱硫塔除雾器冲洗水；其余部分工艺用水可采用辅机冷却水排污水及反渗透排水。5.10冲洗汽车及地面等清洁用水，水量暂按10m3/h，排水回收处理后作为作辅机冷却水系统的补充水。5.11主厂房地面冲洗水，水量暂按10m3/h，排水回收处理后作为作辅机冷却水系统的补充水。5.12生活用水：厂区生活水量按10m3/h，排水经处理后回用作为绿化用水。5.13绿化用水：用水量约为6m3/h，采用处理后的生活污水。5.14未预见水量：按80m3/h计。6全厂水务管理设计方案及节水措施6.1水量平衡主要设计原则水量平衡设计的主导思想是在投资增加不大的前提下节水，系统可靠、经济、便于运行，水量平衡的主要设计原则制定如下：（1）提高水的重复利用率，采用梯（递）级供水方式。（2）本期工程采用国产1000MW超超临界燃煤直接空冷机组，主机冷却系统按照直接空冷系统设计，小机冷却系统按照间接空冷系统设计。（3）辅机冷却水采用带机械通风冷却塔的再循环扩大单元制供水系统。（3）采用干式除灰、干式除渣。（4）全厂污废水设回用处理系统，将污废水资源化，再次回用。6.2水量平衡设计方案根据各用水点对水质的要求，采用梯（递）级供水方式，即当上一级排水水质能满足要求时，经简单处理后，可作为下一级的供水水源，全厂主要设两套二级供水系统。6.3主要节水措施（1）本工程主机冷却采用直接空冷系统。（2）采用干式除渣，干式除灰系统本工程采用干式除渣，除灰系统，仅需要少量的加湿用水，采用辅机冷却系统的排污水。（3）将全厂排水资源化并重复利用。（4）根据全厂排水条件，采用如下三种方式重复利用：a)循环使用：排水经降温后或直接仍用于原工艺流程，如厂区辅机冷却水。b)梯（递）级使用：做到“废”尽其用。c)全厂各类废水处理后综合利用：生活污水处理后用于厂区绿化；含盐量与原水变化不大的工业废水（淡水）处理后作为辅机冷却系统的补充水。（5）分类收集全厂污废水全厂各类污、废水采用分流制。为实现梯（递）级供水和重复利用目标，设立工业废水中水管道系统，同时设单独的生活污水下水道。从设计入手，将污废水根据其水质和处理难度分类，使污废水的收集、处理和回用落到实处。（6）采用经济合理可靠的污废水处理工艺a)含油污水和含有部分颗粒杂质的工业废水（淡水）进行集中工业废水处理，采用油水气浮分离处理工艺，去除废水中的油污及颗粒杂质。油水气浮分离处理已在国内许多电厂使用，处理工艺简单，效果较好。b)生活污水采用生物接触氧化处理工艺系统。该处理工艺70年代初发展于日本，并逐渐成熟完善，80年代初引入我国市政行业的小型生活污水处理系统，80年代末首次在大同电厂投运，并取得较好的运行效果。目前在国内大部分新建电厂中采用。该处理工艺适用于中等负荷（BOD5＝80～200ppm）的生活污水，耐冲击负荷能力强，适应进水BOD5和进水量变化较大的情况，出水水质较为稳定。（7）加强水务管理a)在各供水系统的出水干管及主要用水支管上安装水量计量装置，对各主要工艺系统进行监督管理，严防跑、冒、滴、漏、溢流现象的发生。b)加强水务管理和节水的宣传力度，提高全厂人员的节水意识，制定切实可行的规章制度，将水务管理作为电厂运行考核的一项重要指标，使各项节水措施最终得以落实。7水量平衡设计结果采用上述水量平衡设计方案及相应可靠的节水措施后，折合百万千瓦耗水指标为夏季0.10m³/s，电厂机组在没有增加较大投资和运行难度的条件下，实现了年平均耗水量最小的目标。补给水量见表7-1.表7-12×1000MW机组补给水需水量表序号项目需水量m3/h回用水量m3/h耗水量m3/h备注1机械通风冷却塔蒸发损失47（58）047（58）0.71%（0.871%）2机械通风冷却塔风吹损失7070.1%3机械通风冷却塔排污损失3903900辅机冷却水排污水用于除灰用水、输煤栈桥冲洗和脱硫工艺用水等4制氢站冷却水303005锅炉补给水补水15365886脱硫工业用水404007主厂房等地面冲洗水10828汽车及灰库地面冲洗10829燃油泵房冷却水10100序号项目需水量m3/h回用水量m3/h耗水量m3/h备注10油罐、油泵房冷却及冲洗水1（10）1（8）0（2）11未预见水量8008012工业废水处理系统耗水60613生活用水量106414脱硫工艺用水38025355采用辅机冷却水排污水和锅炉补给水高含盐排水15脱硫废水处理系统耗水20216干灰加湿用水70070采用辅机冷却系统排污水和脱硫系统排水17干渣加湿用水80818灰场喷洒用水2302319输煤系统除尘用水202采用辅机冷却水系统排污水20输煤系统冲洗用水60621厂区绿化及浇洒道路用水606采用生活污水处理后的水22用水量小计1291（1311）583（590）708（721）23用水量708（721）注：1、括号外数值为全年平均用水量,括号内数值为夏季用水量。水量平衡图,见F3581C1-S01-03图。全厂用水指标、耗水,排水指标见表7-2。表7-22X1000MW超临界空冷机组耗水,排水指标一览表项目矿井疏干水天桥岩溶水用水指标全厂年平均用水量（m3/h）188520708全厂夏季最大用水量（m3/h）188533721全厂废水排放量（m3/h）000全年用水量（万m3）131.6364495.6夏季百万千瓦耗水量(m3/s.GW)0.02610.0740.10注：1、机组年运行按照7000小时计算。目前国内最新的有关用水指标如表7-3。表7-3电厂耗水指标要求一览表序号项目空冷机组百万千瓦耗水(m3/s.GW)1国家电力公司电规总院1999年推荐燃煤电厂设计耗水指标0.182国家电力公司2001年7月制定的《国家电力公司火电厂节约用水管理办法》规定的耗水指标≤0.23《火电厂节水技术导则》规定的新建耗水指标0.13～0.24本工程机组折合百万千瓦耗水指标2x1000MW：夏季：0.108结论通过对电厂各工艺系统对用水量、用水水质的要求，以及各工艺系统排水水质的分析研究，在满足国家环保要求和保证电厂长期、安全、经济地运行的前提下，对全厂水量进行平衡和采取安全、可靠和经济合理的节水措施后，本工程2×1000MW机组的夏季补给水需水量为721m3/h，百万千瓦夏季耗水指标0.10m3/s.GW，实现了年平均耗水量最小的目标。正常工况下厂区废水排放为零的零排放目标，各项节水措施落实可靠、经济合理、便于实施运行。