摘要：笔者通过整理近年来湖北省火电行业用水量及主要用水指标，结合实地调查，指出火电厂节水方面存在的主要问题，提出适应实际情况的节水技术措施，分析节水技术发展路径和趋势，旨在促进湖北省火电行业节约用水管理和节水技术推广，以供参考。
关键词：湖北省；火电厂；用水指标；节水
DOI：10.12433/zgkjtz.20240751
水资源分布不均、人均水资源量偏低是基本水情，鄂北岗地资源性缺水、江汉平原水质性缺水、部分地区工程性缺水等矛盾突出，水资源短缺、水污染严重、水生态环境恶化等问题成为制约经济社会发展的因素，节约用水是解决水资源短缺、水环境污染问题的根本途径。湖北省政府部门及社会各界高度重视节约用水，强力推进节水型社会建设、节水型城市建设、节水型企业、节水型机关建设等工作。火电厂无疑是工业节水的重点，推广节水技术、加强水务管理是火电厂节水的根本途径。
一、湖北省火电厂概况
湖北省现有火电厂65家。根据湖北省统计局2022年度统计数据，全省火电厂装机2890.51万kW，年发电量为1591.4亿kWh，占湖北省2022年发电总量的53.29%。二十世纪投产机组装机容量多为300MW级及以下、主机冷却方式以直流冷却为主，二十一世纪以来投产机组装机容量一般为600MW级以上、主机冷却方式基本采用二次循环冷却。取水水源主要为长江、汉江等主要江河以及漳河、陆水、浮桥河等大型水库。
二、湖北省火电厂用水指标
（一）湖北省火电厂用水量
根据2018～2022年度《湖北省水资源公报》统计数据，火电行业年用水量呈逐年增加趋势，均值为43.73亿m3，如表1所示。火电用水量占全省总用水量均值的13.9%、占全省工业用水量均值的51.7%，超过工业用水量的半数。直流式火电厂用水量均值为42.16亿m3、循环式火电厂用水量均值为1.57亿m3，直流式、循环式用水量占比分别为96.4%、3.6%，直流式火电厂用水量占绝对多数。
（二）湖北省火电厂用水指标分析
根据《水利部关于印发钢铁等十八项工业用水定额的通知》《中华人民共和国国家标准取水定额第1部分：火力发电》《节水型企业火力发电行业》《发电厂节水设计规程》《湖北省工业行业用水定额第1部分：火力发电》等现行规范、标准要求，依据湖北省各火电厂设计资料和运行情况，对火电厂单位发电量用水量、水重复利用率、循环水浓缩倍率等关键用水指标进行评价分析。
1.单位发电量用水量
直流火电机组单位发电量用水量一般为70～
80m3/MWh，基本满足《湖北省工业行业用水定额第1部分：火力发电》要求，但部分直流机组单位发电量用水量高达100m3/MWh以上。
循环火电机组单位发电量用水量一般为1.5～2.0m3/MWh，满足《湖北省工业行业用水定额第1部分：火力发电》要求，也满足《水利部关于印发钢铁等十八项工业用水定额的通知》通用值要求，部分机组单位发电量用水量达到先进值，甚至领跑值要求。
2.水重复利用率
各火电厂循环冷却水排污水回用率基本达到90%以上，部分机组达到98%以上，例如，蒲圻电厂二期为98.0%、汉川电厂四期为98.05%、仙桃电厂为98.2%、鄂州电厂为98.4%。各厂废水回用率基本达85%以上，少部分机组在75%～85%之间。
3.循环水浓缩倍率
近年来，新建火电厂循环水浓缩倍率一般达到5.0～7.5，例如，大别山电厂二期浓缩倍率为7.5、荆门电厂浓缩倍率为6.5、仙桃电厂浓缩倍率为6.0等，部分老旧机组为5.0以下，但均达到4.0以上。
（三）存在的主要问题
尽管绝大部分新扩改建电厂从设计、施工及运行管理等环节考虑了节水问题，逐步安装先进设施设备、引进先进节水技术，并取得了良好的节水效果，但从全省火电行业实际调查情况看，节水方面仍存在以下普遍性问题：
第一，水务管理不够重视，电厂水务管理粗放。部分电厂在投产运行以后对节水、污废水处理装置是否能正常运行、处理效果等方面的管理要求偏低；部分电厂长期没有开展水平衡测试，少数电厂用水无定额，用量不计数；部分老旧电厂在锅炉供水和冷却系统中存在漏损和泄漏，埋地管网年久失修，跑、冒、滴、漏、溢现象严重。
第二，分质供水实施不严格，设备或系统用水来源不合理。部分电厂未对脱硫设备冷却水进行回收，而直接作为脱硫系统补水，个别电厂采用水质较好的工业水对水质要求不高的输煤冲洗水进行补充，仍有个别电厂把生活用水直接用于厂区绿化、道路浇洒。
第三，节水技术水平落后，节水治污资金不足。节水治污需要大量的资金投入，往往由于资金不足，采用的节水治污设备陈旧、处理效率低，可靠性差。
三、湖北省火电厂节水技术探讨
在火电厂生产实践中，节水技术不断发展，各种新型技术层出不穷，每种技术都有独特的优点和局限性，这些技术的特点、适用范围和使用条件各不相同，需要针对具体实践情况，并经过经济技术比较后，选择合适的节水技术，或将多种技术结合起来使用，实现节约资源、保护环境的目标。
（一）水源节水技术
在鄂北岗地等缺水地区、江汉平原和城市周边等水环境形势严峻地区，新建、扩建企业应优先利用污水再生水和其他废水，有条件的电厂扩建机组、优先使用老厂排水。同时，考虑雨水收集利用，以进一步降低耗水指标。
例如，仙桃电厂二期（2×660MW超超临界燃煤发电机组，采用带自然通风冷却塔的二次循环供水系统，拟于2025年投产，年取水量947.52万m3）拟取用城市污水处理厂提标后的再生水，鄂州电厂三期（2×1050MW超超临界燃煤机组，采用带自然通风冷却塔的二次循环供水系统，2019年投产，年取水量1427.64万m3）水源取自一、二期直流循环水管等，节水效益显着，对当地水资源的保护及水环境的改善意义重大，是一项有益的尝试。
（二）原水处理技术
湖北省火电厂多以长江、汉江、境内大型水库为水源，根据区域水体水质状况，原水预处理系统宜采用技术可靠、自用水率低的高密度沉淀池工艺，澄清设备排泥水、过滤设备反洗排水经污泥浓缩池澄清处理后，回收至预处理系统进口。
（三）冷却系统优化技术
第一，湖北省原有直流冷却火电厂以开式冷却为主，建议有条件的直流冷却火电厂由开式冷却水改为闭式冷却水。例如，阳逻电厂于2015年通过深度节水改造，实现外排水量由1086m3/h降至49m3/h，每年减少外排水量570.4万m3。
第二，在循环冷却火电厂的循环冷却水系统中的冷却塔内加装除水器，减少冷却塔的风吹损失。从已加装运行的机组看，节水效果明显。循环水系统采用单元制，每台机配备2台循环水泵，冷热季根据气温不同开启不同数量的循环水泵，降低冷却塔蒸发及风吹损失。
第三，二次循环冷却系统采取防止结垢和腐蚀的措施，并根据水源条件（水量、水温、水质和水价）等因素，经技术经济较后选择经济合理的循环水浓缩倍率，降低循环水补水率。湿冷机组以天然水为水源时，合理确定循环水浓缩倍率，原则上不小于5.0，采用再生水时原则上不小于3.0，减少循环水补充水量和排污水量。循环水系统的排污水可以考虑在湿法烟气脱硫系统、除灰渣系统、输煤栈桥冲洗等系统综合利用。
第四，优化锅炉补给水处理系统预处理工艺和膜处理工艺参数，降低系统自用水率，锅炉排污水经冷却后应回收利用。
（四）脱硫系统
第一，湿法烟气脱硫工艺应减少使用新鲜水或淡水，尽量采用循环水排污水、化学车间反渗透浓水、处理合格的厂区生产和生活污水以及城市再生水。
第二，设置脱硫废水深度处理工艺系统，处理后的清水回收至冷却塔作为补充水，做到梯级使用。
（五）除灰渣系统优化技术
第一，除灰系统配置灰储存设施，优先采用干除灰系统。如果条件许可，可采用高浓度水力除灰系统，并设置灰水回收和循环利用系统。保留水力除灰系统的电厂，宜采用浓浆输送系统：无法采用浓浆输送时，应回收灰浆澄清水，循环用于水力除灰系统。除灰系统用水、灰库地面冲洗水、干灰拌湿水、灰场抑尘水宜采用化学除盐再生废水、脱硫废水、循环水排污水等废水。
第二，缺水地区和条件合适的企业应采用干式除尘、干式除灰渣及干贮灰场。采用干式除尘器的企业，粉煤灰应尽量干除，并积极扩大综合利用途径；在缺水地区宜选用锅炉干除渣技术。
第三，湿除渣系统的补充水采用循环水排污水、工业废水等含盐量较高的废水，使用前进行下列评估及处理：首先，根据废水水质和系统过流部件的材质对结垢、腐蚀情况进行评估。其次，除渣系统产生的溢流水，设置专门的收集处理系统，经处理后在系统循环回用，不外排。
（六）输煤系统
输煤系统的输煤转运站和栈桥的地面冲洗水、煤场喷水，均采用复用水，冲洗废水和煤场区域的雨水经收集后集中到转运站的污水坑，采用污水泵输送到煤水沉淀池中后加药混凝沉淀，经过沉淀后的溢流水，用水泵送至过滤装置过滤，再通过冲洗水泵返回冲洗系统重复使用，作为输煤系统冲洗、除尘、煤场喷洒等用水，使含煤废水不外排。
（七）污水处理技术
加强锅炉排污水、冲灰水、冲渣水、脱硫废水、含煤废水的收集处理，生活污水经生化处理、含油废水经除油处理、工业废水经深度处理后，根据具体的工艺系统和用水需求，分级梯级使用，作为脱硫工艺用水、输煤和灰渣系统补水、绿化用水等。
襄阳电厂于2020年完成深度优化用水及末端废水浓缩减量工程（第一阶段），主要实施了全厂工业排水回收利用、生活污水处理设施及煤水处理设施改造升级、新建油污水处理设施和污泥处理设施、完善污水处理工艺、实现全厂雨污分离、改造雨水收集及排放系统、独立建设污水收集及处理系统等工程。节水效果显着，改造前全厂发电水耗率为1.32m3/MWh，改造后降为0.27m3/MWh。
（八）水务管理
引入数字化、信息化、智能化手段，提升电厂水务管理水平，建立全厂水系统关键水量及水质监测体系，对全厂各种取水、用水、排水的全过程进行计划、实施和监督管理。
四、湖北省火电厂节水技术发展趋势
湖北省火电工业节水技术进步大体路径为：第一，由直流用水向循环用水转化，提高水的重复利用率，近年来扩建或新建火电厂均为循环冷却机组。第二，实施工艺用水节水改造，采用少用水、不用水等从源头减量用水技术，减少用水量。第三，污水回用和资源化利用，减少用水量和排水量。第四，逐步推广实施废水零排放和智能用水，采用污水深度处理技术、蒸发结晶和提质分盐技术、数字化信息化智能化技术等，全面升级用水精细化管控。
今后新（扩）建火电厂将坚决贯彻执行“上大压小”（600MW级以上）的方针，优先采用循环冷却或空气冷却技术、优先利用污水再生水、扩建机组优先使用老厂排水等，利用政策导向和推行技术标准，积极引导火电厂节约用水。
五、结语
综上所述，湖北省火电行业近五年用水量均值为43.73亿m3，超过全部工业用水量的半数，且呈逐年增加趋势，是工业节水的重点领域。总体上看，各火电厂单位发电量用水量、水重复利用率、循环水浓缩倍率等关键指标基本达到现行规范标准要求，但部分火电厂由于采用的工艺系统或设备较落后、水务管理松懈、节水技术落实不够等原因，导致实际运行的用水指标和定额超出规范要求。因此，要根据自身特点和实际情况，从水源、原水处理、冷却系统、脱硫系统、除灰渣系统、输煤系统、污水处理回用等各环节，经过经济技术比较后，选择合适的节水技术，以此节水减排、节能降耗。
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作者简介：周梦雷（1969），男，湖北省仙桃市人，本科，高级工程师，主要从事水文水资源、水环境监测评价研究工作。
