近年來(lái)，河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院針對(duì)河北省水資源嚴(yán)重缺乏、制約電力擴(kuò)建的嚴(yán)峻情況，積極開(kāi)展火力發(fā)電廠節(jié)水技術(shù)研究，在除灰系統(tǒng)節(jié)水、城市污水作為循環(huán)水補(bǔ)充水、大型火電廠廢水“零排放” 等設(shè)計(jì)與研究方面取得了進(jìn)展，節(jié)水效果明顯，具有顯著的環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 1 除灰系統(tǒng)節(jié)水技術(shù)研究與應(yīng)用 　　1.1 研究立項(xiàng)背景 　　除灰系統(tǒng)節(jié)水技術(shù)研究于1995年應(yīng)用于馬頭發(fā)電總廠，應(yīng)用前該廠因缺水機(jī)組曾被迫停運(yùn)，而除灰系統(tǒng)因耗水量大，#1～#7爐排向儲(chǔ)灰場(chǎng)的灰渣漿總量為3 339.2 m3/h，灰水比約為1.28～30，加重了灰場(chǎng)的負(fù)擔(dān)，有時(shí)灰場(chǎng)水位高達(dá)4 m，嚴(yán)重威脅著灰場(chǎng)大壩的安全。1993年因灰場(chǎng)漏水造成淹地約133 hm2，因賠償造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失?；覉?chǎng)附近的農(nóng)民為了撈取爐渣和漂珠，擅自改排灰水流向，造成灰場(chǎng)多處塌方，增加了灰場(chǎng)的維護(hù)費(fèi)用。為了節(jié)約用水，保證安全、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，1992年在該廠#8爐擴(kuò)建中，為使水利資源得到保障，對(duì)除灰系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)水改造設(shè)計(jì)研究。 　　1.2 方案的擬定與優(yōu)化 　　由于振動(dòng)篩能將灰渣進(jìn)行分除，濃縮池能將低濃度灰漿制成較高濃度的灰漿,其溢流水回收后，能直接再循環(huán)用于電廠除灰系統(tǒng)，在廣泛調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)該廠除灰系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題，進(jìn)行了多種方案比較。 　　a. 將#1～#7爐的除塵器全部由水膜除塵器改為電除塵器，除灰系統(tǒng)采用水封式攪拌器——高架溜槽——離心式灰渣泵。這種方案系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，灰水比可以達(dá)到1:10左右，而且除塵器的除塵效率也可提高。但是，將7臺(tái)爐的除塵器都改為電除塵器，其費(fèi)用和場(chǎng)地均受到限制；再則，這種改造影響正常運(yùn)行的設(shè)備較多，改造周期長(zhǎng)，很難成為現(xiàn)實(shí)。 　　b. 采用灰渣分除——濃縮池——容積式灰漿泵方案。這種系統(tǒng)可使灰水比達(dá)到很高的程度，一般可在1.2左右。該方案是高濃度水力除灰系統(tǒng)的典型方案，濃縮池及其它設(shè)備、設(shè)施均為獨(dú)立建設(shè)，與原有設(shè)備及系統(tǒng)除了管道接口外，其它牽扯很少。但是對(duì)于電廠來(lái)說(shuō)，采用此方案必須更換輸灰管道。因?yàn)榛宜疂舛冗^(guò)高（若為1:2），灰漿流量將銳減，即使計(jì)入#8爐的灰渣量， 全廠總灰漿量由一根原有（DN500）的管道輸送，其管內(nèi)漿體流速只有0.5 m/s，遠(yuǎn)低于規(guī)定的1 m/s。灰漿流速過(guò)低會(huì)造成灰渣在管內(nèi)的沉積，無(wú)法正常運(yùn)行。如果將原有管道廢除，更換為2根D-N350 的管道，將增加投資2 000萬(wàn)元左右，很難實(shí)現(xiàn)。再加上容積式灰漿泵對(duì)入口進(jìn)漿顆粒有嚴(yán)格的要求，維護(hù)費(fèi)用比較高。故不作推薦方案。 　　c. 采用灰渣分除——濃縮池——離心式灰渣泵方案。這種方案可利用原有的3條輸灰管道（DN500），不僅改造工作量小，而且減少一次性投資。經(jīng)濃縮后的全廠#1#8爐灰漿流量約850　m3/h（其灰水比按1.6.6計(jì)算），采用一根原有的管道輸送，則管內(nèi)流速為1.2 m/s，對(duì)于輸送這樣的灰渣漿，采用離心式灰渣泵輸送，是完全可以滿足的，故將該方案作為推薦方案。 　　1.3 除灰系統(tǒng)技術(shù)改造效果 　　馬頭發(fā)電總廠對(duì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試和記錄，結(jié)果令人滿意。這次改造的主要特點(diǎn)如下。 　　a. 節(jié)水效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。年節(jié)水近2 000 萬(wàn)t，年增收節(jié)支約1 000多萬(wàn)元。另外，還節(jié)約#8機(jī)基建費(fèi)1 400萬(wàn)元。本項(xiàng)目計(jì)劃投資3 200萬(wàn)元，實(shí)際投資1 800萬(wàn)元，2 a內(nèi)即可收回全部投資。 　　b. 合理選用水灰比，利用原有的輸灰管道，減少了工程費(fèi)用。 　　c. 將低濃度灰渣漿，通過(guò)灰渣分除站內(nèi)的設(shè)備和設(shè)施，使灰渣分除，提高了灰漿濃度，減少了排向儲(chǔ)灰場(chǎng)的灰渣漿流量，達(dá)到了節(jié)約用水、減少爐渣對(duì)管道磨損的目的。管內(nèi)漿體流速由原來(lái)的2.3 m/s（不含#8爐的灰渣漿流量）減小為1.2 m/s（含#8爐的灰渣漿流量）。輸灰管道由原來(lái)兩運(yùn)行一備用，變?yōu)橐贿\(yùn)行兩備用。 　　d. 該設(shè)計(jì)采用了漂珠引流管，將分布于2個(gè)濃縮池內(nèi)的漂珠自動(dòng)收集在0 m地面上的漂珠撈取池中。與國(guó)內(nèi)其它配有濃縮池的電廠相比，采用該設(shè)計(jì)減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、改善了工作條件、減輕了環(huán)境污染、提高了漂珠收集率，更主要的是人身安全及文明生產(chǎn)獲得足夠的保障。 　　e. 簡(jiǎn)化系統(tǒng)節(jié)支增效。該設(shè)計(jì)將四點(diǎn)放水環(huán)行管改為一點(diǎn)放水直排系統(tǒng)。改造后的實(shí)踐證明：簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，節(jié)約630 mm×8 mm的焊接鋼管約230 m，節(jié)省材料及安裝費(fèi)共約27.3萬(wàn)元，同時(shí)降低了施工難度、減少了施工量、加快了施工進(jìn)度。 　　f. 選好設(shè)備保安全。 首先對(duì)振動(dòng)篩進(jìn)行了多方調(diào)查，在選用新型多級(jí)慣性振動(dòng)篩的基礎(chǔ)上，又對(duì)振動(dòng)篩入口前的分流段、第一級(jí)篩面等進(jìn)行了局部改造。實(shí)踐證明改造后的振動(dòng)篩與型號(hào)類似的振動(dòng)篩相比，提高了工作的穩(wěn)定性、可靠性和使用壽命。 　　g. 系統(tǒng)布置緊湊合理，占地少。對(duì)于1 050 MW的馬頭發(fā)電總廠來(lái)說(shuō)，灰渣分除場(chǎng)地占地面積僅為1 hm2，與其它同類電廠相比，少占地0.267 hm2以上。 　　h. 濃縮池采用了先進(jìn)的防滲漏措施，做到了濃縮池底部無(wú)滲漏，保證了布置在濃縮池底部的設(shè)施（如變壓器、印刷廠、汽車庫(kù)等）安全使用。 　　1.4 其它應(yīng)用 　　2001年又將除灰系統(tǒng)節(jié)水技術(shù)研究成果應(yīng)用于興泰發(fā)電有限責(zé)任公司，水灰比由過(guò)去的1.13降低到1:3，每年可節(jié)約地下水1 384 萬(wàn)t，節(jié)約水費(fèi)1 660.8 萬(wàn)元， 同時(shí)可提取5000 t漂珠及25 萬(wàn)t渣，全年創(chuàng)造效益1 860多萬(wàn)元，不僅達(dá)到了節(jié)水節(jié)電的目的，而且由于灰渣綜合利用保護(hù)了環(huán)境。  2 城市污水作為循環(huán)水補(bǔ)充水的研究與應(yīng)用 　　2.1 研究立項(xiàng)背景 　　城市污水作為循環(huán)水補(bǔ)充水的研究應(yīng)用于邯鄲熱電廠。隨著工業(yè)熱負(fù)荷的增加和部分小機(jī)組退役，邯鄲熱電廠于1993年開(kāi)始進(jìn)行以大代小技術(shù)改造工程可行性研究工作，1994年經(jīng)上級(jí)主管部門審查批準(zhǔn)建設(shè)2臺(tái)200 MW抽凝機(jī)組，配2臺(tái)670 t/h超高壓自然循環(huán)燃煤汽包爐。 　　循環(huán)水補(bǔ)充水采用滏陽(yáng)河河水為第一水源，由于滏陽(yáng)河流量不能滿足電廠以大帶小改造后用水量的97%，地下水又禁止開(kāi)采，把邯鄲市東污水處理廠的二級(jí)處理出水作為電廠循環(huán)水補(bǔ)充水的第二水源。 　　2．2 水質(zhì)變化規(guī)律的調(diào)研及檢測(cè)試驗(yàn) 　　利用城市污水作為電廠循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充水，在我國(guó)電力系統(tǒng)中尚屬試驗(yàn)研究階段，近幾年雖然很多電廠循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充水水源按城市污水設(shè)計(jì)，但是還沒(méi)有一座電廠正常運(yùn)行的先例。目前，我國(guó)對(duì)城市污水水質(zhì)成分及水質(zhì)變化規(guī)律還未徹底掌握，尤其是污染項(xiàng)目。另外，滏陽(yáng)河水也受到上游工業(yè)和生活污水的污染，污染程度已相當(dāng)嚴(yán)重,其COD、游離NH3以及尚未明確的重金屬和磷含量都較高，含鹽量、有機(jī)物等含量都與污水廠出水類似，懸浮物和色度比污水廠出水還差。但污水廠出水水量較大，水質(zhì)較穩(wěn)定，污水回用和一水多用又是節(jié)約用水的唯一途徑，也是工業(yè)用水水源的發(fā)展方向。故邯鄲熱電廠循環(huán)水處理系統(tǒng)立足于使用受污染的水，要求采用兩種水質(zhì)都可以運(yùn)行。在技術(shù)方案上立足于對(duì)城市污水的處理，才能使電廠有備無(wú)患，長(zhǎng)期安全可靠使用。 　　為了確保機(jī)組安全運(yùn)行，根據(jù)以上兩種水源的水質(zhì)特點(diǎn)和機(jī)組對(duì)循環(huán)冷卻水質(zhì)的要求，首先對(duì)城市污水和河水進(jìn)行了水質(zhì)污染源及水質(zhì)變化規(guī)律的收資、調(diào)查和1 a的原水水質(zhì)檢測(cè)，通過(guò)對(duì)水源的分析研究，結(jié)合國(guó)內(nèi)外污水處理的經(jīng)驗(yàn)確定了幾個(gè)污水深度處理方案，并于1996年由河北省電力公司邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)知名水處理專家對(duì)方案進(jìn)行了3次專題論證。在此基礎(chǔ)上，初步擬定了循環(huán)水補(bǔ)充水處理方案,然后再通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)優(yōu)選水處理流程、設(shè)備、藥品和凝汽器管材等，尤其對(duì)殺菌滅藻劑和澄清過(guò)濾設(shè)備等進(jìn)行了多種設(shè)備和多種運(yùn)行工況的優(yōu)選。因?yàn)槲鬯械挠袡C(jī)類污染物、菌藻類、膠體物質(zhì)，可以在系統(tǒng)中生長(zhǎng)、繁殖、聚集后形成有機(jī)粘泥，對(duì)金屬直接產(chǎn)生腐蝕或分解后產(chǎn)生腐蝕物質(zhì)，這些物質(zhì)以溶解的或不溶解的膠體、懸浮狀顆粒等存在于水中，此時(shí)水中的懸浮物已不是一般概念的懸浮物，去除這些有機(jī)類懸浮物的難度比較大，處理效果也不容易穩(wěn)定，所以，動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)的優(yōu)選對(duì)循環(huán)補(bǔ)充水處理方案的確定是致關(guān)重要的。為此進(jìn)行了如下動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)項(xiàng)目。 　　a. 兩種水源水質(zhì)檢測(cè)1 a。 　　b. 循環(huán)水阻垢劑篩選試驗(yàn)。 　　c. 殺菌劑的選擇試驗(yàn)。 　　d. 凝汽器管材選擇和耐腐蝕性能試驗(yàn)。 　　e. 循環(huán)水系統(tǒng)中粘泥試驗(yàn)。 　　f. 循環(huán)補(bǔ)充水石灰處理工藝系統(tǒng)選擇試驗(yàn)。 　　g. 循環(huán)水系統(tǒng)綜合效果評(píng)價(jià)試驗(yàn)。 　　2．3 循環(huán)水處理系統(tǒng)的確定 　　通過(guò)調(diào)查研究和專題論證，參考國(guó)外污水回用處理經(jīng)驗(yàn)，以及水處理方案、設(shè)備優(yōu)化和水處理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)選，最后確定采用石灰處理系統(tǒng)。所以確定循環(huán)補(bǔ)充水處理方案為殺菌、石灰、凝聚、澄清、加酸、過(guò)濾系統(tǒng)，其具體流程為： 　　城市污水 → 污水池（或滏陽(yáng)河水） → 升壓泵 → 加次氯酸鈉殺菌 → 機(jī)械加速泥渣懸浮澄清池（池內(nèi)加高純度石灰乳、聚合鐵和助凝劑） → 加酸 → 變孔隙濾池 → 清水池 → 循環(huán)水補(bǔ)充水泵 → 循環(huán)水補(bǔ)水池 → 循環(huán)水系統(tǒng) 。 　　循環(huán)冷卻水處理采用加酸、加水質(zhì)穩(wěn)定劑和加殺菌劑處理，循環(huán)冷卻水濃縮倍率2～2.5。 　　2．4 循環(huán)水處理系統(tǒng)運(yùn)行效果 　　自1998年9月開(kāi)始調(diào)試并投運(yùn)以來(lái)，至今已經(jīng)運(yùn)行3 a左右。運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理， 　　設(shè)備運(yùn)行正常，出水水質(zhì)穩(wěn)定，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。對(duì)澄清池的設(shè)計(jì)、泥渣層的設(shè)置、 　　藥劑加入位置的確定和濾池濾料粒徑、比重的優(yōu)選正確、合理。實(shí)際運(yùn)行出水達(dá)到的水質(zhì)指 　　標(biāo)為：pH值為8～9，懸浮物2～10 mg/L，Ca2+30～150 mg/L，Cl-≤150 mg/L，PO3-4＜0.5 mg/L，氨氮＜0.1 mg/L，SO3-4≤300 mg/L，COD＜1 mg/L。 　　從上述數(shù)據(jù)可以看出，該設(shè)計(jì)的循環(huán)水處理系統(tǒng)實(shí)際出水水質(zhì)指標(biāo)基本上滿足了循環(huán)水處理的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，濁度去除率達(dá)90%以上，COD去除率達(dá)到50%，總磷去除率≥ 95%，其結(jié)論如下。 　　a. 運(yùn)行結(jié)果說(shuō)明，城市污水經(jīng)二級(jí)污水處理和殺菌、凝聚、石灰澄清、過(guò)濾深層處理后作為電廠循環(huán)水的補(bǔ)充水是可行的。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，出水質(zhì)量達(dá)到回用水使用標(biāo)準(zhǔn)。 　　b． 機(jī)械加速澄清池、變孔隙濾池選型和凝聚劑、阻垢劑選用及加入方式應(yīng)由動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)確定。殺菌劑投加位置應(yīng)大于2處。 　　c. 城市污水的回用為一水多用、減少環(huán)境污染開(kāi)辟了新的途徑。 　　d． 城市污水深度處理系統(tǒng)采用石灰處理在技術(shù)上是可行的，運(yùn)行費(fèi)用比較低，不會(huì)帶來(lái)新的環(huán)境污染。因此，邯鄲熱電廠循環(huán)水補(bǔ)充水采用城市污水具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。 3 大型火電廠廢水零排放技術(shù)研究與應(yīng)用 　　3．1 研究立項(xiàng)背景 　　廢水零排放技術(shù)研究應(yīng)用于西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司（4×300 MW機(jī)組），屬國(guó)家電力公司重大科技攻關(guān)項(xiàng)目之一。按原設(shè)計(jì)一期工程，工業(yè)廢水達(dá)到地面水三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后，排入黃壁莊水庫(kù)。隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人口發(fā)展用水的需求，黃壁莊水庫(kù)由農(nóng)灌水源改為城市生活飲用水源，河北省、石家莊市環(huán)保局發(fā)文要求，禁止電廠繼續(xù)向黃壁莊水庫(kù)排放工業(yè)廢水。因此，在二期工程設(shè)計(jì)中，必須對(duì)廠區(qū)廢水處理、一水多用，循環(huán)使用實(shí)現(xiàn)廢水不外排以達(dá)到廢水零排放的技術(shù)進(jìn)行研究。 　　3.2 技術(shù)方案的擬定與優(yōu)化 　　3.2.1 水量平衡的形成 　　準(zhǔn)確的水量平衡是實(shí)現(xiàn)電廠零排放的關(guān)鍵，因此在確定廢水處理方案之前，應(yīng)首先掌握全廠供、排水的水量、水質(zhì)，以利于廢水通過(guò)治理達(dá)到重復(fù)利用。通過(guò)對(duì)電廠調(diào)查了解、實(shí)際測(cè)試做出了比較切合實(shí)際的水量平衡，為廢水處理方案的確定奠定了基礎(chǔ)。 　　3.2.2 廢水處理方案的優(yōu)化 　　根據(jù)水量平衡，在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上優(yōu)選了4個(gè)方案：石灰+反滲透，濃縮倍率4高方案;弱酸+反滲透，濃縮倍率4高方案；石灰+反滲透，2低2高方案；弱酸+反滲透，2低2高方案。 　　前2個(gè)方案設(shè)計(jì)思路是：使#1～#4機(jī)組循環(huán)冷卻水均高濃縮倍率運(yùn)行，其循環(huán)排污水經(jīng)反滲透處理后供給鍋爐補(bǔ)給水，系統(tǒng)內(nèi)的污水用于除灰。其優(yōu)點(diǎn)是：循環(huán)水濃縮倍率高，節(jié)水方便；出水水質(zhì)好；反滲透出水代替深井水；國(guó)內(nèi)有石灰和弱酸類似系統(tǒng)的運(yùn)行業(yè)績(jī)。其缺點(diǎn)是：占用場(chǎng)地大；循環(huán)水處理容量大，年運(yùn)行費(fèi)用高；基建投資大；反滲透處理需做試驗(yàn)。 　　后2個(gè)方案設(shè)計(jì)思路是：為減少處理設(shè)備數(shù)量和基建投資費(fèi)用，處理方案采用循環(huán)冷卻水兩種濃縮倍率運(yùn)行，即#1、#2機(jī)組低濃縮倍率運(yùn)行，其循環(huán)排污水經(jīng)處理后供給#3、#4機(jī)組的循環(huán)補(bǔ)給水。#3、#4機(jī)組的循環(huán)冷卻水高濃縮倍率運(yùn)行，其循環(huán)排污水用以除灰。其優(yōu)點(diǎn)是：基建投資低，占用場(chǎng)地少；循環(huán)水處理容量小，運(yùn)行費(fèi)用低；循環(huán)水濃縮倍率高，節(jié)水明顯；低濃縮倍率的循環(huán)排放水可外排用于農(nóng)灌，設(shè)計(jì)已考慮必要條件下的外排農(nóng)灌措施。其缺點(diǎn)是：國(guó)內(nèi)沒(méi)有類似系統(tǒng)的運(yùn)行業(yè)績(jī)；處理效果需做動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)。 　　經(jīng)過(guò)河北省電力公司評(píng)審，同意采用2低2高方案。隨后對(duì)弱酸、石灰和石灰泥渣的利用進(jìn)行了充分的調(diào)研和更深一步的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。