某洁能发电水资源供需平衡分析

阿里木·吐木尔

（巴音郭楞水文勘测局，新疆 库尔勒 841000）

1 概况

位于新疆某工业园区的某发电有限公司，是一家专门从事资源、能源综合利用进行余热余气科研开发、投资建设和生产经营于一体的专业性公司。为解决企业生产中产生的荒煤气综合利用问题，公司依托已建成的某洁能2×50 MW 发电项目设施，新建洁能综合利用2×135 MW 发电项目，可大大减少区域剩余荒煤气带来的环境污染，促进资源的综合利用。为确保项目顺利建设，需对其水资源供需情况进行分析。

2 可供水量分析

根据项目区所处的地理位置、地形地貌条件、水文地质单元，确定取水水源论证范围为：某工业园区。工业园现有入驻企业31 家，园区给水现状主要由两方供给：即地表水和水库供水。园区近期（2020～2025 年）取用河道地表水2086万m3／a，通过管道输送至淖毛湖水厂，由水厂向园区供给，可供水量为3528 万m3，截止目前，经水行政部门批复园区企业地表水批复水量为3070.0065 万m3，园区按照批复水量计算还有457.9935 万m3／a 的供水能力。

3 建设项目需水分析

3.1 取水水源

依据《工业园区（扩区）规划水资源论证报告书》：园区2025 年以前供水水源为河道地表水，利用水库向园区供水2087.7 万m3。远期供水水源主要为客水，近期与规划核定水量缺口部分通过进一步调整用水结构置换水量和客水解决。取水方式为通过已建的供水工程，接位于园区的输水主管线预留接口取水。

3.2 取水方案

电厂一期工程生产水取自重工业园区工业水管网，其供水水源为某县峡沟水库地表水；生活用水接自工业园区自来水管网。本期工程拟采用与一期工程相同的水源方案，生活用水从一期生活水管道上引接。为保证供水安全、提高供水保证率，拟采用生活水作备用水源。

电厂一期工程生产用水补水量为84 m3／h，从重工业园区工业水管网上引1 根DN200 钢管补水至电厂化水区及冷却塔补水；本期工程拟从重工业园区工业水管网上再引1 根DN250 钢管补水至电厂化水区及冷却塔补水。经化验，水质均符合工业生产和生活用水需求。

3.3 取水规模

根据项目生产可研方案，项目新水用水量为276.13 m3／h，日用水量为6510.84 m3／d，年取水量为189.29 万m3／a。其中：生产年用水量为169.68 万m3／a（286 天6855h 计）；生活年用水量为0.50 万m3／a；绿化年用水量为0.49 万m3／a；道路洒水年用水量为0.65 万m3／a；管网损失年用水量为8.77 万m3／a；不可预见年用水量为9.20 万m3／a。

4 用水量核定和水量平衡分析

为了严格水资源管理，提高水资源使用效益，现对企业生产用水进行核定，以确定准确的需水量。

4.1 建设项目用水环节分析

本工程汽轮机凝汽器采用直接空冷系统，主厂房及锅炉的辅机设备、脱硫系统冷却水、化水取样设备冷却水均采用循环水系统供给。工业水系统主要用户为循环冷却水系统补水、化水补水及其它杂用水。生活用水为站内生产人员日常生活用水。

4.1.1循环冷却水量

本工程按主体工艺规模2×135 MW 发电机组的需水量进行设计，机组循环冷却设备：发电机空气冷却器2 台，连续运行冷却水量为2×5000 m3／h；汽轮机油冷却器4 台（2 用2 备），冷却水量为2×2250 m3／h；凝结水泵轴承4 台（2 用2备），冷却水量为4×20 m3／h；低加疏水泵4 台（2 用2 备），冷却水量为4×20 m3／h；水环真空泵4 台（2 用2 备），冷却水量为4×20 m3／h；控制油泵站2 台，连续运行冷却水量为2×60 m3／h；给水泵稀油站4 台（2 用2 备），冷却水量为4×80 m3／h；给水泵4 台（2 用2 备），冷却水量为4×40 m3／h；给水泵电机4 台（2 用2 备），冷却水量为4×400 m3／h；引风机轴承4 台，连续冷却水量为4×80 m3／h；送风机轴承4 台，连续冷却水量为4×25 m3／h；用水量见表1。

表1 机组循环冷却用水量

循环水总水量为19000 m3／h，其中上塔水量为19000 m3／h。

4.1.2 工业用水量

（1）辅机循环冷却水（新水）

辅机冷却循环水总水量为19000 m3／h，其中上塔水量为19000 m3／h，辅机冷却塔补水量为64.8 m3／h，其中：蒸发损失14.2 m3／h，冷却塔风吹损失1.0 m3／h，冷却塔排污量48.6 m3／h。

（2）化水车间用水（新水）

化水车间主要为锅炉提供软水、脱氧水，本项目软水制备率为70%，化水车间补水量为147.25 m3／h，其中新水量为142.60 m3／h，回用水量为4.65 m3／h，损耗水量58.9 m3／h，排水量为88.35 m3／h 其排水用于锅炉补水。

（3）锅炉补水（软水）

锅炉补水量正常补水量为88.35 m3／h，其中：厂内水汽循环损失18.6 m3／h，排水量为4.65 m3／h 回用与软水制备，内部供热损失65.1 m3／h。

（4）杂用水（新水）

本工程杂用水主要为煤排补水、冲洗水、加药补水等，用水量为10.0 m3／h。

（5）脱硝系统（新水、回用水）

本工程脱硝制氮用水采用工业废水处理站处理后的回用水，用水量为70.72 m3／h，其中新水量为25.0 m3／h，回用水35.72 m3／h，循环水10.0 m3／h。（6）工业废水处理站（回用水）

本工程工业废水处理站依托一期，主要处理冷却塔排水、杂用水及锅炉排水，用水量为44.15 m3／h。

4.1.3 生活用水量

电厂定员138人，可研设计生活用水定额采用100 L／（人・d），日用水量为13.80 m3／d，每天用水8 h，用水量为1.73 m3／h，采用新水。

4.1.4 绿化用水

绿化面积为10928 m2，可研设计绿化用水定额2.5 L／（m2・d），绿化用水量平均日27.32 m3／d，每天用水10 h，用水量为2.73 m3／h，采用新水。

4.1.5 道路及广场洒水

绿化面积为12000 m2， 可研设计道路洒水用水定额3.0 L／（m2・d），道路洒水用水量平均日36.00 m3／d，每天用水10 h，用水量为3.60 m3／h，采用新水。

4.1.6 管网损失水量

可研设计管网损失用水量按生产、生活、绿化及道路洒水取用新水总量的5%计算，管网损失水量日用水量为12.36 m3／h。

4.1.7 不可预见用水量

可研设计未预见水量按生产、生活、绿化、道路洒水及管网损失水量的5%计算，不可预见用水量日用水量为12.98 m3／d。

4.1.8 消防用水量

本电厂消防给水系统分室内和室外消防系统，根据消防规范本工程室内消防水量为20 L／s，室外消防水量为20 L／s，火灾持续时间为2 h；一次消防水量为288 m3。

4.2 项目用水量核定

4.2.1 论证前后水量变化情况

本次采用夏季、冬季及年均用水量进行计算分析，冬季缺少绿化用水及道路洒水用水项后，管网损失水量比可研方案日用水量节水3.80 m3／d，年用水量节水0.11 万m3／a。管网损失水量减少，致使不可预见用水比可研方案日用水量节水3.99 m3／d，年用水量节水0.12 万m3／a。

论证方案与可研方案前后用水发生变化，总体比可研方案节水7.79 m3／d，年用水量节水0.23 万m3／a，见表2。

表2 可研与论证方案取水规模对比表

4.2.2 合理取用水量的核定

通过上述对项目设计方案提出的用水环节、用水指标分析，论证得出该建设项目年均新水用水量为275.80 m3／h，回用中水量为173.37 m3／h，循环水量为19000.0 m3／h，合计19449.17 m3／h。项目新水用水量为275.80 m3／h，日用水量为6503.06 m3／d，年取水量为189.07 万m3／a。建设项目论证方案用水情况统计表见表3。

表3 论证方案合理性用水量统计表

4.2.3 用水指标核定

（1）工程单位装机容量取水量

本工程论证方案单位发电工程取水量为275.80 m3／h，装机容量为2×135 MW（0.27GW），单位装机取水量为：

根据《取水定额—第1 部分火力发电》（GB／T 18916.1-2002）标准，单机容量小于300 MW 时，机组冷却形式循环冷却系统单位装机取水定额标准为0.88 m3／（S・GW），论证方案单位装机容量取水量符合标准。

（2）工程单位发电取水量

本工程论证方案单位发电工程取水量为275.80 m3／h，年取水量为189.07 万m3，年发电量为1282.89 GW・h（1282.89×1000MW・h）。单位装机取水量为：

根据《取水定额》（GB／T 18916.1-2002）标准，单机容量小于300 MW 时，循环冷却水供水系统单位发电取水定额标准为3.2 m3／（MW・h），可见论证方案单位发电取水量符合标准。

（3）辅机冷却水循环率

本工程冷却系统循环水量为19000 m3／h，辅机冷却塔补水量为32.4 m3／h，其中：蒸发损失24.3 m3／h，冷却塔风吹损失1.0 m3／h，冷却塔排污损失7.1 m3／h，总用水量为19064.8 m3／h。

计算公式：

式中：Rc为冷却水循环率；Vcr为冷却水循环量；Vci为冷却水总用水量，为Vcr和Vcf之和。

Vcf为冷却水取水量。

辅机冷却水循环率供热工况和纯凝工况均为：Rc=19000／19064.8=99.66%。

（4）循环水浓缩倍率

循环水浓缩倍率N 为冷却塔总损失水量与蒸发损失量和冷却塔风吹损失之和的比值，本项目冷却塔总损失水量为64.8 m3／h，蒸发损失量和冷却塔风吹损失之和为15.2 m3／h。本项目循环水浓缩倍率：N=64.8÷15.2=4.26。

满足《工业循环冷却水处理设计规范》（GB／T 50050-2017）中空冷机组循环水浓缩倍率应大于3 的规范要求。

（5）全厂复用水率

本工程冷却系统循环水量为19940 m3／h，系统内部回收利用水量为173.37 m3／h，新鲜水量为275.80 m3／h，总用水量为冷却循环水量、回收利用水量、新鲜水量之和为20389.17 m3／h，则年均全厂复用水率为：

高于我国发电工业用水重复利用率先进水平97%的标准。

（6）机组新水利用率

本工程机组设计取用新水量为275.80 m3／h，整个用水过程中循环水排污水和工业废水均经过处理后回用收再利用，生活废水排放量为1.38 m3／h。机组新水利用率为：

已达到发电行业新水利用的先进水平，符合《中国城市节水2010 年技术进步发展规划》新水利用系数80%～100%的指标要求，属国内先进水平。

（7）其它用水量核定

职工生活用水、绿化用水、道路洒水、管网损失和不可预见水量均按照当地标准或低于当地标准，计算合理。

4.3 水量平衡分析

论证后项目合理性用水水量平衡见表4，其取用水量占工业园可供水量份额很小，完全充足。

表4 论证方案年均合理性用水量计算平衡表 单位：m3／h

5 结语

经过分析探讨和用水量、用水指标核定，发电厂生产年均新水用水量为275.80 m3／h，回用中水量为173.37 m3／h，循环水量为19000.0 m3／h，合计19449.17 m3／h，耗水量270.85，年取水量为189.07 万m3／a，小于工业园区457.9935 万m3／a 的富余水量，水资源供需平衡，为项目取水审批提供了科学依据。