1 机组概况

内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司（以下简称呼伦贝尔公司）一期工程建设2台600 MW超临界直接空冷机组，2台机组分别于2010-11-20和2010-12-01投产发电，设计发电水耗为0.417 kg/kWh。全厂设有原水除铁除锰、超滤、反渗透、离子交换等水处理系统及凝结水精处理系统，同时设有工业废水、生活污水、含煤废水及脱硫废水等废水处理系统。根据设计要求，脱硫废水处理后作为干灰拌湿水消耗，其他各类废水经处理后全部回用至脱硫工艺水箱及辅机冷却水系统。

2 存在的问题及原因分析 2.1 存在的问题

目前国内外火力发电厂直接空冷机组发电综合水耗已经可以控制在0.2 kg/kWh以下，基本可以实现废水全部综合利用，接近废水零排放。而呼伦贝尔公司2台600 MW空冷机组投产后，虽然部分废水可以实现综合回用，但回用量较低，新鲜水耗量高，导致全厂发电水耗一直居高不下，既造成水源浪费，外排水也易造成环境污染。机组投产后全厂发电水耗统计情况如图 1所示。

2.2 发电水耗偏高原因分析

为了评估呼伦贝尔公司给排水系统的能效，梳理给排水流程，改变不合理的用水方式，2013年5月，呼伦贝尔公司委托西安热工研究院有限公司进行了全厂水平衡测试。测试结果显示^[1]，全厂平均发电水耗为0.38 kg/kWh，节水潜力较大。发电水耗偏高原因分析如下。

2.2.1 全厂废水未全部进行回收利用

根据初设要求，呼伦贝尔公司全厂废水（包括工业废水、生活污水、含油废水、精处理高盐酸碱废水等）经工业废水处理装置处理后应全部回用至辅机冷却水系统及脱硫工艺水系统，但在实际回用过程中，由于工业废水处理装置不具备除盐功能，酸碱再生废水（氯离子质量浓度最高可达30 g/L）回用后，造成工业废水、辅机冷却水及吸收塔浆液氯离子质量浓度均有大幅升高，出现了吸收塔浆液氯离子质量浓度超标、浆液含水率高、脱硫效率低等问题，导致废水回用率降低，新鲜水耗量增大，未回用的废水只能外排处理^[2]。

2.2.2 精处理高、低盐再生废水未实现分类、分质回用

呼伦贝尔公司精处理再生系统采用“高塔分离”技术进行阴阳树脂分离，再生用酸为盐酸，碱为氢氧化钠。设计时分离塔、阴再生罐和阳再生罐的反洗水及再生高盐酸碱废水没有分开，均通过树脂捕捉器排至地沟，进入精处理废水池内，再输送到机组排水槽，与槽内其他疏放水混合后排放至工业废水系统^[3-5]。

精处理再生一套混床树脂产生高盐废水约30 t，占全厂每天废水产生量的3%，此部分酸碱废水氯离子质量浓度约20~30 g/L，与机组排放的其他疏放水混合后，导致该部分废水水质劣化，回用至脱硫工艺水系统会造成吸收塔浆液氯离子质量浓度超标。

2.2.3 原水除铁除锰系统反洗排水未进行回收利用

原水除铁除锰过滤器的反洗水排至雨水系统，经雨水排放泵排至厂区外，既增加了外排废水量，未经处理过的废水外排也易造成环境污染。

2.2.4 雨水、工业废水、生活污水收集系统雨污未分流

雨水、工业废水、生活污水调节池通过2个溢流井互相联通。正常状态下，溢流井的闸板阀关闭，但由于全厂酸碱再生废水排至废水系统，导致溢流井的闸板阀腐蚀严重，关闭不严。当下雨时，雨水会从溢流管道流至生活污水调节池和工业废水调节池，致使工业废水和生活污水中的悬浮物大量增加，影响出水水质；当启动雨水泵时，由于溢流井闸板阀关闭不严，未经处理的工业废水和生活污水会串入雨水池，导致外排废水COD、氨氮、油类等指标超标。

2.2.5 工业废水回用水无法直接向脱硫工艺水系统补水

呼伦贝尔公司处理后的工业废水经水泵直接回用至辅机冷却水系统，未设计直接向脱硫工艺水箱补水的管路。脱硫工艺水箱补充回用水需要通过辅机冷却水排污系统进行回用，由于辅机冷却水具有一定的浓缩倍率，而且需要投加阻垢剂和杀菌剂，辅机冷却水排污水直接回用至脱硫工艺水箱将影响吸收塔中的浆液品质。

2.2.6 现有表计无法满足安全生产需要

呼伦贝尔公司地下管网全部采用直埋式布置，由于地埋管道均为秋冬季施工、回填，管材受沉降等因素的影响，随着运行时间的增长，地下管网泄漏情况经常发生，且无有效监视手段，不易发现。根据全厂水平衡测试结果，呼伦贝尔公司缺少给排水计量表计22块，发现测量精准度差的表计8块，现有流量表计无法满足公司的安全生产需要。

3 采取的节水措施 3.1 实施精处理高、低盐废水分离改造 3.1.1 可行性试验

为了分析不同水质、不同比例的废水回用至脱硫工艺水箱对吸收塔浆液的影响，对回用至脱硫工艺水箱的废水比例进行了试验。在高盐废水未分离工况下，将废水与工业水按照4：6的比例向脱硫工艺水箱回用20 d，在脱硫废水正常排放的条件下，吸收塔浆液氯离子质量浓度由11 869 mg/L逐渐上升至15 025 mg/L；当脱硫工艺水箱全部使用废水后，吸收塔浆液氯离子质量浓度持续升高，最高达19 778 mg/L。在高盐废水分离工况下，脱硫工艺水箱按40%、60%、100%的比例使用废水进行补水各15 d，最终脱硫工艺水补水全部使用废水。经过对石灰浆液密度、氯离子质量浓度、石膏含水率、脱水石膏CaCO₃质量分数等数据进行试验分析，脱硫工艺水箱全部使用中低盐废水，吸收塔浆液氯离子质量浓度波动幅度较小，浆液密度约1120 kg/m³，维持在正常范围，中低盐废水的加入并未对脱硫效率造成影响，脱硫效率仍然高于95%；脱硫副产品石膏品质未发生明显变化，石膏含水率基本保持在10%左右，脱水石膏中CaCO₃质量分数＜3%。由上述分析可知，试验期间脱硫塔脱硫效率和石膏品质未出现明显变化，脱硫设备也未发生明显腐蚀，因此，中低盐废水全部回用至脱硫工艺水系统是可行的。

3.1.2 改造方法

为了将影响废水回用的高盐废水分离出去，必须实施精处理高、低盐废水分离改造。由于精处理再生过程中反洗水、冲洗水用的是除盐水，水质较好，因此需根据不同水质进行分段梯级利用改造。具体改造方法如下：从精处理再生分离塔、阴再生塔、阳再生塔的排水母管另外接出1条排水管道，并安装1套树脂补集器，与原排水管道树脂补集器并联，在2条排水管道树脂补集器前各安装1道电动门，同时在排水母管上安装排水电导率仪，将排水电导率仪与电动门设置联锁，精处理再生过程中根据排水电导率自动切换阀门，实现高、低盐废水的自动分离排放。

将每次再生混床树脂产生的低盐废水（排水电导率＜300 μS/cm时）约200 t收集后排至工业废水处理系统，经处理合格后直接回用于脱硫工艺水系统，减少脱硫工业用水量；将再生高盐废水（排水电导率＞300 μS/cm时）排放至化学废水池临时储存，通过排水泵排至灰库进行干灰拌湿消耗，实现了精处理再生高低盐废水的分类、分质回收利用。

3.2 建立全厂水网在线监测统计系统

呼伦贝尔公司根据全厂水平衡测试数据，建立了全厂水网在线监测统计系统，加装计量表计22块，更换校验计量表计8块。全厂水网在线监测统计系统可实现对全厂水系统（主要包括全厂工业水系统、消防水系统、生活水系统、机组补水系统、工业废水系统、生活污水系统、废水回用系统等）的实时监控，并将流量测点数据全部上传至生产在线实时监控系统，实现了对全厂给排水系统水流量的在线实时监测及报警管理，便于运行人员及时发现地下管网泄漏等异常现象，有效减少管网泄漏造成的水源浪费。

4 效果分析

呼伦贝尔公司通过对全厂水平衡及废水回用的分析研究，实现了精处理高盐废水分离，高盐废水用于干灰拌湿消耗，其他中低盐废水经收集、处理后直接回用至机力通风塔和脱硫工艺水箱，真正实现了废水分类、分质综合回用。采取节水措施前、后发电水耗统计如图 2所示。从图 2可以看出，呼伦贝尔公司采取节水措施后，发电水耗由2014年的0.32 kg/kWh降至2016年的0.16 kg/kWh（月最低发电水耗降至0.1 kg/kWh），降低了50%，节水效果显著。

按照年发电量5 TWh计算，电厂每年预计可减少新鲜水耗量约850 kt，水费按3.8元/t计算，每年可以节约费用323万元，减少外排水量453 kt，节约排污费用约90.6万元（排污费按2元/m³计算），经济、环保效益显著。

5 结语

目前国家出台“水十条”，电厂废水“零排放”工作迫在眉睫。呼伦贝尔公司实施的节水措施仅针对现有设备进行改造，投资低，改造周期短、效果好，且易于实施、见效快，可以有效降低发电水耗，减少或避免外排废水，通过对高、低盐废水分段梯级利用，可以为下一步实现末端废水深度处理及废水零排放工作奠定基础。