​ 电厂化学部分水务中心设计研究及优化专题报告

电厂化学部分水务中心设计研究及优化专题报告

宋震方

中国电建集团江西省电力设计院有限公司 江西省 南昌市330096

【内容摘要】 本专题对“水务中心”设施布置及功能进行介绍，并针对联合布置与常规分散布置进行了技术经济比较，水务中心简化和优化了电厂水务系统流程、有效的减少土地使用面积4800m2； 减少了重复配置，节省一次性投资；优化了人力资源配置，每年节省人工费用，并可实现电厂水务管理和运行监控集成化、功能化的目标，符合电力建设工厂化、模块化的设计发展方向。解决传统电厂水处理主要系统设备分散、管理困难等难题，提高电厂运行管理水平。

1 前 言

中电投分宜电厂扩建工程规划容量2×660MW+2×1000MW，本期工程建设2×660MW超超临界燃煤发电机组，同步安装建设烟气脱硫脱硝装置。本期机组负荷性质为基本负荷，并具备调峰运行功能。机组运行方式为定—滑—定方式。本期机组发电设备年利用小时数按5000小时设计。

传统电厂设计时仅考虑系统设置功能，水处理设施通常是以服务对象为中心进行布置，如锅炉补给水处理设施靠近汽机房布置，循环水处理车间一般与循环水泵房毗邻，工业废水处理设施的布置偏于一隅，脱硫废水深度处理设施布置于脱硫岛内等。随着压缩电厂建设占地、统一运行维护管理、减员增效等需求增强，功能单一、分散的设施已经无法满足现代化电厂管理和运行的需要，而且随着新兴技术的发展和应用，电力建设正逐步向工厂化、模块化方向发展。系统简化、投资节约、安装快捷、安全稳定、易于维护、功能整合、管理集中必然是发展的趋势。

根据《火电工程初步设计管理导则》“成熟先进、安全可靠、造价合理、节能环保”的原则，本工程以设计优化目标和电厂建设发展方向为主导，将全厂水系统纳入统一的水务中心管理，实现取、用、排、耗水的全过程控制。根据相关工艺系统特点，集合全厂水处理系统设备，形成以原水预处理、锅炉补给水处理、工业废水处理为核心，工艺联合布置相结合，管理、服务相对集中的联合建构筑物——水务中心。

2 水务中心设计原则及系统优化

2.1 水务中心设计原则

水务中心的设置不仅仅是联合建构筑物的简单集合，应该是以系统及流程的优化为基础，取消传统的系统设计边界，设立全流程的水务管理系统，各子系统实现功能化，做到系统简化、投资节约。本工程的水务中心系统流程如下：

2.2 系统优化

2.2.1 全流程的水处理系统

2.2.1.1 原水预处理系统

原水预处理是通过混凝、澄清处理等工艺，除去水中一定量的悬浮物、有机物及胶体等，满足后续处理系统的进水要求。

原水预处理主系统由下列部分组成：

1）混凝澄清系统；

2）清水（工业水）贮存系统

3）综合水泵房系统；。

原水预处理系统流程：取水泵絮凝沉淀池工业消防水池全厂工业水用户；

污泥处置系统流程：絮凝沉淀池排泥→污泥池→排泥泵→浓缩池→排泥泵→脱水机→汽车外运。

2.2.1.2 锅炉补给水处理系统

锅炉补给水处理是通过过滤及除盐处理，生产出合格的除盐水。

系统由下列部分组成：

1）超滤过滤系统（兼生活水处理系统）；

2）一级除盐系统；

3）混床除盐系统；

4）压缩空气系统（用于水务中心区域仪表和阀门等用气）

锅炉补给水处理系统流程：净水站→过滤器→清水箱→清水泵→自动反冲洗过滤器→超滤(UF)装置→超滤水箱→超滤水泵→一级保安过滤器→一级高压泵→一级反渗透(RO)装置→一级淡水箱→一级淡水泵→阳离子交换器→阴离子交换器→混床 →除盐水箱→除盐水泵→主厂房。

2.2.1.3 工业废水处理系统

废水集中处理系统收集和处理电厂产生的各项化学废水，包括锅炉补给水处理系统排水、凝结水精处理系统排水等经常性的废水和锅炉化学清洗排水、锅炉空气预热器及锅炉烟气侧冲洗排水等非经常性的废水，使其出水水质达标准后排放或进行综合利用。

工业废水集中处理系统由下列部分组成：

1）废水曝气氧化系统；

2）废水pH调整及凝聚澄清系统；

3）废水最终中和系统；

工业废水集中处理系统流程：废水→废水贮存池→pH调整槽→絮凝槽→反应槽→斜板澄清池→最终中和池→清净水池→复用或排放。

污泥处置系统流程：斜板澄清池排泥→排泥泵→脱硫废水处理系统。

2.2.1.4 生活水处理系统

生活水处理系统用于处理全厂生活用水，去除水中的杂质如悬浮物、细菌等，满足生活用水的要求。

生活水处理系统由下列部分组成：

1）过滤系统（与锅炉补给水超滤系统共用）；

2）生活水贮存系统；

生活水深度处理系统流程：工业水（水源为地表水时）→过滤器→超滤→生活水箱→生活变频水泵泵组→生活水用户。

2.2.2 加药系统

电厂中运行维护工作量较大的工作为加药系统，加药系统药剂的配置需要人工进行，如果系统集中设置，将节约大量的人力，使运行维护更加高效，同时利于药品的管控。由各水处理工艺系统流程可知，原水预处理系统、锅炉补给水处理系统、工业废水处理系统以及脱硫废水深

度处理系统中均存在加药子系统。

度处理系统中均存在加药子系统，各系统投加药剂如下：

	药品使用系统
药剂名称	原水预处理系统	锅炉补给水处理系统	工业废水处理系统
杀菌剂：10NaClO	√	√	√
絮凝剂：FeCl3≥41%液态	√		√
助凝剂：聚丙烯酰胺：浓度为4%	√		√
脱水剂聚丙烯酰胺：浓度为4% ，液态	√		√
31%HCl		√	√
40%NaOH		√	√
阻垢剂，液态		√
还原剂NaHSO3：固态		√

根据以上表格可以看出，而原水预处理、工业废水处理系统均需投加絮凝剂、助凝剂，且药品相同，可设置公用的加药子系统，配置统一的絮凝剂和助凝剂溶液箱，为两个系统设置相应的加药计量泵。

锅炉补给水处理酸碱系统可以和工业废水处理系统酸碱系统合并，设置统一的酸碱贮存罐，工业废水及深度处理系统仅设置相应的加药计量泵满足加药要求。加药系统优化后，储罐数量减少，药品集中管理，优化系统设置。

2.2.3 统一水储存及分配系统

工业废水处理系统仅在酸洗、启动和事故状态下有大量废水，设置约6000m³水池，预留二期扩建3000m³水箱位置，以达到节约占地的目的和减少投资。原水预处理后专门设置锅炉补给水系统用水泵，使锅炉补给水处理系统水量和水压稳定，减少了缓冲水箱设置。将工程中废水贮存池、工业消防水池等布置尽量集中，便于土建的大面积开挖，有利于土建施工。

2.2.4 排放、回收和复用系统

由于锅炉补给水处理预处理系统中过滤器排水和超滤系统浓水及反洗排水水质仅悬浮物超标，则可以收集送至原水预处理站作为原水进行处理。锅炉补给水处理系统酸碱再生废水等可以送至工业废水处理站进行集中处理，将废水池及废水泵与工业废水处理站合并设置，将节约投资和运行费用，减小占地。锅炉补给水处理反渗透浓水压力较高，可以直接送至复用水池进行复用，无需设置浓水池和浓水泵。

2.2.5 化验室

《火力发电厂试验、修配设备及建筑面积配置导则》DL/T 5004-2010中明确化学实验室担负着整个电厂的水、煤、油及氢气的化学监督和在线化学分析仪表的校验工作，而环境监测站是通过对火电厂污染物实施检测，反映火电厂的排污现状。电厂各分析主要功能如下：

a) 水务分析试验室的主要分析对象为水、煤、油；

b) 环保监测站的主要分析对象为水、气、尘、声、磁；

c) 脱硫试验室的主要分析对象为水、气；

d) 劳动安全及工业卫生监测站分析对象为水、气、油、声、磁等。

由于水务分析试验室的分析项目多，仪器设备功能齐全，因而可以将其他化验室迁至水务分析试验室成立化验中心。化验中心汇集了运行化验、环保监测中心、劳动安全与工业卫生监测等试验室的功能，按分析项目分类，设有水分析、油分析、环保化验室、劳动安全中心等，负责全厂的水务、环境及劳动安全及工业卫生等方面监督。煤分析集中设置在输煤综合楼燃料智能化系统。

3 水务中心设施布置及功能

水务中心布置由原水预处理系统、锅炉补给水处理车间及化验中心、工业废水处理系统设施等组成，可以满足电厂原水预处理、锅炉补给水处理、全厂工业废水处理以及全厂化验、化学监督的要求，将几大功能整合，优化工艺布置。整个区域布置于总平面辅助车间区，从西至东，依次为原水预处理站、工业废水处理设施、锅炉补给水处理车间以及化验中心。

工业废水处理系统

锅炉补给水处理系统

化验中心

水

原水预处理系统

务中心具体布置可见40-FA07781C-H-06图。

3.1 原水预处理系统设备布置

原水预处理站布置于水务中心西面，室外设置有5×600t/h絮凝沉淀池、2×1500m³工业消防水池，工业水泵、消防泵等布置在泵房内。泵房旁设置有脱水间。絮凝剂及助凝剂加药装置布置于工业废水池上加药中心，同时也向工业废水处理系统加药，达到简化系统，节约投资目的。

3.2 锅炉补给水处理系统设备布置

水处理车间布置于水务中心东面，由于场地限制，考虑建构筑设置和扩建需要，锅炉补给水车间一次建成，车间内部预留二期设备布置场地，做到设备尽量集中有序布置，减少扩建场地需求。水处理车间为三列式布置，将高度较高的离子交换器和过滤器等布置于第一列，车间跨距6.5m，梁下弦标高9.5m。第二列布置有膜处理设备，车间跨距6.5m，梁下弦标高5m米，第三列布置有泵房、加热间以及楼梯间，车间跨距为6.5m，梁下弦标高5m，整个处理车间占地面积约1300m

²。此布置利用设备高度和系统功能进行多列布置，功能区明确并减少了土建工程量，有利于运行维护和运行环境改善。水处理车间室外布置压缩空气储罐、生活水箱、清水箱、超滤水箱、一级淡水箱、除盐水箱、废水贮存箱等，室外预留1×3000m³除盐水箱位置。酸碱加药设施布置于工业废水处理站酸碱库，膜加药及清洗布置于工业废水处理站废水池加药中心，利用废水池上空间，达到药品集中管理目的和节约占地。

锅炉补给水车间膜清洗废水将直接排放至工业废水贮存池，而超滤浓水以及过滤器反洗废水将排至室外废水池贮存区域，用泵送至原水处理站处理设施进口，一级反渗透浓水直接排至复用水池复用。整个锅炉补给水处理设施工艺优化，达到节约用水、节约占地目的。

3.3 工业废水处理系统设备布置

工业废水处理站设有约6000m³废水非经常性废水贮存池和预留1×3000m³废水贮存箱，废水池上设有酸碱库、膜加药车间、废水泵风机间、斜板澄清池、三联箱等，工业废水处理站污泥送至脱硫废水处理站污泥系统进行处理。

工业废水处理用凝聚剂、絮凝剂加药泵布置在加药中心原水预处理加药间内，工业废水处理加酸碱泵布置于废水池上酸碱库，锅炉补给水处理系统膜设备加药装置也布置于废水池上。

3.4 生活水处理设备布置

生活水采用锅炉补给水处理系统超滤出水，节约生活水过滤系统，200m³生活水箱布置于水务中心室外，而生活水泵组和消毒设施布置于水务中心锅炉补给水生活水间内。

3.5 加药系统设备布置

工业废水处理系统、原水预处理系统用凝聚剂、絮凝剂加药泵布置于絮凝加药间内；锅炉补给水处理系统膜设备加药装置，工业废水处理系统和锅炉补给水处理系统酸碱储存及加药装置均布置于酸碱库中；絮凝加药间及酸碱库均位于工业废水系统工业废水池上方，有效的利用水池上部空间，更好的节约占地。

3.6 化验中心

化验中心布置于锅炉补给水车间东面紧挨锅炉补给水车间，综合楼共两层。一层长50.5米，宽7.5米，单层净空4m，设有控制室、配电间、环保劳安化验室等；二层长63.5米，宽7.5米，单层净空3.5m，设有办公室、天平室、更衣室、药品存放间、色谱仪器分析室、色谱气瓶间、油分析室、水分析室等。

控制室将原水预处理系统、锅炉补给水处理系统、工业废水处理系统就地操作员站合并，设置水务中心控制站，直接提供至全厂辅网控制。

3.7 水务配电、控制中心

设置水务中心控制电子间，布置于水务中心化验楼零米，电子间将原水预处理系统、锅炉补给水处理系统、工业废水处理系统等就地操作员站合并，直接提供至全厂辅网控制。

设置水务配电中心，布置在化验中心零米，为水务中心所有用电装置配电。

4 水务中心与传统常规布置比较

4.1 化验中心与传统化验楼进行比较

化验中心的设置改变传统的各试验室分开布置的形式，避免了仪器及人员的重复设置，具有如下优点：

(1) 化验室的合并，降低了设备投资，节约了设备占地，同时也减少了运行人员。

序 号	试验室名称	试验室占地 m2	设备费用 万元	化验人员
1	水务分析试验室	288	194	7
2	环保监测站	100	50	1
3	劳动安全及工业卫生监测站	60	25	1
4	上述化验室总和	448	269	8
6	化验中心	328	~230	6

从上表可知化验中心比原各室验室总面积节省了120m²，土建费用减少约20万元，仪器设备投资减少了39万元，一次性投资节省约59万元。化验人员减少了2人，一年的人工工资可节省12万元左右。

(2) 化验设备集中，提高了各仪器设备的利用率。

4.2 水务中心布置与传统常规系统布置进行比较

1）占地面积及建筑体积：在常规设计中，原水预处理系统、锅炉补给水处理系统及工业废水处理各自成一体，有独立的占地。

常规布置中，原水预处理系统设置有泵房、加药间、配电间、控制间等。

锅炉补给水处理系统设有水处理车间、泵房、废水收集池及废水泵、控制室、配电室等。

工业废水处理站对经常性工业废水及非经常性工业废水集中处理，处理合格后送至复用水系统。工业废水处理系统在常规设计中通常3×2000m³水贮存池、三联箱、斜板澄清池、最终中和池、清水池及污泥浓缩脱水系统。为满足工艺设备、电控部分的要求，设置配电间，加药间、酸碱计量间、风机间等。

早期投运的电厂常规布置方案如下

原水预处理系统

锅炉补给水处理系统

工业废水处理系统

本工程为最大限度节约利用水资源，根据系统工艺要求、设备特点，优化系统和设备布置，设置水务中心，达到系统简化、功能统一、节约占地和投资目的。将常规设计和水务中心优化布置进行对比如下：

常规设计					水务中心
	原水预 处理系统	锅炉补给水 处理系统	工业废水 处理系统	合计
占地面积（1）	～6600m2	～3300m2	～4100m2	～14000m2	～9200m2
建筑物体积	～1874	～14000m3	2115m3	～18000m3	～12500m3
（1）未计入常规设计中由于分开布置而增加的道路面积 （2）由于采用了水务中心，各个系统之间联络沟道、管道将也减少，本工程量未考虑。

由上表可知，水务中心占地面积及建筑物体积较常规布置设计分别减少4800m²和5500m³，较大的节约土建建设一次性投资。

2）工艺部分：全流程的水务管理系统，系统流畅、简捷，无重复设置和备用，缩短了管道流程，减少了电缆长度，避免了重复设置，减少了初投资，也优化了工艺，减少了运行费用。

5 结 论

通过以上优化设计及比较，可以看出本工程水务中心的设计，既有效的简化了系统、减少了设备，又减少了土地使用面积4800m²及建筑物体积5500m³，还减少运行管理人员2人，不仅节约了投资，还达到了减员增效的效果。设置水务中心具有功能齐全、管理集中等特点，符合电力建设工厂化、模块化的设计发展方向，也是现代化管理运行的需要。