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燃煤电厂水处理系统建设新模式—"水岛"EPC模式

电力行业节能环保公众服务平台 2020-02-13 15:09:29

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【摘 要】为适应新的环保及节能减排要求、降低投资及运行成本,燃煤电厂水处理系统建设出现了一种新模式——"水岛"EPC建设模式。就当前常规建设模式的不足和"水岛"模式理念、特点、方案措施及经济效益等进行了阐述,工程实践证明:"水岛"EPC建设模式具有投资省、运行成本低、管理维护简便、环保效益良好等优点,较常规模式优势显著,备受各大发电集团青睐,正逐步推广实施。 

【关键词】燃煤电厂;水处理系统;"水岛";工程总承包;


当前,水处理技术日新月异,其工程建设模式推陈出新。为适应新的环保及节能减排要求,提高水资源综合利用率,降低成本,国内各大发电集团已陆续开始采用多水合一布置的“水岛”工程总承包(EPC)建设。“水岛”通过采取多水合一布置,并在全厂水系统路径整体优化基础上,通过技术优选、中心集中控制等,充分实现水处理系统投资省、运行成本低的目的〔1〕

1、燃煤电厂水处理系统工程建设现状及发展趋势

目前,火力发电厂的水处理系统包括原水预处理、锅炉补给水处理、凝结水精处理、循环冷却水处理以及污废水(包括工业废水、脱硫废水、含煤废水、含油废水及生活污水)处理等,各水处理系统在设计院分属水工、化水、环保专业工作范围,按各专业习惯分别进行总体或详细设计,分段招标,由多家公司进行核心单元设计、系统或设备供货、指导安装和指导调试等。这种方式存在以下不足:

(1)水处理系统分属不同专业,总体规划性较弱,导致对全厂整个水系统平衡考虑不够充分;各系统工艺路线相关性较差,系统配置水平不一致。

(2)各单元系统布置分散,公用设施的重复建设现象较普遍,比如现场分析化验设施、化学药品贮存投加设施、污泥处理等,既增加了投资,又不便于运行管理,并且多种类化学药品和多区域分布可能带来了更大的安全环境风险。

(3)系统设计、设备选型供货、安装调试分由不同主体完成,无统一责任主体;为规避风险和降低成本,各环节裕度、标准、要求不统一,无法实现项目的最佳性价比。

随着国家对环保及节能减排要求逐步提高和水资源匮乏的现实,燃煤电厂对水系统“零排放”更加重视。且各大发电集团为节省投资、降低运行成本,电厂水系统建设更趋于以水资源综合利用为目的的将“净水站/中水深度处理站+化水车间+废水处理车间”(简称“三水合一”)、或“净水站+化水车间+循环冷却水处理车间+废水处理车间”(简称“四水合一”)联合集中布置,独立成岛,以总包方式建设。其中国电、华电、中电投集团率先将电厂水系统以“水岛”EPC模式进行工程建设,并正在逐步推广〔2, 3〕

2、燃煤电厂“水岛”理念

“水岛”就是将燃煤电厂从水源净化、过程水处理到废水处理及回用整个全过程作为一个整体进行统筹规划、独立成“岛”。

“水岛”EPC总包建设是以技术作支撑,通过水系统网络结构优化、水平衡核算控制、水处理工艺优选等措施,将电厂的取/制水、用水、排水处理回用等环节综合统筹规划,实现少取、节能、废水“零排放”的目标;以EPC总包建设为手段,将全厂各水处理系统有机结合、分别适度集中布置,通过设计、选型、施工、调试、试运行全过程精细化管理,在保证工程质量前提下,缩短建设周期,降低工程造价和运行成本。因此,“水岛”EPC总包建设是市场竞争的需要,也是企业实现更快更好发展的重要选择。“水岛”网络结构见如图 1所示。

1 “水岛”网络结构

3、燃煤电厂“水岛”EPC工程建设特点

(1)对水处理系统进行了总体统筹规划,优化水系统路径,强化各水处理系统阶梯性、工艺流程的相关性,统一了相关技术标准、要求和配置水平,方便了检修维护管理。

(2)相关单元系统尽量集中布置,有效地减少了公用设施的重复建设,降低了各系统间运行能耗,有利于水资源的综合、重复利用,为水系统节水减排奠定了坚实基础。

(3)通过中央控制系统进行集中管理,为企业实现减员增效、标准化管理创造了有利条件。

(4)从源头优化设计,各环节沟通、衔接更顺畅,通过加强专业化管理,可以进一步提高资源配置和使用效率,实现项目综合效益最大化,降低投资和运行成本。

4、“水岛”方案措施

(1)水系统路径优化。在不大量增加投资的前提下,优化水系统路径,节水减排,实现废水“零排放”,增加效益,减轻环保压力。

(2)水处理技术优选。目前,大多数水处理技术成熟,处理工艺多样,但从经济、环保角度可选择更优的水处理技术,使其高效、废水后续利用更轻松。

(3)稳定提高循环水浓缩倍率。目前,设计单位提出的循环水浓缩倍率均按传统的极限碳酸盐硬度法考虑,这种方法是一种粗略的近似判断法,没有考虑腐蚀与结垢的协同作用,误差较大。故一般循环水浓缩倍率都选得比较保守。可以采用饱和指数和稳定指数计算其浓缩倍率,并采用循环水动态追踪技术,稳定提高循环水浓缩倍率,大量减少补水量和排水量。

(4)通过“水岛”管控网进行水系统集中控制。常规电厂的水网是将几个主要水系统的设备集中起来控制,水单元之间通过控制软件实现了简单的数据传递。“水岛”集中控制系统将生产控制系统和信息管理系统结合,既能完成常规的过程控制,又能进行岛内信息处理,通过水平衡管理技术对整个水系统的水量平衡进行分析、指导控制,从而实现水系统安全稳定运行。

(5)“多水合一”布置。将原分散布置的原水预处理、综合泵房、锅炉补给水处理、非经常性废水处理、生活污水处理及复用水系统进行集中布置,可减少同类设备、构筑物的重置率,减少占地,降低投资。

5、经济效益分析

5.1 投资费用

“水岛”模式较常规模式建设投资节省至少10%。主要体现在以下几个方面:

(1)水系统结构优化,净水站处理规模减小。对水处理系统进行了总体统筹规划,优化水系统路径,强化各水处理系统阶梯性,提高循环水浓缩倍率,节水减排,从而减少净水站处理规模。

(2)合并同类设备,降低设备重置率。按多水合一“水岛”集中布置后,可合并同类设备,比如酸碱储罐及投加系统、絮凝剂、助凝剂投加系统、污泥脱水系统、加药间、浓水池、污泥缓冲池等。

(3)实行总包,减少中间环节。采用“水岛”EPC建设仅进行一次招标,责任主体明确,减少了施工环节中的机具准备、占用和转移等费用。

5.2 运营成本

“水岛”模式较常规模式运营成本节省至少15%。主要体现在以下几个方面:

(1)优化设计,节水减排,减少取水,减少水资源费;同时可以避免废水排污费或即将征收的废水排放环境税。

(2)由于水系统的整体投资额降低,制水成本的折旧摊销费用也随之减少。

(3)“多水合一”布置更集中,自动化水平高,可整合减少运行人员,相应人工成本也会降低。

6、应用实例

目前,国电集团采用“水岛”EPC模式建设的燃煤电厂有:肇庆大旺电厂、克拉玛依热电厂、库车电厂二期、宁夏吴忠热电厂、山东泰安热电厂、织金电厂、泰州电厂二期。华电集团有:昌吉热电厂三期、喀什热电厂、朔州电厂一期。中电投集团有:习水二郎电厂。

7、结论

“水岛”EPC建设模式具有投资省、运行成本低、管理维护简便、环保效益良好等优点,较常规模式优势显著,备受各大发电集团青睐,正逐步推广实施。

参考文献

[1]赵洁,谢秋野,朱京兴. 火力发电厂水资源综合利用对策[J]. 电力环境保护,2007,23(5):2-6.

[2]何世德,张占梅,周于. 燃煤电厂现代水务管理技术研究[J]. 电力科技与环境,2010,26(5):50-52.

[3]顾小红,徐志清,魏晓仪,等. 浅谈我国火电厂水务管理:技术创新化管理现代化[J]. 电力科技与环境,2007,23(1):12-14.


文章来源:《工业水处理》杂志2014年第11期