火電行業(yè)用水效率分析

火電行業(yè)用水效率分析

作為中國最大的工業(yè)供水行業(yè)，水電行業(yè)已成為人們關(guān)注的焦點。幾年前，25%的工業(yè)廢水從工業(yè)廢水中增加到40%左右。為保障經(jīng)濟社會發(fā)展和人民生活水平提高對電力需求的增長,改革開放后尤其是21世紀(jì)以來我國電力工業(yè)持續(xù)高速發(fā)展,規(guī)模已居世界前列。從長遠看,一次能源構(gòu)成中以煤炭為主的狀況將長期存在,電源結(jié)構(gòu)也將在未來幾十年以火電為主。在火電行業(yè)迅速發(fā)展的同時,由此引發(fā)的水資源供需矛盾將進一步加劇,尤其在水資源匱乏的三北地區(qū)面臨的水資源短缺問題將成為制約電力工業(yè)發(fā)展的重要因素。此外,我國工業(yè)用水效率總體上較低,目前國內(nèi)超過50%火電廠的工業(yè)用水不能實現(xiàn)閉路循環(huán),大量工業(yè)污水的排放,增加了水環(huán)境壓力,使水質(zhì)惡化,加劇了水資源短缺形勢。因此,深入研究火電行業(yè)用水現(xiàn)狀,對進一步提高工業(yè)用水效率具有重要的現(xiàn)實和戰(zhàn)略意義。目前,我國在火電廠推行的水平衡測試可較好地掌握火電企業(yè)的用水現(xiàn)狀,但我國火電廠廢水“零排放”啟動較晚且進展緩慢,關(guān)于火電行業(yè)用水效率的研究也較少,亟需進一步加強。鑒此,本文調(diào)查分析了全國火電行業(yè)取水、耗水、廢水排放、節(jié)水、管理等各個環(huán)節(jié),研究了火電行業(yè)的用水效率和節(jié)水對策,旨在為保障水資源的可持續(xù)利用和發(fā)展提供一些新的思路和借鑒。1取水量的變化南方地區(qū)、華東地區(qū)、東北地區(qū)是火力發(fā)電工業(yè)較為發(fā)達的地區(qū),近十年來我國火電行業(yè)取水量的增加主要集中于南方和華東地區(qū),北方地區(qū)受水資源自然條件的影響,火電年取水量增加速度相對較慢。隨著環(huán)境保護要求的提高,目前南方地區(qū)對溫排水有限制的區(qū)域,基本采用了循環(huán)冷卻方式,冷卻方式的變化是導(dǎo)致南方地區(qū)取水量增加的另一個主要原因?？傮w來說,對取水量,東部地區(qū)大于中部地區(qū),中部地區(qū)大于西部地區(qū),南方地區(qū)大于北方地區(qū);對取水量增加速度,東部地區(qū)大于中部地區(qū),中部地區(qū)大于西部地區(qū),南方地區(qū)遠高于北方地區(qū)。圖1為2000~2010年火電行業(yè)年取水量和年發(fā)電量變化。由圖可看出,2000~2010年火電發(fā)電量迅猛增加,火電行業(yè)取水量也隨之大幅增加,年取水量歷經(jīng)2000~2006年的急劇增加后,在2006年達到最高值85.5×108m3,此后在2006~2008年大幅減少,2008年之后取水量基本保持略微增長的平穩(wěn)態(tài)勢。盡管火電裝機容量和發(fā)電量快速增長,火電廠取水量的增幅卻低于裝機容量和發(fā)電量的增長速度,這主要得益于火電廠在建設(shè)和生產(chǎn)過程中采取了有效的節(jié)水措施,減緩了取水量的增加速度。2單位發(fā)電取水量下降迅速,2005年之后則單位發(fā)電取水量是衡量火電行業(yè)用水效率的一個重要指標(biāo)。從全國火電行業(yè)的單位發(fā)電取水量來看,2000年之后總體呈下降趨勢,用水效率逐年提高(圖2)。由圖2可看出,火電行業(yè)單位發(fā)電取水量和(Q)單位發(fā)電廢水排放量(q)整體均呈下降趨勢,說明近年來我國積極推廣應(yīng)用的節(jié)水技術(shù)取得了較顯著的成效。(1)2000~2010年,單位發(fā)電取水量平均值從4.13kg/(kW·h)下降到2.45kg/(kW·h),下降41%。2010年的單位發(fā)電取水量比2005年下降0.65kg/(kW·h),而2005年又比2000年下降1.03kg/(kW·h)。由此可看出,2005年之前單位發(fā)電取水量下降速度較快,2005年之后下降速度減慢。因為2005年之前節(jié)水潛力很大,少量投入就能帶來可觀的效果,大部分火電廠積極采用先進節(jié)水技術(shù)和先進的水務(wù)管理方法促進節(jié)能減排,減少了水量的損耗。(2)從全國不同區(qū)域的取水情況來看,盡管用水效率均有不同程度的提高,但地區(qū)之間存在較大的差異,按單位發(fā)電取水量由低到高的排序依次為:華東地區(qū)、南方地區(qū)、華中地區(qū)、華北地區(qū)、西北地區(qū)、東北地區(qū)。華東地區(qū)和南方地區(qū)較其他4個地區(qū)單位發(fā)電取水量少很多,主要是因為這兩個地區(qū)水資源狀況好于另外4個地區(qū),采用直流冷卻系統(tǒng)的機組數(shù)量較多,而華中地區(qū)、華北地區(qū)、西北地區(qū)、東北地區(qū)采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)的機組較多,因此單位發(fā)電取水量相對較多些。(3)2010年的單位發(fā)電廢水排放量較2005年下降0.67kg/(kW·h),而2005年又比2000年下降0.39kg/(kW·h)。2005年之后單位發(fā)電廢水排放量比2005年之前下降速度有所增加,這是因為早期建設(shè)的火電廠灰渣水基本上未進行循環(huán)利用,僅做簡單處理便向外排放,隨著節(jié)約水資源與廢水治理意識的提高,近年來火電廠加大對廢水綜合治理的力度,除對原有廢水排放不達標(biāo)企業(yè)進行技術(shù)改造外,新建的火電廠多采用廢水近零排放設(shè)計,這極大地減少了廢水排放量,還減少了水資源的取用量。據(jù)2010年的調(diào)研統(tǒng)計,已有近45%的火電廠實現(xiàn)了廢水近零排放。3機組單位發(fā)電取水量下降我國的水資源分布具有“南多北少,東多西少”的特點,分布極不均衡?；鹆Πl(fā)電亦形成了根據(jù)水資源自然分布狀況采用不同冷卻方式的布局:(1)北方地區(qū)缺水,近年來新建和改建的火電廠大多采用空冷機組;(2)南方地區(qū)水資源相對充裕,多采用濕冷機組,即采用直流或循環(huán)冷卻方式,但隨著環(huán)境保護要求的提高,目前南方地區(qū)對溫排水有限制的區(qū)域,基本上也采用了循環(huán)冷卻方式;(3)西北、華北等缺水地區(qū),由于近年新投產(chǎn)機組大多采用空冷機組,因而年取水量增加較慢,用水效率逐漸提高。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會2010年統(tǒng)計的部分火電廠單位發(fā)電取水量情況(表1),可看出大容量、高參數(shù)機組單位發(fā)電取水量低于小容量、低參數(shù)機組;空冷機組單位發(fā)電取水量低于循環(huán)冷卻機組;采用直流冷卻方式的600MW及以上機組單位發(fā)電取水量最低。但直流冷卻方式受水體、水量及環(huán)保限制,即便在水源較充足區(qū)域也會受環(huán)境保護對溫排水限制的要求,因此目前新建及改擴建機組基本都采用循環(huán)冷卻方式。4實施節(jié)水的能力(1)由于水源置換和節(jié)水改造均會增加電廠的生產(chǎn)成本,對實施水源置換或采用投資偏大的節(jié)水新技術(shù)的發(fā)電企業(yè)應(yīng)進行相應(yīng)的財政補貼,以提高企業(yè)實施節(jié)水的積極性。(2)盡快建立規(guī)范有效的水價機制,逐步提高水資源費征收標(biāo)準(zhǔn),以制約濫用水資源和隨意打井取水,控制地下水開采量。為鼓勵新建、改擴建直流冷卻火電廠為循環(huán)冷卻火電廠,應(yīng)改變當(dāng)前直流冷卻火電廠水資源費征收標(biāo)準(zhǔn)較低的現(xiàn)狀。5注重學(xué)科的綜合應(yīng)用及交叉研究水資源短缺已成為火電行業(yè)發(fā)展的瓶頸,提高火電行業(yè)用水效率就成為亟待