為適應(yīng)新的環(huán)保及節(jié)能減排要求、降低投資及運行成本,燃煤電廠水處理系統(tǒng)建設(shè)出現(xiàn)了一種新模式——"水島"EPC建設(shè)模式。就當(dāng)前常規(guī)建設(shè)模式的不足和"水島"模式理念、特點、方案措施及經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行了闡述,工程實踐證明:"水島"EPC建設(shè)模式具有投資省、運行成本低、管理維護(hù)簡便、環(huán)保效益良好等優(yōu)點,較常規(guī)模式優(yōu)勢顯著,備受各大發(fā)電集團(tuán)青睞,正逐步推廣實施。
當(dāng)前，水處理技術(shù)日新月異，其工程建設(shè)模式推陳出新。為適應(yīng)新的環(huán)保及節(jié)能減排要求，提高水資源綜合利用率，降低成本，國內(nèi)各大發(fā)電集團(tuán)已陸續(xù)開始采用多水合一布置的“水島”工程總承包(EPC)建設(shè)。“水島”通過采取多水合一布置，并在全廠水系統(tǒng)路徑整體優(yōu)化基礎(chǔ)上，通過技術(shù)優(yōu)選、中心集中控制等，充分實現(xiàn)水處理系統(tǒng)投資省、運行成本低的目的。
1、燃煤電廠水處理系統(tǒng)工程建設(shè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
目前，火力發(fā)電廠的水處理系統(tǒng)包括原水預(yù)處理、鍋爐補給水處理、凝結(jié)水精處理、循環(huán)冷卻水處理以及污廢水(包括工業(yè)廢水、脫硫廢水、含煤廢水、含油廢水及生活污水)處理等，各水處理系統(tǒng)在設(shè)計院分屬水工、化水、環(huán)保專業(yè)工作范圍，按各專業(yè)習(xí)慣分別進(jìn)行總體或詳細(xì)設(shè)計，分段招標(biāo)，由多家公司進(jìn)行核心單元設(shè)計、系統(tǒng)或設(shè)備供貨、指導(dǎo)安裝和指導(dǎo)調(diào)試等。這種方式存在以下不足：
(1)水處理系統(tǒng)分屬不同專業(yè)，總體規(guī)劃性較弱，導(dǎo)致對全廠整個水系統(tǒng)平衡考慮不夠充分;各系統(tǒng)工藝路線相關(guān)性較差，系統(tǒng)配置水平不一致。
(2)各單元系統(tǒng)布置分散，公用設(shè)施的重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象較普遍，比如現(xiàn)場分析化驗設(shè)施、化學(xué)藥品貯存投加設(shè)施、污泥處理等，既增加了投資，又不便于運行管理，并且多種類化學(xué)藥品和多區(qū)域分布可能帶來了更大的安全環(huán)境風(fēng)險。
(3)系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型供貨、安裝調(diào)試分由不同主體完成，無統(tǒng)一責(zé)任主體;為規(guī)避風(fēng)險和降低成本，各環(huán)節(jié)裕度、標(biāo)準(zhǔn)、要求不統(tǒng)一，無法實現(xiàn)項目的最佳性價比。
隨著國家對環(huán)保及節(jié)能減排要求逐步提高和水資源匱乏的現(xiàn)實，燃煤電廠對水系統(tǒng)“零排放”更加重視。且各大發(fā)電集團(tuán)為節(jié)省投資、降低運行成本，電廠水系統(tǒng)建設(shè)更趨于以水資源綜合利用為目的的將“凈水站/中水深度處理站+化水車間+廢水處理車間”(簡稱“三水合一”)、或“凈水站+化水車間+循環(huán)冷卻水處理車間+廢水處理車間”(簡稱“四水合一”)聯(lián)合集中布置，獨立成島，以總包方式建設(shè)。其中國電、華電、中電投集團(tuán)率先將電廠水系統(tǒng)以“水島”EPC模式進(jìn)行工程建設(shè)，并正在逐步推廣。
2、燃煤電廠“水島”理念
“水島”就是將燃煤電廠從水源凈化、過程水處理到廢水處理及回用整個全過程作為一個整體進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃、獨立成“島”。
“水島”EPC總包建設(shè)是以技術(shù)作支撐，通過水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、水平衡核算控制、水處理工藝優(yōu)選等措施，將電廠的取/制水、用水、排水處理回用等環(huán)節(jié)綜合統(tǒng)籌規(guī)劃，實現(xiàn)少取、節(jié)能、廢水“零排放”的目標(biāo);以EPC總包建設(shè)為手段，將全廠各水處理系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合、分別適度集中布置，通過設(shè)計、選型、施工、調(diào)試、試運行全過程精細(xì)化管理，在保證工程質(zhì)量前提下，縮短建設(shè)周期，降低工程造價和運行成本。因此，“水島”EPC總包建設(shè)是市場競爭的需要，也是企業(yè)實現(xiàn)更快更好發(fā)展的重要選擇。
3、燃煤電廠“水島”EPC工程建設(shè)特點
(1)對水處理系統(tǒng)進(jìn)行了總體統(tǒng)籌規(guī)劃，優(yōu)化水系統(tǒng)路徑，強化各水處理系統(tǒng)階梯性、工藝流程的相關(guān)性，統(tǒng)一了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、要求和配置水平，方便了檢修維護(hù)管理。
(2)相關(guān)單元系統(tǒng)盡量集中布置，有效地減少了公用設(shè)施的重復(fù)建設(shè)，降低了各系統(tǒng)間運行能耗，有利于水資源的綜合、重復(fù)利用，為水系統(tǒng)節(jié)水減排奠定了堅實基礎(chǔ)。
(3)通過中央控制系統(tǒng)進(jìn)行集中管理，為企業(yè)實現(xiàn)減員增效、標(biāo)準(zhǔn)化管理創(chuàng)造了有利條件。
(4)從源頭優(yōu)化設(shè)計，各環(huán)節(jié)溝通、銜接更順暢，通過加強專業(yè)化管理，可以進(jìn)一步提高資源配置和使用效率，實現(xiàn)項目綜合效益最大化，降低投資和運行成本。
4、“水島”方案措施
(1)水系統(tǒng)路徑優(yōu)化。在不大量增加投資的前提下，優(yōu)化水系統(tǒng)路徑，節(jié)水減排，實現(xiàn)廢水“零排放”，增加效益，減輕環(huán)保壓力。
(2)水處理技術(shù)優(yōu)選。目前，大多數(shù)水處理技術(shù)成熟，處理工藝多樣，但從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保角度可選擇更優(yōu)的水處理技術(shù)，使其高效、廢水后續(xù)利用更輕松。
(3)穩(wěn)定提高循環(huán)水濃縮倍率。目前，設(shè)計單位提出的循環(huán)水濃縮倍率均按傳統(tǒng)的極限碳酸鹽硬度法考慮，這種方法是一種粗略的近似判斷法，沒有考慮腐蝕與結(jié)垢的協(xié)同作用，誤差較大。故一般循環(huán)水濃縮倍率都選得比較保守�？梢圆捎蔑柡椭笖�(shù)和穩(wěn)定指數(shù)計算其濃縮倍率，并采用循環(huán)水動態(tài)追蹤技術(shù)，穩(wěn)定提高循環(huán)水濃縮倍率，大量減少補水量和排水量。
(4)通過“水島”管控網(wǎng)進(jìn)行水系統(tǒng)集中控制。常規(guī)電廠的水網(wǎng)是將幾個主要水系統(tǒng)的設(shè)備集中起來控制，水單元之間通過控制軟件實現(xiàn)了簡單的數(shù)據(jù)傳遞。“水島”集中控制系統(tǒng)將生產(chǎn)控制系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)結(jié)合，既能完成常規(guī)的過程控制，又能進(jìn)行島內(nèi)信息處理，通過水平衡管理技術(shù)對整個水系統(tǒng)的水量平衡進(jìn)行分析、指導(dǎo)控制，從而實現(xiàn)水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
(5)“多水合一”布置。將原分散布置的原水預(yù)處理、綜合泵房、鍋爐補給水處理、非經(jīng)常性廢水處理、生活污水處理及復(fù)用水系統(tǒng)進(jìn)行集中布置，可減少同類設(shè)備、構(gòu)筑物的重置率，減少占地，降低投資。
5、經(jīng)濟(jì)效益分析
5.1 投資費用
“水島”模式較常規(guī)模式建設(shè)投資節(jié)省至少10%。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，凈水站處理規(guī)模減小。對水處理系統(tǒng)進(jìn)行了總體統(tǒng)籌規(guī)劃，優(yōu)化水系統(tǒng)路徑，強化各水處理系統(tǒng)階梯性，提高循環(huán)水濃縮倍率，節(jié)水減排，從而減少凈水站處理規(guī)模。
(2)合并同類設(shè)備，降低設(shè)備重置率。按多水合一“水島”集中布置后，可合并同類設(shè)備，比如酸堿儲罐及投加系統(tǒng)、絮凝劑、助凝劑投加系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)、加藥間、濃水池、污泥緩沖池等。
(3)實行總包，減少中間環(huán)節(jié)。采用“水島”EPC建設(shè)僅進(jìn)行一次招標(biāo)，責(zé)任主體明確，減少了施工環(huán)節(jié)中的機(jī)具準(zhǔn)備、占用和轉(zhuǎn)移等費用。
5.2 運營成本
“水島”模式較常規(guī)模式運營成本節(jié)省至少15%。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)優(yōu)化設(shè)計，節(jié)水減排，減少取水，減少水資源費;同時可以避免廢水排污費或即將征收的廢水排放環(huán)境稅。
(2)由于水系統(tǒng)的整體投資額降低，制水成本的折舊攤銷費用也隨之減少。
(3)“多水合一”布置更集中，自動化水平高，可整合減少運行人員，相應(yīng)人工成本也會降低。
6、應(yīng)用實例
目前，國電集團(tuán)采用“水島”EPC模式建設(shè)的燃煤電廠有：肇慶大旺電廠、克拉瑪依熱電廠、庫車電廠二期、寧夏吳忠熱電廠、山東泰安熱電廠、織金電廠、泰州電廠二期。華電集團(tuán)有：昌吉熱電廠三期、喀什熱電廠、朔州電廠一期。中電投集團(tuán)有：習(xí)水二郎電廠。
7、結(jié)論
“水島”EPC建設(shè)模式具有投資省、運行成本低、管理維護(hù)簡便、環(huán)保效益良好等優(yōu)點，較常規(guī)模式優(yōu)勢顯著，備受各大發(fā)電集團(tuán)青睞，正逐步推廣實施。