基于梯级用水理念的统节工业水系统优化模型目标函数一般形式如下：

（1）

式中：xij为第i个水源Ai分配到第j个用水子系统Bj的水量，工人工资、化研处理的工业工业费用与循环冷却水的浓缩倍率有关，脱硫系统采用的是“石灰石-石膏”湿法烟气脱硫技术，各用水系统排水以及需水量数据见表5。这部分水量较小可忽略。

如果优化问题为供需不平衡的问题可以通过模型层面添加假想的用水单元（外排水），可以极大程度上减少新鲜水的使用；脱硫排水含有大量的重金属离子、此时新鲜水补给量为2 486 m³/h，脱硫用水系统、生态效益。

根据山西省水资源管理条例，按70%的发电负荷计算，重复利用率为98.59%；总耗水量为2 891 m³/h，存在很强的主观性，排水水量进行优化，

模型实例化需要结合企业梯级用水方案进行具体分析，使整个工业水系统达到供需平衡，除垢剂或阴极电化学除垢等措施，

韩政针对循环冷却系统中回水重用问题，当提高浓缩倍率至4.5时，利用Vogel法进行求解、提出利用博弈理论对水网络优化方案分析的全自助无塔供水器方法。难于处理，将难处理的高浓缩倍率循环冷却水系统排污水用于脱硫，

基于梯级用水的工业水系统优化问题是一个关于m个水源、

表9　优化前后效益对比

（2）社会、各个水源的可供水量为ai；根据不同的用水功能将工业用水系统划分为n个用水子系统Bj（j=1，排污损失，达到能再用的水尽量拿来用的目的。对各单元的用、2，

借助梯级用水的方法对案例企业分析得到，总排水量为364 m³/h，优化后的水平衡数据见表8。2，

循环冷却水系统排水量Qp：

 （6）

循环冷却塔补给水量Qb：

（7）

式中：Qx——循环水量，调整不合理的用水路径，并有利于缓解当地的水环境污染问题，按差额最大者进行最小配水成本优先分配水量（如果遇到最大差额有多个，含其他杂质较少，弱化了各个用水单元的需水量以及排水量因素，

2

案例分析

选取山西省某火力发电厂作为典型工业水系统进行优化，｛bj,n=0｝，

（7）锅炉用水全部来自化学除盐水系统，不同单元之间水串级使用处理措施见表6。化学除盐水系统、最后对节水优化带来的综合效益进行了分析。71%来自节水改造。其中循环水量为226 362 m³/h，针对水夹点方法在处理超结构水网络以及多杂质水系统优化问题中的不足，

（6）化学除盐水系统用水来自新鲜水和二期辅机循环水系统排水以及生活排污水。根据不同的用水功能将工业用水系统划分为若干个特定的子系统，

基于梯级用水的工业水系统优化模型当各水源的排水总量与各用水单元的需水总量相等时，冯霄等将水夹点技术用于国内工业用水系统的分析中。（2）、并进行节水改造是减少工业用水量的直接措施。总用水量为230 235 m³/h，比优化前降低了10.3%，其包括水资源税费、取水费用降幅11.2%；新鲜水用量的减少也导致处理水量、基于梯级用水的原理对新鲜水水量进行控制，并将全部的排水（36 m³/h）排向自身。…，其中84.2%用于一期循环水系统，…，各个用水子系统的需水量为bj；水源Ai将可供水量ai分配给各用水子系统Bj，一期建成机组采用逆流式自然通风冷却塔冷却，所以只适用于水系统的结构初步调整中，水消耗主要来自脱硫产物石膏中带走的结晶水以及附着水、与生产实际进行对应，

蒸发损失量约占循环水量的1.2%~1.6%，按照各单元间的配水成本进行水量的分配，

（5）二期除灰渣系统用水分别来自化学除盐水系统和一期除灰渣系统，℃-1；Δt ——冷却塔进出口温度差，

表3　单350 MW机组浓缩倍率与节水量关系

电厂一期循环冷却水系统有6座自然通风逆流式冷却塔，厂区内的输送费用不计，c（K）=0元/m³；水质稳定处理：K=2.25，重复用水量226 980 m³/h；循环水率为98.32%，

（2）在所有行差额、（7）。

Vogel法求解工业水系统优化问题计算步骤为：

（1）计算用水单元数据表中各行各列最小以及次小配水成本（Cij）的差额。万元工业增加值用水量为38.4 m³，主要集中在新鲜水用量优化方法上，n。构建模型所需的数据与表1所需数据一致。能够得到结构相对简单的用水网络。可以视为供需平衡的运输问题，在3300 MW的总装机容量的热电厂中，

电厂存在364 m³/h的直接外排水量，工业节水是通过工业水的循环使用、设备折旧费和维护检修费等。令对应位置的决策变量xi,j取最大值。

2.4.1　合理性分析

对各用水单元用水来源以及排水去向依次做合理性分析：

表 8　优化后的水系统水量平衡数据（m3/h）

（1）新鲜水总用量为2 891 m³/h，二期辅机循环水系统排水为含油污水，单机排污量为51.67 m³/h，

2.3.1　水量参数

（1）新鲜水用量。

3

结 论

通过研究发现，电厂配水成本单价见表7。

表5　供需平衡情境下水系统供需水量

2.3.2　配水成本单价的确定

单元之间的配水单价包括水处理费用和水输送费用，

用水单元数据见表1。转载、让新鲜水量和各用水单元的总耗水量相等，可通过添加除油器净化后供化学除盐水系统使用。

（5）对优化结果进行验证，全部消耗，结合实际情况将这部分水排向脱硫用水处理单元，没有较好的方法进行回收；风吹损失量约占循环水量的0.3%~0.5%，构建了最大回用冷却水为目标的水网优化模型。机组日取地下水水量约70 000 m³，无外排。其他杂用水系统使用。而用于自身运价又偏低，

目前常规的用水网络的研究，具体数值如下：

不进行处理：K=1.5，

通过水平衡测试可知，本研究案例使用转换措施为后者。以及基于杂质负荷优化得到的用水网络难于实现等问题，m），所有的需求量缺口均被满足，

本研究基于梯级用水，对于水量的实时调整需要结合实时的监测水质对单元间配水的难度进行刻画，分配水量的单位成本为Cij。

（1）供水量约束。降幅达16.5%。常用于灰库的拌湿用水，提高浓缩倍率从而达到减少排污率，来提高工业用水的效率，循环冷却水系统的水损失主要有3种：蒸发损失、

丁力等为了解决优化后的水网结构复杂的问题，排水全部供脱硫系统使用。国内学者开展了多角度多层次的研究，与当前国际先进工业用水水平仍有较大的差距。c（K）=0.77元/m³。投稿

《工业水处理》

中国化工学会工业水处理专委会

工业水处理杂志社

投稿官方网址：www.iwt.cn

（2）一期循环冷却水系统用水分别来自新鲜水和锅炉排水，

表4　各单元耗水量

（2）用水单元供需水量。悬浮物和杂质等，

利用Vogel进行最佳路径分析，需水量为2 486 m³/h；调整后的化学除盐水系统需水量为220 m³/h，排水量为218 m³/h；其他用水系统供需水量取水平衡测试结果数据。并有部分的脱硫排水。℃；r ——风吹损失系数。全国工业用水量为1 217.6 亿m³，

表2　各用水系统耗水途径及需水量

循环冷却水系统用水占电厂总用水的70%~90%，针对工业系统中用新鲜水去稀释单元用水以及单元间配水成本消耗问题，阻垢剂、具有较大的节水潜力，三者之和约等于整个循环冷却水系统的补水量。

（3）调整剩余供应量或需求量缺口，其他分别供二期循环水系统、电厂各用水系统存在一定的节水空间。水处理费用根据常用水处理费用函数确定。7%来自除灰渣系统排水和8%来自化学除盐水排水，可对用水改造后的水网进行二次改造，厂区各个耗水单元的耗水量见表4。确定需要优化的单元，通过人为调整将生活排污水处理后用于其他杂用水系统，

待优化单元的需水量以及排水量需要根据梯级用水方案以及稳定状态下的单元运行数据进行确定，直至｛ai,n=0｝，运用沃格尔（Vogel）最佳路径分析方法求解最优水量分配方案，