電廠(chǎng)工業(yè)余廢熱利用技術(shù)選擇

  電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水排熱量巨大緣于熱力發(fā)電廠(chǎng)生產(chǎn)效率低下。一般大型火電廠(chǎng)實(shí)際熱效率僅為40%, 核電不及35%, 60%以上熱量排到環(huán)境( 主要是冷卻水帶走) 。對1000MW火電汽輪機組而言, 循環(huán)冷卻水量約35～45m3 /s、排水溫升( 即超過(guò)環(huán)境水域的溫度) 8～13℃( 視季節而變) , 該溫升所賦存的熱量約1.2×106～1.9×106kJ/s; 按年運行5000h 計, 其熱量折合標準煤約70～114 萬(wàn)t/a。排水溫度: 冬季20～35℃; 夏季25～45℃( 視電廠(chǎng)所處地區而異) 。核電機組循環(huán)水量是火電機組的1.2～1.5 倍, 棄熱量會(huì )更多。2005 年全國火電裝機總量約3.9 億kW , 按非供熱機組容量占火電總容量86%匡算, 相當全年約有3.4 億tce 的能量白白扔到環(huán)境中。

 

  循環(huán)冷卻水余熱對生態(tài)環(huán)境及電廠(chǎng)自身的負面熱影響一般來(lái)說(shuō), 人們對電廠(chǎng)環(huán)境影響的認識, 多注意其火電廠(chǎng)排煙對大氣環(huán)境的污染, 即隨煙氣向大氣中排放的大量二氧化硫、煙塵和氮氧化物等污染物, 對大氣環(huán)境造成嚴重污染; 核電廠(chǎng)的低放射性污水排放對水環(huán)境的污染等等問(wèn)題。因此, 在電廠(chǎng)環(huán)境污染治理中一貫十分注重電廠(chǎng)煙氣的除塵、脫硫, 燃煤的潔凈處理, 以及嚴格控制核素的排污標準, 對循環(huán)冷卻水所含巨大熱量棄置于環(huán)境可能帶來(lái)的負面熱影響, 甚至熱污染的危害卻容易視而不見(jiàn)?；?、核電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水對環(huán)境的熱影響隨循環(huán)冷卻水的冷卻形式而有不同。對冷卻塔而言, 出塔的熱流攜帶大量熱量和微小水滴進(jìn)入大氣環(huán)境, 會(huì )使當地空氣溫度、濕度升高。電廠(chǎng)長(cháng)期運行, 失散的熱量和水滴會(huì )對局部小氣候的溫、濕度產(chǎn)生影響。對水面冷卻而言, 溫排水使局部水域溫度升高。對水質(zhì)產(chǎn)生影響: 主要表現在水溫、溶解氧等指標的變化; 對水生生物產(chǎn)生影響: 主要表現在惡化其生存條件; 對水域富營(yíng)養化程度產(chǎn)生影響: 主要表現在水溫升高可能加劇水中富營(yíng)養化藻種的生長(cháng)( 如太湖、滇池藍藻危害正是水溫升高所至) 、溶解氧下降。此外, 大量研究表明:熱污染不僅傷害水生生物, 而且降低水的密度和粘度, 并能加速水體中粒狀物沉降速率, 進(jìn)而影響河流中懸浮物沉降速率及河流攜帶淤泥的能力, 在一定程度上, 河流水體的增溫, 也或多或少影響兩岸的植被, 故應引起高度關(guān)注。溫排水對水域生態(tài)環(huán)境的影響雖然多系潛在的、累積的, 似乎還不及一般常說(shuō)的化學(xué)物質(zhì)的水污染危害大。但應看到, 熱污染的危害更多和更主要的是從根本上、整體上改變水體理化特性, 進(jìn)而嚴重影響水生態(tài)系統的結構和功能。溫排水廢熱對水環(huán)境的影響較大時(shí), 可造成嚴重的熱污染。例如, 美國佛羅里達州的比斯坎灣, 一座核電站排放的溫排水使附近水域水溫增加了8℃, 造成1.5km 海域內水生物消失。除對生態(tài)環(huán)境的負面影響外, 循環(huán)冷卻水的溫排水對電廠(chǎng)自身的負面影響也不可輕視。近年來(lái)火、核電廠(chǎng)建設規模、數量突飛猛進(jìn)。電廠(chǎng)建設周期縮短、容量加大、密集度增高, 同一大水域中共存數座大型電廠(chǎng)的現象已不鮮見(jiàn), 局部水域內蓄熱量隨之增大, 水域本底水溫可能升高。對于已投運電廠(chǎng), 夏季遇到極端氣候情況時(shí), 汽機或熱效下降、或排汽缸真空降到規定值時(shí), 機組不得不減負荷運行;另外, 國家對水域水質(zhì)標準中關(guān)于熱排污的規定將逐漸嚴格起來(lái), 有些電廠(chǎng)為使排水溫度不致違反規定, 在直流循環(huán)冷卻的基 礎上, 不惜再動(dòng)用冷卻塔, 使冷卻水先流經(jīng)冷卻塔再排至廠(chǎng)外自然水域。

 

  近20 余a 來(lái)火電裝機容量高速發(fā)展, 容量如此迅速地增長(cháng), 其排放的廢熱量亦將隨之猛增, 必定對環(huán)境產(chǎn)生累積的、持久的負面影響。伴隨電力的發(fā)展, 溫排水的熱影響已越來(lái)越成為不可忽視的環(huán)境問(wèn)題。

 

  建筑節能在我國節能減排全局中占有重要地位，而北方城鎮供熱在我國建筑能耗中所占的比例最大(約占40％)，因此供熱節能是我國節能工作的重中之重。

 

  在北方城鎮的主要供暖方式中，熱電聯(lián)產(chǎn)因單位供暖煤耗遠低于區域鍋爐和各類(lèi)分散供暖方式(分戶(hù)燃氣供暖和電熱供暖)，是目前公認的能源轉換效率最高的熱源形式。

 

  隨著(zhù)城市規模的迅猛擴張，我國很多地方出現了集中熱源不足的問(wèn)題，因供熱造成的城市環(huán)境與經(jīng)濟承載力問(wèn)題也日益凸現。然而，大容量、高參數供熱機組所產(chǎn)生的大量低壓缸排汽余熱目前基本上沒(méi)有得到利用，而是通過(guò)循環(huán)冷卻水系統排放到了環(huán)境中。這部分低品位余熱能量巨大，以北京市為例，6個(gè)主力熱電廠(chǎng)的總供熱能力約為4?128?MW，排放的循環(huán)水余熱量約為1?240?MW，如能將這部分余熱回收用于供熱，現有電廠(chǎng)的供熱能力可提高30％。?

 

  電廠(chǎng)循環(huán)水余熱利用存在的問(wèn)題是循環(huán)水的溫度通常比較低(冬季約為0～35℃)，達不到直接供熱的品位要求，需設法適當提高溫度，可采用的方法有2個(gè)：一是降低排汽缸真空，提高乏汽溫度，即通常所說(shuō)的汽輪機組低真空運行；二是以電廠(chǎng)循環(huán)水為低位熱源，采用熱泵技術(shù)吸取其中余熱實(shí)現供熱。?

 

  汽輪機低真空運行供熱技術(shù)在理論上可以實(shí)現很高的能效，國內外都有很多成功的研究成果和運行經(jīng)驗。但傳統的低真空運行技術(shù)因發(fā)電功率受用戶(hù)熱負荷的制約，需對汽輪機結構做出相應的改造，因而不適合應用于大容量、高參數的供熱機組。?

 

  熱泵技術(shù)方面，有專(zhuān)家從提高系統熱力學(xué)完善性的角度出發(fā)，對利用低品位(低于40℃)余熱的熱電聯(lián)產(chǎn)供熱新模式進(jìn)行了理論分析，提出了“以30℃左右的常溫電廠(chǎng)循環(huán)水通往用戶(hù)，用熱泵就地吸收其熱量送往用戶(hù)，被冷卻后的熱網(wǎng)水再回凝汽器作循環(huán)冷卻水使用”的設想。此后，業(yè)內開(kāi)始關(guān)注這種新型的熱電聯(lián)供模式，并從技術(shù)性、經(jīng)濟性和節能環(huán)保等不同方面進(jìn)行了討論喁?電廠(chǎng)循環(huán)水余熱供熱技術(shù)現狀。