电厂工业余废热利用技术选择

  电厂循环冷却水排热量巨大缘于热力发电厂生产效率低下。一般大型火电厂实际热效率仅为40%, 核电不及35%, 60%以上热量排到环境( 主要是冷却水带走) 。对1000MW火电汽轮机组而言, 循环冷却水量约35～45m3 /s、排水温升( 即超过环境水域的温度) 8～13℃( 视季节而变) , 该温升所赋存的热量约1.2×106～1.9×106kJ/s; 按年运行5000h 计, 其热量折合标准煤约70～114 万t/a。排水温度: 冬季20～35℃; 夏季25～45℃( 视电厂所处地区而异) 。核电机组循环水量是火电机组的1.2～1.5 倍, 弃热量会更多。2005 年全国火电装机总量约3.9 亿kW , 按非供热机组容量占火电总容量86%匡算, 相当全年约有3.4 亿tce 的能量白白扔到环境中。

 

  循环冷却水余热对生态环境及电厂自身的负面热影响一般来说, 人们对电厂环境影响的认识, 多注意其火电厂排烟对大气环境的污染, 即随烟气向大气中排放的大量二氧化硫、烟尘和氮氧化物等污染物, 对大气环境造成严重污染; 核电厂的低放射性污水排放对水环境的污染等等问题。因此, 在电厂环境污染治理中一贯十分注重电厂烟气的除尘、脱硫, 燃煤的洁净处理, 以及严格控制核素的排污标准, 对循环冷却水所含巨大热量弃置于环境可能带来的负面热影响, 甚至热污染的危害却容易视而不见。火、核电厂循环冷却水对环境的热影响随循环冷却水的冷却形式而有不同。对冷却塔而言, 出塔的热流携带大量热量和微小水滴进入大气环境, 会使当地空气温度、湿度升高。电厂长期运行, 失散的热量和水滴会对局部小气候的温、湿度产生影响。对水面冷却而言, 温排水使局部水域温度升高。对水质产生影响: 主要表现在水温、溶解氧等指标的变化; 对水生生物产生影响: 主要表现在恶化其生存条件; 对水域富营养化程度产生影响: 主要表现在水温升高可能加剧水中富营养化藻种的生长( 如太湖、滇池蓝藻危害正是水温升高所至) 、溶解氧下降。此外, 大量研究表明:热污染不仅伤害水生生物, 而且降低水的密度和粘度, 并能加速水体中粒状物沉降速率, 进而影响河流中悬浮物沉降速率及河流携带淤泥的能力, 在一定程度上, 河流水体的增温, 也或多或少影响两岸的植被, 故应引起高度关注。温排水对水域生态环境的影响虽然多系潜在的、累积的, 似乎还不及一般常说的化学物质的水污染危害大。但应看到, 热污染的危害更多和更主要的是从根本上、整体上改变水体理化特性, 进而严重影响水生态系统的结构和功能。温排水废热对水环境的影响较大时, 可造成严重的热污染。例如, 美国佛罗里达州的比斯坎湾, 一座核电站排放的温排水使附近水域水温增加了8℃, 造成1.5km 海域内水生物消失。除对生态环境的负面影响外, 循环冷却水的温排水对电厂自身的负面影响也不可轻视。近年来火、核电厂建设规模、数量突飞猛进。电厂建设周期缩短、容量加大、密集度增高, 同一大水域中共存数座大型电厂的现象已不鲜见, 局部水域内蓄热量随之增大, 水域本底水温可能升高。对于已投运电厂, 夏季遇到极端气候情况时, 汽机或热效下降、或排汽缸真空降到规定值时, 机组不得不减负荷运行;另外, 国家对水域水质标准中关于热排污的规定将逐渐严格起来, 有些电厂为使排水温度不致违反规定, 在直流循环冷却的基 础上, 不惜再动用冷却塔, 使冷却水先流经冷却塔再排至厂外自然水域。

 

  近20 余a 来火电装机容量高速发展, 容量如此迅速地增长, 其排放的废热量亦将随之猛增, 必定对环境产生累积的、持久的负面影响。伴随电力的发展, 温排水的热影响已越来越成为不可忽视的环境问题。

 

  建筑节能在我国节能减排全局中占有重要地位，而北方城镇供热在我国建筑能耗中所占的比例最大(约占40％)，因此供热节能是我国节能工作的重中之重。

 

  在北方城镇的主要供暖方式中，热电联产因单位供暖煤耗远低于区域锅炉和各类分散供暖方式(分户燃气供暖和电热供暖)，是目前公认的能源转换效率最高的热源形式。

 

  随着城市规模的迅猛扩张，我国很多地方出现了集中热源不足的问题，因供热造成的城市环境与经济承载力问题也日益凸现。然而，大容量、高参数供热机组所产生的大量低压缸排汽余热目前基本上没有得到利用，而是通过循环冷却水系统排放到了环境中。这部分低品位余热能量巨大，以北京市为例，6个主力热电厂的总供热能力约为4?128?MW，排放的循环水余热量约为1?240?MW，如能将这部分余热回收用于供热，现有电厂的供热能力可提高30％。?

 

  电厂循环水余热利用存在的问题是循环水的温度通常比较低(冬季约为0～35℃)，达不到直接供热的品位要求，需设法适当提高温度，可采用的方法有2个：一是降低排汽缸真空，提高乏汽温度，即通常所说的汽轮机组低真空运行；二是以电厂循环水为低位热源，采用热泵技术吸取其中余热实现供热。?

 

  汽轮机低真空运行供热技术在理论上可以实现很高的能效，国内外都有很多成功的研究成果和运行经验。但传统的低真空运行技术因发电功率受用户热负荷的制约，需对汽轮机结构做出相应的改造，因而不适合应用于大容量、高参数的供热机组。?

 

  热泵技术方面，有专家从提高系统热力学完善性的角度出发，对利用低品位(低于40℃)余热的热电联产供热新模式进行了理论分析，提出了“以30℃左右的常温电厂循环水通往用户，用热泵就地吸收其热量送往用户，被冷却后的热网水再回凝汽器作循环冷却水使用”的设想。此后，业内开始关注这种新型的热电联供模式，并从技术性、经济性和节能环保等不同方面进行了讨论喁?电厂循环水余热供热技术现状。