冷却水余热利用关键技术研究

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1、火、核电厂循环冷却水环境影响、节能、节水关键技术研究第二部分火、核电厂循环冷却水余热利用关键技术研究一、项目摘要1.课题背景电力生产历来是国家燃料资源消耗最大、废弃物排放量最大的行业之一。能源浪费巨大我国的资源特点己决定了我国的电力结构主要是以火电为主，发电用煤占煤炭总产量的50%。火电厂中燃料燃烧发热量中只有40%左右转变为电能，约60%的热能主要通过锅炉烟囱和汽轮机凝汽器的循环冷却水失散到环境中。对非供热凝汽式汽轮机组，其循环冷却水携带的余热量占汽机进汽热量的55%。至2004年上半年，我国发电装机总容量已达到4亿千瓦,其中火电占75％,核

2、电占0.8％,非供热机组占火电机组总容量的14%，可推算，非供热热力发电己有约2.6亿千瓦的机组容量。随循环冷却水弃至环境的超温所赋存的热量可达1.2×1016千焦/年，相当于白白扔掉了约4亿吨标准煤。环境热影响严重如此巨大的热量失散于大气或自然水域中，不仅是对资源和能源的巨大浪费，对生态环境也是一种难以回避的热影响，严重时便形成了破坏生态平衡的热污染。对冷却塔而言，其蒸发散热加以风吹影响，使大量热量和水滴进入大气环境，会使空气局部温度、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产生影响。对水面冷却而言，温排水对局部受纳水域的水质产

3、生影响，主要表现在水温、溶解氧等指标的变化；改变了藻类、鱼类等的生活条件；加剧水中富营养化，而使溶解氧下降。冷却水废热对水环境的影响较大时，会发生严重的热污染。电厂建设和运行中的一大障碍一座现代火、核电厂的装机容量多在2000～6000MW，排出的循环冷却水热量十分巨大。近年来电力建设迅猛发展，同一水域上共存数座大型电厂的现象己不鲜见。水域对电厂群冷却水排放的热受纳能力己成为电厂中、远期建设规划容量的瓶颈！10弃置于自然环境的废热对电厂自身的建设及安全经济运行也是一种制约。在当地自然水域的夏季本底水温接近33℃，规划设计此类地区电厂取、排水工程

4、方案时，为使所抽取的水温能降低1～2℃，以及热影响不致超标，火、核电厂选择厂址的初可研阶段均需进行冷却水问题的大型科研工作，研究耗资多在百万之巨；实施这些排、取水工程的建设投资则更为可观。而对己运行电厂，夏季遇到这种情况，汽轮发电机组不得不减负荷运行，甚至停机；国外有些沿海电厂为使排水温度不致违反排海规定或保证取水水温，不惜动用耗资不菲的冷却塔，使冷却用海水在冷却塔中仅做一次流动便排回海域，其目的只是为使温排水少升高几度。可见，电厂循环冷却水弃热己成为电力建设、环境保护中一个棘手的问题。循环冷却水余热不可避免从根本上着手减少乏汽余热，则应从热机

5、热力系统的热力循环优化着手。为此，可提高汽轮机新蒸汽的温度和压力，降低排汽压力。如装置超临界或超超临界参数的大型机组；采用二次中间再热循环等提高电厂热效率，减少一些机组冷端热损失。再者，从电厂的功能配置来改进热机效率的办法也是行之有效的。如：热电联合生产；热电冷联合生产；燃气蒸汽联合循环机组。此外，70年代，北方地区一些电厂将部分中、低参数的中、小型凝汽机组（25MW以下）实行低真空运行，用排汽加热循环冷却水作为热网供暖的热水或作为热网一级加热器来利用乏汽余热。降低排汽缸真空，提高乏汽温度的办法对小型机组和少数中型机组尚可行，但也必须在严格的变

6、工况运行计算后，对排汽缸结构、轴向推力的改变，轴封漏汽，末级叶轮的改造等等方面做严格校核和一定改动。这种办法对现代大型机组则是完全不允许的！无论如何，从热机蒸汽动力循环可实现性的根本条件来看，冷端决不可缺失。由于冷端冷却水温度不可能低于当地环境水温，因此，循环冷却水的排水温度一定高出环境水温8～10（冬季可达13）℃，这一损失热量对热机生产过程不可避免。2.主要研究内容热泵是一种以低温载体（水、空气、土埌）为热源，通过工质（对）使热的转移发生逆转，即使热从低温向高温转移的机械装置，是一种提升热量品位的装置。热泵性能可性能系数COP表示COP=1

7、0Qc—在高温位放出热量；Qe—从低温热源吸取热量；W–输入热泵的驱动能量可见，热泵能效始终大于1，是一种高效能提升热量温位的机械装置。本项研究围绕适合火、核电厂循环水余热回收热泵技术；经热泵提升温度后的热能的回用技术以及回收回用系统经济指标分析。本项研究的成果最终应在示范工程中体现。本研究部分包含以下六个课题：课题一电厂循环冷却水余热资源调查及高效利用途径技术分析课题二电厂循环冷却水水源热泵机组研究课题三电厂循环冷却水水源热泵驱动源研究课题四循环冷却水水源热泵系统换热方式及换热设备研究课题五电厂循环冷却水余热回馈电厂热机热力系统研究（含热力系

8、统优化及热经济性分析）课题六建立示范工程3.总体目标经各子题研究后，明确火、核电厂循环冷却水余热量之巨大，回收其部分热量对电厂节能提效、减轻电厂对环境