利用電廠余熱的大溫差長輸供熱模式

利用電廠余熱的大溫差長輸供熱模式簡要：針對電廠余熱利用存在的余熱輸送距離遠(yuǎn)、余熱品位低、回收成本高等難點(diǎn)，提出了以低回水溫度為特征的大溫差長輸供熱模式，大幅提高熱網(wǎng)輸送能力，顯著降低回收余熱成本，使大規(guī)模利用電廠余熱的清潔供熱方式經(jīng)濟(jì)可行。關(guān)鍵詞：電廠余熱；大溫差長輸供熱模式；清潔供熱一構(gòu)建熱網(wǎng)大溫差溫差供熱模式的主體是長輸熱網(wǎng)、城市熱網(wǎng)和庭院熱網(wǎng)，這三種熱網(wǎng)分別吸收回水的熱量，使回水的溫度降低。長輸熱網(wǎng)水進(jìn)入、流出的溫度差最大，一般可使回水溫度降低100°C，如果使用驅(qū)動熱泵的話，可以使溫度降低110C，使長輸熱網(wǎng)吸收的熱量更多，增大長輸熱網(wǎng)的供熱能力。城市熱網(wǎng)吸收的熱量要低于長輸熱網(wǎng)，僅能夠使回水的溫度降低30C-60C。此外，城市熱網(wǎng)利用的余熱評級也不如長輸熱網(wǎng)。庭院熱網(wǎng)使回水溫度降低的最低，僅能夠降低10C左右，故庭院熱網(wǎng)吸收的熱量也是這三種熱網(wǎng)中最低的。故需要采取一定的措施提高庭院熱網(wǎng)的熱量吸收率，如保持水力的穩(wěn)定。除了提高熱量吸收率，還需要汲取一部分城市熱網(wǎng)的熱量。除了以上兩種措施之外，還可以設(shè)立能源站，利用能源站吸收回水的熱量。長輸熱網(wǎng)和城市熱網(wǎng)之間的熱量交換需要通過中繼能源站，中繼能源站的主要作用是將常長輸熱網(wǎng)和城市熱網(wǎng)聯(lián)合起來，集中吸收回水的熱量，并將這兩個(gè)熱網(wǎng)吸收的熱量集中在一起，進(jìn)行供熱。城市熱網(wǎng)和庭院熱網(wǎng)結(jié)合的裝置是分布式能源站。它的主要作用是聚集城市熱網(wǎng)和庭院熱網(wǎng)的熱量，將這些熱量輸送到每個(gè)小區(qū)中，每一戶家庭中。在實(shí)際操作中，將分布式能源站一分多，在每一棟小區(qū)居民樓上安裝能源站部分機(jī)組，進(jìn)行熱量的輸送和轉(zhuǎn)換。在實(shí)際操作中，常常把使用吸收式換熱器，原因是效率更高、成本更低、收益更高。使用吸收式換熱器，每平方米大概增加15元，但是吸收回水的熱量大致增加2-3倍，（回水溫度降低100°C左右），熱價(jià)也會從27元/GJ降低到15元/GI。按照前文的算法，只需3.5a安裝吸收式換熱器的成本即可全部收回，3.5a之后開始盈利。構(gòu)建熱網(wǎng)大溫差輸熱體系的優(yōu)點(diǎn)有很多，除了可以降低成本、減少煤等能源的消耗萬，還能夠保護(hù)環(huán)境，使用也較為安全，在一定程度上增加鍋爐現(xiàn)場操作人員的人身安全，當(dāng)然還是要按照規(guī)定操作，不能簡化。二長途輸送熱網(wǎng)上文我們講的都是城市熱網(wǎng)和庭院熱網(wǎng)，現(xiàn)在我們討論下長途熱網(wǎng)。長途熱網(wǎng)針對的對象是建在深山或偏僻地方的核電站，核電廠距離城市很遠(yuǎn)，輸送熱量的路途很長，故浪費(fèi)的熱量很多。長途熱網(wǎng)就是利用浪費(fèi)的熱量，即余熱，增加核電廠熱量的利用率，花費(fèi)同樣的時(shí)間和路程輸送更多的熱量，大大降低了輸熱的成本。長途供熱體系同長途熱網(wǎng)結(jié)合在一起，可以減少運(yùn)輸途中熱量的損耗，吸收回水更多的熱量，提高熱量運(yùn)輸效率。除此之外，長途熱網(wǎng)還可以吸收電廠廢棄回水中的熱量，增加長途供熱的總量，提高熱能利用率，在一定程度上為供熱廠省錢。增加熱量供應(yīng)源的數(shù)量，在熱量輸送目的地安裝分布式能源站，可以降低長途輸熱的途中損耗，即花費(fèi)一樣的成本輸送更多的熱量，從這方面來說，成本在降低。長途熱網(wǎng)比較適合當(dāng)?shù)靥峁崃坎荒軡M足需求的城市，長途熱網(wǎng)從回水中吸收熱量除滿足沿途的消耗外，還有額外的熱量輸送。使用長途熱網(wǎng)，可以降低從遠(yuǎn)方運(yùn)來熱量花費(fèi)的成本，經(jīng)濟(jì)可靠。除了使用長途熱網(wǎng)外，還需要采取一定的措施降低長途輸熱的能量損耗。比如對長途熱量傳輸管道使用的閥門可以提前進(jìn)行特殊處理，使閥門的溫度維持在一個(gè)適宜的溫度，不會再短時(shí)間內(nèi)下降；使用特制的熱熔套保存補(bǔ)償器的熱量，保持其溫度不變；對于地上管道，使用特制的塑料在管道外表面制造一個(gè)保溫層，保持管道的溫度不變；在長途輸熱管道建造的時(shí)候，對水力進(jìn)行考慮，對可能發(fā)生的情況有一個(gè)大概的估計(jì)，如何處理這些問題有一個(gè)備案，比如管道內(nèi)部壓力突然增大、減小如何處理，支撐管道的支架和固定管道的法蘭發(fā)生移位如何處理三基于電廠余熱利用的北方城鎮(zhèn)清潔供熱方案長途熱網(wǎng)主要應(yīng)用于北方，根據(jù)相關(guān)部門的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，回收利用電廠和其他工業(yè)的余熱，可以滿足北方總計(jì)140億m2的村落鄉(xiāng)鎮(zhèn)城市的用熱需求，其中，電廠提供86%的熱量，其他工業(yè)提供14%的熱量。從統(tǒng)計(jì)調(diào)查表中我們可以看到，目前回收的余熱主要來自于火力發(fā)電廠，核電發(fā)電廠較少。但是筆者相信在不久的未來，核電發(fā)電廠會超過火力發(fā)電廠，甚至占據(jù)80%、90%的份額。內(nèi)蒙古、東三省、新疆等地區(qū)的一些城市本身沒有能力提供足夠的熱量，需要依靠外地的輸送，長途熱網(wǎng)在這些地區(qū)大有可為。當(dāng)然，熱源不只是電廠余熱，也可以是新建生物質(zhì)、燃?xì)?、城市垃圾焚燒等熱電?lián)產(chǎn)熱源。對于一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，長途熱網(wǎng)也不能發(fā)揮作用的地方，可以考慮使用熱泵、燃?xì)饣蛘咂渌绞教峁崮堋岜弥饕玫氖堑叵?、地表和空氣中的熱能，利用方式根?jù)每個(gè)地方的實(shí)際情況來決定。比如說某些地區(qū)地下地?zé)豳Y源豐厚，可以汲取地下的地?zé)釤崮軄頋M足地表生活生產(chǎn)的熱能需求，如果不夠可以加大深度，汲取更深處的地?zé)豳Y源；對于江河湖海附近的城鎮(zhèn)，可以利用地表水中蘊(yùn)含的熱能資源；對于比較炎熱的地區(qū)，比如新疆的城市，可以使用空氣源熱泵來汲取周圍空氣中的熱能資源。小型燃?xì)夤岱绞?，包括使用燃?xì)忮仩t、燃?xì)獗趻鞝t等，可以為大概20億皿左右的城鎮(zhèn)提供熱能供應(yīng)，滿足其生產(chǎn)生活需求。四結(jié)語從上文我們知道，大溫差長輸供熱模式是一種更經(jīng)濟(jì)、輸熱效率更高的供熱模式，這種供熱模式可以降低長途供熱的損耗，降低長途供熱成本。此外，這種供熱模式的來源是長途輸送中浪費(fèi)的熱量，并沒有對大自然汲取或者排放出對大自然有害的物質(zhì)，是綠色環(huán)保的供熱模式，這種供熱模式符合我國現(xiàn)階段大力推廣的可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，是降低碳中和，建造綠水藍(lán)天的有效措施，應(yīng)該大力推廣。參考文獻(xiàn)清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展報(bào)告2019[M].北京：中國建筑工