電廠循環(huán)冷卻水排熱量巨大緣于熱力發(fā)電廠生產(chǎn)效率低下。一般大型火電廠實際熱效率僅為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( 即超過環(huán)境水域的溫度) 8～13℃( 視季節(jié)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t/a。排水溫度: 冬季20～35℃; 夏季25～45℃( 視電廠所處地區(qū)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)境及電廠自身的負面熱影響一般來說, 人們對電廠環(huán)境影響的認識, 多注意其火電廠排煙對大氣環(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; 核電廠的低放射性污水排放對水環(huán)境的污染等等問題。因此, 在電廠環(huán)境污染治理中一貫十分注重電廠煙氣的除塵、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)境可能帶來的負面熱影響, 甚至熱污染的危害卻容易視而不見。火、核電廠循環(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入大氣環(huán)境, 會使當?shù)乜諝鉁囟取穸壬摺ｋ姀S長期運行, 失散的熱量和水滴會對局部小氣候的溫、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。對水質產(chǎn)生影響: 主要表現(xiàn)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(xiàn)在惡化其生存條件; 對水域富營養(yǎng)化程度產(chǎn)生影響: 主要表現(xiàn)在水溫升高可能加劇水中富營養(yǎng)化藻種的生長( 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的化學物質的水污染危害大。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, 進而嚴重影響水生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。溫排水廢熱對水環(huán)境的影響較大時, 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自身的負面影響也不可輕視。近年來火、核電廠建設規(guī)模、數(shù)量突飛猛進。電廠建設周期縮短、容量加大、密集度增高, 同一大水域中共存數(shù)座大型電廠的現(xiàn)象已不鮮見, 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, 夏季遇到極端氣候情況時, 汽機或熱效下降、或排汽缸真空降到規(guī)定值時, 機組不得不減負荷運行;另外, 國家對水域水質標準中關于熱排污的規(guī)定將逐漸嚴格起來, 有些電廠為使排水溫度不致違反規(guī)定, 在直流循環(huán)冷卻的基 礎上, 不惜再動用冷卻塔, 使冷卻水先流經(jīng)冷卻塔再排至廠外自然水域。

 

  近20 余a 來火電裝機容量高速發(fā)展, 容量如此迅速地增長, 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越成為不可忽視的環(huán)境問題。

 

  建筑節(jié)能在我國節(jié)能減排全局中占有重要地位，而北方城鎮(zhèn)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(jié)能是我國節(jié)能工作的重中之重。

 

  在北方城鎮(zhèn)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(qū)域鍋爐和各類分散供暖方式(分戶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。

 

  隨著城市規(guī)模的迅猛擴張，我國很多地方出現(xiàn)了集中熱源不足的問題，因供熱造成的城市環(huán)境與經(jīng)濟承載力問題也日益凸現(xiàn)。然而，大容量、高參數(shù)供熱機組所產(chǎn)生的大量低壓缸排汽余熱目前基本上沒有得到利用，而是通過循環(huán)冷卻水系統(tǒng)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個主力熱電廠的總供熱能力約為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(xiàn)有電廠的供熱能力可提高30％。?

 

  電廠循環(huán)水余熱利用存在的問題是循環(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：一是降低排汽缸真空，提高乏汽溫度，即通常所說的汽輪機組低真空運行；二是以電廠循環(huán)水為低位熱源，采用熱泵技術吸取其中余熱實現(xiàn)供熱。?

 

  汽輪機低真空運行供熱技術在理論上可以實現(xiàn)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(tǒng)的低真空運行技術因發(fā)電功率受用戶熱負荷的制約，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(shù)的供熱機組。?

 

  熱泵技術方面，有專家從提高系統(tǒng)熱力學完善性的角度出發(fā)，對利用低品位(低于40℃)余熱的熱電聯(lián)產(chǎn)供熱新模式進行了理論分析，提出了“以30℃左右的常溫電廠循環(huán)水通往用戶，用熱泵就地吸收其熱量送往用戶，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)內開始關注這種新型的熱電聯(lián)供模式，并從技術性、經(jīng)濟性和節(jié)能環(huán)保等不同方面進行了討論喁?電廠循環(huán)水余熱供熱技術現(xiàn)狀。