利用电厂余热的大温差长输供热模式

利用电厂余热的大温差长输供热模式

刘缪康

华能大连热电有限责任公司 辽宁大连 116000

简要：针对电厂余热利用存在的余热输送距离远、余热品位低、回收成本高等难点，提出了以低回水温度为特征的大温差长输供热模式，大幅提高热网输送能力，显著降低回收余热成本，使大规模利用电厂余热的清洁供热方式经济可行。

关键词：电厂余热；大温差长输供热模式；清洁供热

一 构建热网大温差

温差供热模式的主体是长输热网、城市热网和庭院热网，这三种热网分别吸收回水的热量，使回水的温度降低。

长输热网水进入、流出的温度差最大，一般可使回水温度降低100℃，如果使用驱动热泵的话，可以使温度降低110℃，使长输热网吸收的热量更多，增大长输热网的供热能力。

城市热网吸收的热量要低于长输热网，仅能够使回水的温度降低30℃-60℃。此外，城市热网利用的余热评级也不如长输热网。

庭院热网使回水温度降低的最低，仅能够降低10℃左右，故庭院热网吸收的热量也是这三种热网中最低的。故需要采取一定的措施提高庭院热网的热量吸收率，如保持水力的稳定。除了提高热量吸收率，还需要汲取一部分城市热网的热量。除了以上两种措施之外，还可以设立能源站，利用能源站吸收回水的热量。

长输热网和城市热网之间的热量交换需要通过中继能源站，中继能源站的主要作用是将常长输热网和城市热网联合起来，集中吸收回水的热量，并将这两个热网吸收的热量集中在一起，进行供热。

城市热网和庭院热网结合的装置是分布式能源站。它的主要作用是聚集城市热网和庭院热网的热量，将这些热量输送到每个小区中，每一户家庭中。在实际操作中，将分布式能源站一分多，在每一栋小区居民楼上安装能源站部分机组，进行热量的输送和转换。在实际操作中，常常把使用吸收式换热器，原因是效率更高、成本更低、收益更高。使用吸收式换热器，每平方米大概增加15元，但是吸收回水的热量大致增加2-3倍，（回水温度降低100℃左右），热价也会从27 元/GJ降低到15 元/GI。按照前文的算法，只需3.5 a安装吸收式换热器的成本即可全部收回，3.5 a之后开始盈利。

构建热网大温差输热体系的优点有很多，除了可以降低成本、减少煤等能源的消耗万，还能够保护环境，使用也较为安全，在一定程度上增加锅炉现场操作人员的人身安全，当然还是要按照规定操作，不能简化。

二 长途输送热网

上文我们讲的都是城市热网和庭院热网，现在我们讨论下长途热网。长途热网针对的对象是建在深山或偏僻地方的核电站，核电厂距离城市很远，输送热量的路途很长，故浪费的热量很多。长途热网就是利用浪费的热量，即余热，增加核电厂热量的利用率，花费同样的时间和路程输送更多的热量，大大降低了输热的成本。

长途供热体系同长途热网结合在一起，可以减少运输途中热量的损耗，吸收回水更多的热量，提高热量运输效率。除此之外，长途热网还可以吸收电厂废弃回水中的热量，增加长途供热的总量，提高热能利用率，在一定程度上为供热厂省钱。增加热量供应源的数量，在热量输送目的地安装分布式能源站，可以降低长途输热的途中损耗，即花费一样的成本输送更多的热量，从这方面来说，成本在降低。长途热网比较适合当地提供热量不能满足需求的城市，长途热网从回水中吸收热量除满足沿途的消耗外，还有额外的热量输送。使用长途热网，可以降低从远方运来热量花费的成本，经济可靠。

除了使用长途热网外，还需要采取一定的措施降低长途输热的能量损耗。比如对长途热量传输管道使用的阀门可以提前进行特殊处理，使阀门的温度维持在一个适宜的温度，不会再短时间内下降；使用特制的热熔套保存补偿器的热量，保持其温度不变；对于地上管道，使用特制的塑料在管道外表面制造一个保温层，保持管道的温度不变；在长途输热管道建造的时候，对水力进行考虑，对可能发生的情况有一个大概的估计，如何处理这些问题有一个备案，比如管道内部压力突然增大、减小如何处理，支撑管道的支架和固定管道的法兰发生移位如何处理等等。

三 基于电厂余热利用的北方城镇清洁供热方案

长途热网主要应用于北方，根据相关部门的调查和统计，回收利用电厂和其他工业的余热，可以满足北方总计140亿m²的村落乡镇城市的用热需求，其中，电厂提供86%的热量，其他工业提供14%的热量。从统计调查表中我们可以看到，目前回收的余热主要来自于火力发电厂，核电发电厂较少。但是笔者相信在不久的未来，核电发电厂会超过火力发电厂，甚至占据80%、90%的份额。

内蒙古、东三省 、新疆等地区的一些城市本身没有能力提供足够的热量，需要依靠外地的输送，长途热网在这些地区大有可为。当然，热源不只是电厂余热，也可以是新建生物质、燃气、城市垃圾焚烧等热电联产热源。

对于一些偏远地区，长途热网也不能发挥作用的地方，可以考虑使用热泵、燃气或者其他方式提供热能。热泵主要利用的是地下、地表和空气中的热能，利用方式根据每个地方的实际情况来决定。比如说某些地区地下地热资源丰厚，可以汲取地下的地热热能来满足地表生活生产的热能需求，如果不够可以加大深度，汲取更深处的地热资源；对于江河湖海附近的城镇，可以利用地表水中蕴含的热能资源；对于比较炎热的地区，比如新疆的城市，可以使用空气源热泵来汲取周围空气中的热能资源。小型燃气供热方式，包括使用燃气锅炉、燃气壁挂炉等，可以为大概20 亿㎡左右的城镇提供热能供应，满足其生产生活需求。

四 结语

从上文我们知道，大温差长输供热模式是一种更经济、输热效率更高的供热模式，这种供热模式可以降低长途供热的损耗，降低长途供热成本。此外，这种供热模式的来源是长途输送中浪费的热量，并没有对大自然汲取或者排放出对大自然有害的物质，是绿色环保的供热模式，这种供热模式符合我国现阶段大力推广的可持续性发展战略，是降低碳中和，建造绿水蓝天的有效措施，应该大力推广。

参考文献

［1］ 清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展报告2019［M］.北京：中国建筑工业出版社，2019.

［2］ 李岩.基于吸收式换热的热电联产集中供热系统配置与运行研究［D］.北京：清华大学，2012.

［3］ 付林，江亿，张世钢.基于Co-ah循环的热电联产集中供热方法［J］.清华大学学报（自然科学版），2008，48（2）：1377-1380.