山東海陽核電廠水熱同產(chǎn)同送示范工程

1、PAGE 4 -山東海陽核電廠水熱同產(chǎn)同送示范工程張世鋼2022年，由國家電投山東核電與清華大學(xué)聯(lián)合建設(shè)的世界首個“水熱同產(chǎn)同送”科技示范工程在海陽投運。該工程通過抽取海陽核電機組蒸汽，驅(qū)動水熱同產(chǎn)裝置同步產(chǎn)送高溫高品質(zhì)淡水，提高了能源綜合利用效率，為全國加速核能綜合利用、推進“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)提供了重要借鑒。技術(shù)簡介水熱同產(chǎn)同送系統(tǒng)包含三個環(huán)節(jié)：水熱同產(chǎn)、水熱同送和水熱分離。水熱同產(chǎn)裝置在實現(xiàn)海水淡化的同時產(chǎn)生高溫的熱淡水，水熱同送系統(tǒng)把熱淡水輸送到用戶端，水熱分離裝置將熱淡水中的熱量取出來用于采暖，低溫淡水送給自來水公司。示范工程概況海陽核電廠水熱同產(chǎn)同送示范工程于20222022年采暖季建

2、成，設(shè)計日產(chǎn)熱淡水120噸，供熱面積1萬平方米，雖然規(guī)模很小，卻是水熱同產(chǎn)同送技術(shù)在實際工程中的第一次完整應(yīng)用，旨在為將來大規(guī)模推廣應(yīng)用積累經(jīng)驗和技術(shù)。本工程在海陽核電廠內(nèi)設(shè)置水熱同產(chǎn)設(shè)備，用核電廠汽輪機抽汽驅(qū)動，產(chǎn)生95高溫淡水，通過一根管徑DN80的管道輸送到9km外的專家村，在專家村設(shè)置水熱分離裝置，提取的熱量用于承擔(dān)專家村接待中心的采暖熱負(fù)荷和泳池?zé)嶝?fù)荷，降溫以后的淡水滿足部分生活用水需求。水熱同產(chǎn)部分本工程根據(jù)核電廠特殊情況增加了中間回路，核電廠蒸汽首先加熱中間回路的熱水，再由中間回路熱水驅(qū)動水熱同產(chǎn)裝置。設(shè)計工況下原海水進口流量10t/h，其中5t/h變成高溫?zé)岬Ｏ?t/h變

3、成濃海水排回大海。運行時通過定壓水泵保證中間熱水回路壓力始終高于蒸汽壓力，即使換熱器發(fā)生泄露也是熱水往蒸汽一側(cè)漏，從而確保海水以及由海水產(chǎn)生的淡水不會受到核輻射的污染。水熱同產(chǎn)裝置包括兩套，一套為多級閃蒸水熱同產(chǎn)裝置，一套為多效蒸餾水熱同產(chǎn)裝置。多級閃蒸水熱同產(chǎn)裝置原理：原海水先順次進入各級冷凝器傳熱管內(nèi)被加熱升溫，從最后一級冷凝器出來后再被中間回路熱水加熱，然后逐級進入各級閃蒸器閃蒸降溫，海水逐級濃縮，最后變成低溫濃海水回歸大海;每一級閃蒸器產(chǎn)生的蒸汽在本級冷凝器傳熱管外凝結(jié)放熱，凝結(jié)水就是要得到的淡水，低溫級冷凝器產(chǎn)生的淡水先流到高溫級冷凝器，跟高溫級冷凝水匯合后再流向更高溫級冷凝器，最后

4、從最高溫級冷凝器流出來，就是高溫淡水。示范工程中的多級閃蒸水熱同產(chǎn)裝置共采用了20級，各級上下排列，整體為立式結(jié)構(gòu)。多效蒸餾水熱同產(chǎn)裝置原理：原海水通過冷凝器預(yù)熱后，作為原料水并聯(lián)或者串聯(lián)進入各效蒸發(fā)器，第一效蒸發(fā)器由中間回路熱水加熱，海水在傳熱管外降膜蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽作為第二效蒸發(fā)器熱源，熱量如此逐級往下傳遞，蒸汽冷凝水從低溫效流到高溫效，最后從最高溫效流出，就是要得到的高溫淡水。示范工程中的多效蒸餾水熱同產(chǎn)裝置采用14效蒸發(fā)、1級冷凝流程，結(jié)構(gòu)上采用圓筒形管殼式垂直布置，海水從上往下靠重力差逐級流動，具有占地面積小、水泵數(shù)量少、耗電量低的優(yōu)點。兩套水熱同產(chǎn)裝置通過框架合成一體，設(shè)計產(chǎn)水量5

5、t/h，供水溫度95。水熱同送部分根據(jù)位置不同分為三部分：一部分在電廠水熱同產(chǎn)裝置出口，采用兩級輸送泵，一級泵為低汽蝕余量、高氣密性的屏蔽泵，二級泵為高揚程的熱水輸送泵，并在出口裝了穩(wěn)壓罐、安全閥等裝置;第二部分為長度9km的輸送管線，為了模擬研究將來的遠距離輸送水力工況，中間加了一座中繼泵站，設(shè)置在管線中間位置，中繼泵前后均設(shè)置了穩(wěn)壓罐;第三部分在末端的水熱分離裝置淡水出口，設(shè)置根據(jù)閥前壓力自動調(diào)節(jié)出水流量的調(diào)節(jié)閥和一個穩(wěn)壓罐，使閥前壓力維持在設(shè)定范圍之內(nèi)，保證高溫?zé)岬谌魏吻闆r下都不會汽化和超壓。水熱分離部分示范工程中的水熱分離部分設(shè)置了一臺吸收式換熱機組，由一臺熱水型吸收式熱泵和一臺水

6、/水換熱器組成。熱淡水設(shè)計進口溫度95，在吸收式熱泵發(fā)生器、水/水換熱器和吸收式熱泵蒸發(fā)器中梯級降溫至23后，作為生活用水。熱網(wǎng)水進口設(shè)計溫度40，在吸收式熱泵的吸收器、冷凝器和水/水換熱器中吸熱升溫至50，用于專家村接待中心采暖和泳池加熱。示范工程運行性能示范工程于2022年3月正式投運，開機1小時以后工況就基本穩(wěn)定，各參數(shù)與設(shè)計值基本吻合。本示范工程實際運行性能經(jīng)過第三方檢測，所產(chǎn)淡水水質(zhì)各項指標(biāo)均符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2022）。2022年5月11日，中國節(jié)能協(xié)會在海陽核電廠組織召開了“山東海陽核電廠水熱同產(chǎn)同送示范工程”專家研討會，專家認(rèn)為：海陽核電廠水熱同產(chǎn)同送示范工程，首次將水熱同產(chǎn)同送技術(shù)應(yīng)用于工程，證明了水熱同產(chǎn)同送技術(shù)是可行的，為該技術(shù)的進一步深化研究和大規(guī)模工程應(yīng)用邁出了堅實的關(guān)鍵一步。下一步研究方向在示范工程所研究流程的基礎(chǔ)上，工程將進一步增加跨季節(jié)蓄熱水池，非采暖季熱水儲存在水池里面，采暖季與核電廠來水一起送給用戶。如果水熱分離后的低溫淡水在