四?四：太陽能加空氣源熱泵熱水系統(tǒng)節(jié)能改造

　　中核四?四有限公司原有蒸汽換熱器熱水系統(tǒng)能源利用率低、檢修成本高。而公司所處地理位置是甘肅省太陽能總輻射量最高的區(qū)域之一，降水稀少、空氣干燥、晴天多、光照充足，太陽能資源豐富。四?四公司通過應(yīng)用太陽能加空氣源熱泵熱水系統(tǒng)技術(shù)，對淋浴系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，系統(tǒng)設(shè)計用水量87噸/天，出水溫度不低于45℃，改造后節(jié)能效果顯著。成為甘肅地區(qū)首家試點應(yīng)用太陽能加空氣源熱泵熱水系統(tǒng)技術(shù)的單位。

　　太陽能加空氣源熱泵系統(tǒng)為大規(guī)模集中熱水系統(tǒng)，采用屋頂太陽能集熱器作為主要熱量來源，能實現(xiàn)在充分利用太陽能的前提下，空氣源熱泵作為輔助加熱，通過優(yōu)化組合，保證全年365天每天都能產(chǎn)生足夠的熱水，實現(xiàn)了熱水系統(tǒng)最節(jié)能、最合理的綜合運用。為保證系統(tǒng)在太陽能光照不足、氣溫低等不利的情況下仍能滿足熱水的正常供應(yīng)，系統(tǒng)配備超低溫空氣源熱泵進(jìn)行輔助加熱。

　　太陽能加空氣源熱泵熱水系統(tǒng)可分為集熱系統(tǒng)、儲熱系統(tǒng)、輔助加熱系統(tǒng)、補水系統(tǒng)、淋浴系統(tǒng)等5個部分。

　　太陽能集熱器吸收太陽輻照能量加熱管內(nèi)軟化水，熱水通過集熱循環(huán)泵進(jìn)行溫差循環(huán)，熱水在儲熱水箱和屋頂集熱器之間循環(huán)，達(dá)到集熱的目的。集熱循環(huán)管道安裝防凍伴熱帶，當(dāng)管道溫度低于3℃時，自動啟動。

　　儲熱系統(tǒng)采用不銹鋼材質(zhì)內(nèi)膽組合水箱，水箱內(nèi)膽密閉良好、防腐耐壓、水質(zhì)安全衛(wèi)生、保溫效果好。

　　采用超低溫空氣源熱泵作為輔助加熱系統(tǒng)。當(dāng)出現(xiàn)陰雨天氣或水箱達(dá)不到洗浴要求時，自動啟動空氣源熱泵進(jìn)行輔助加熱，水溫達(dá)到設(shè)定溫度時停止?？諝庠礋岜脧目諝庵蝎@得大量的熱能，所消耗的電能僅僅是壓縮機用于運輸空氣、陽光能源時所需的能量，因此制等量的熱水，其用電量是傳統(tǒng)電熱水器的25% 左右。且不受陰、雨、雪等惡劣天氣的影響，一天24小時全天候使用。

　　供水系統(tǒng)采用變頻恒壓熱水水泵，實現(xiàn)淋浴時供水壓力穩(wěn)定，提高淋浴的舒適性。

　　補水系統(tǒng)加裝硅磷晶水處理系統(tǒng)，減少系統(tǒng)結(jié)垢?？刹捎脺乜亍⑺?、定時補水三種補水方式，根據(jù)設(shè)定自動啟動補水電磁閥進(jìn)行補水，水位達(dá)到設(shè)定值時自動停止補水。

　　太陽能熱水系統(tǒng)和空氣源熱泵熱水系統(tǒng)通常作為兩種技術(shù)方案進(jìn)行應(yīng)用。本系統(tǒng)結(jié)合實際，考慮太陽能受天氣等條件限制，引入空氣源熱泵作為輔助熱源。在充分利用太陽能的前提下，保證全年熱水的穩(wěn)定供應(yīng)。太陽能加空氣源熱泵熱水系統(tǒng)具備技術(shù)方案成熟、具備施工難度低、周期短、節(jié)能效果顯著的特點，可在兩至三年內(nèi)收回投資，具備普遍推廣使用的潛力。

　　該系統(tǒng)自動化水平高。通過參數(shù)設(shè)定，可以實現(xiàn)自動溫差循環(huán)、自動補水、自動啟動空氣源熱泵輔助加熱、自動定時供水、低溫時自動開啟保溫帶保溫；同時所有功能可以手動啟停。原有蒸汽換熱器熱水系統(tǒng)，在使用時需運行管理人員進(jìn)行手動開啟。新系統(tǒng)實現(xiàn)供水自動控制，減少運行管理人員1名。原有蒸汽換熱器熱水系統(tǒng)需定期對換熱器進(jìn)行除垢、檢修，新系統(tǒng)只需進(jìn)行日常巡檢維護(hù)。至少減少檢修人員2名。該系統(tǒng)還降低了運行成本，年節(jié)約蒸汽2萬吉焦耳、水6萬噸、檢修成本8萬元。年節(jié)能量約為615噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少二氧化碳排放量1600噸左右。年減少污水排放量6萬噸。 （陳世剛）

　　紅華公司：工藝?yán)鋬鏊疅峄厥展?jié)能優(yōu)化

　　由于四川紅華實業(yè)有限公司工程生產(chǎn)運行的特殊性，職工下班回家前必須淋浴。這就要求在紅華工程建設(shè)中，設(shè)計安裝職工淋浴需要的淋浴間、淋浴設(shè)施以及提供淋浴熱水的加熱裝置。

　　提供淋浴熱水的燃?xì)猓ㄓ停╁仩t需鋪設(shè)天然氣管道以及設(shè)立相應(yīng)的貯油罐。但是安裝天然氣管道需穿越成昆鐵路線以及S103省道公路線，安全評審難以通過。且貯油罐屬于重大危險源，為生產(chǎn)運行帶來安全隱患。如果不解決這個問題，紅華工程項目將被迫擱置。在這種情況下，經(jīng)過大量的調(diào)查研究，紅華公司提出采用螺桿式熱泵回收利用工藝?yán)鋬鏊厮臒崮?，循環(huán)加熱生活淋浴用水，滿足職工淋浴用水。該項措施不存在安全評審難以通過的問題，而且操作簡單，節(jié)能效果明顯。

　　紅華公司工藝主機運行時產(chǎn)生的熱量，通過冷水機組經(jīng)兩次熱交換后，由循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷卻塔直接散發(fā)到空氣當(dāng)中去。通過計算，這部分熱能大約有11340千瓦時。完全能滿足螺桿式熱泵回收熱能的需要。通過螺桿式熱泵回收利用主機運行時產(chǎn)生的熱量，將淋浴用水水溫由常溫加熱到55℃，能滿足職工淋浴用水需要；同時，螺桿式熱泵運行時產(chǎn)生的冷量還可以提供給工藝主機。

　　該項措施包括采用雙機頭螺桿式熱泵，螺桿式熱泵的冷卻水（熱水）與生活淋浴水連接；螺桿式熱泵的冷凍水進(jìn)口與工藝?yán)鋬鏊厮艿老噙B接，螺桿式熱泵的冷凍水出口與工藝?yán)鋬鏊M(jìn)水水管道相連接。

　　此項改進(jìn)具有顯著的社會效益。與燒煤鍋爐相比較，避免了碳和二氧化硫的排放；與燃油鍋爐相比較，降低了運行風(fēng)險（天然氣、油、貯油罐等），還減少了壓力容器的取證、年檢等工作。同時，螺桿式熱泵采用智能化運行模式，大大減輕了生產(chǎn)運行勞動強度。

　　回收工藝?yán)鋬鏊厮疅崮芗訜嵘盍茉∮盟椖?，是該類型工業(yè)系統(tǒng)首次采用，符合國家大力提倡的節(jié)能減排技術(shù)。經(jīng)過兩年多的實際運行，效果較好，每年直接為該公司節(jié)約用電43萬多千瓦時，折合節(jié)約電費28萬多元。

　　該項目措施的實際經(jīng)驗，已在全行業(yè)得到借鑒， 陜西鈾濃縮有限公司、蘭州鈾濃縮有限公司均在后續(xù)發(fā)展項目中已采用。 （侯鑫）

　　秦二廠：固體廢物處理系統(tǒng)鋼桶低成本改造

　　秦二廠機組的固體廢物處理系統(tǒng)（簡稱TES系統(tǒng)）通過水泥固化、混凝土固定工藝，對核電站運行過程中產(chǎn)生的低、中水平放射性工藝廢物進(jìn)行處理，即采用混凝土桶包裝、桶內(nèi)批次攪拌的固化工藝。通過各種有效手段減少最終放射性固體廢物的產(chǎn)生量，在一定程度上會大大降低最終廢物處置費用，具有極高的環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)效益。

　　秦二廠將濕固體廢物（濃縮液、化學(xué)廢液、廢樹脂）的固化用屏蔽容器從原有的混凝土包裝容器統(tǒng)一變更為400升金屬桶，將放射性固體廢物的包裝容積率從41%~44%提高到95%，容器本身的增容降到了極低的水平，同時也進(jìn)一步降低了廢物運輸、儲存和處置的費用。

　　攪拌方式的改進(jìn)也是一項創(chuàng)新。秦二廠650兆瓦機組TES系統(tǒng)原桶內(nèi)混合器采用“門式”桶內(nèi)攪拌的桶內(nèi)攪拌方式，在攪拌過程中廢樹脂和水泥混合不易均勻，攪拌后“門式”攪拌槳粘連嚴(yán)重，且攪拌槳無法有效清洗。攪拌工藝改進(jìn)采用已廣泛使用的“雙螺旋”桶內(nèi)攪拌方式完整替代原先的“門式”桶內(nèi)混合器，這使得濕廢物與水泥和添加劑在裝桶前就可以得到充分的攪拌和混合，固化體均勻性能夠得到充分的保證。

　　同時得到改進(jìn)的還有廢樹脂計量裝置。TES系統(tǒng)本身配套有廢樹脂計量裝置，該裝置可為桶內(nèi)攪拌器提供需要固化的廢樹脂。原設(shè)計采用固定容積的暫存罐，在實際使用過程中，由于樹脂和水的比例不定，在一定時間內(nèi)進(jìn)入暫存罐的廢樹脂量會有較大偏差，在計量不準(zhǔn)確的情況下，可能造成更多的固體廢物產(chǎn)生，且有可能偏離固化配方的風(fēng)險，因此需要對廢樹脂的計量精度進(jìn)行優(yōu)化。為克服樹脂和水不均勻造成的計量不準(zhǔn)確，需要采用樹脂脫水稱重的方式進(jìn)行廢樹脂的計量。根據(jù)原有計量方式，計量過程中會產(chǎn)生大量的廢水直接排至廢液處理系統(tǒng)（TEU）。通過本次改造，秦二廠專門設(shè)計了一個廢液臨時儲罐，樹脂脫水產(chǎn)生的廢液直接傳輸至該儲罐內(nèi)，在固化過程中使用該廢液儲罐內(nèi)的廢液進(jìn)行樹脂固化，減少了對TEU系統(tǒng)的污染，并且有效減少高污染水對廢液處理系統(tǒng)的壓力，實現(xiàn)樹脂脫水的復(fù)用。這是該項設(shè)計在秦二廠首次使用。

　　此外，還進(jìn)行了傳輸裝置改進(jìn)。根據(jù)工藝改進(jìn)，TES系統(tǒng)將采用400L金屬桶及C1型水泥桶作為固化用桶，對應(yīng)地需要對原廢物桶轉(zhuǎn)運托盤進(jìn)行優(yōu)化。托盤應(yīng)既可傳送混凝土桶（I型及IV型），又可傳送400升金屬桶。

　　秦二廠TES改造完成后，建立了國內(nèi)首條可以實現(xiàn)水泥桶和400升金屬桶共用的固化線。根據(jù)改造后的工藝，水泥桶主要針對更換下的水過濾器濾芯，采用1桶多濾芯固定工藝。對于廢樹脂和濃縮液等濕廢物，采用400升金屬桶固化，最大程度降低固廢產(chǎn)生。改造后設(shè)備整體運行可靠，在調(diào)試過程中經(jīng)多次試驗，設(shè)備工作良好。

　　改造完成后，預(yù)計秦二廠至壽期末共可直接減少放射性固體廢物產(chǎn)量約5073立方米，降低放射性固體廢物產(chǎn)量約54%，并可有效緩解秦二廠放射性廢物暫存的壓力。以每立方米廢物18萬元的后處置成本進(jìn)行估算，共可節(jié)約廢物后處置成本9.13億元。

　　改造完成后，整個改造方案對國內(nèi)同類型固化設(shè)備具有同樣的借鑒意義，如大亞灣核電1、2號機組和3、4號機組，海南核電及秦山核電方家山機組，因其設(shè)備及工藝布局同秦二廠TES系統(tǒng)一致。

　　TES系統(tǒng)改造成本較低，共花費1300萬元，改造金額遠(yuǎn)低于TES系統(tǒng)新建費用。