電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水中賦存的余熱量十分巨大，如何正確處理？

  一般來(lái)說(shuō)，人們對電廠(chǎng)環(huán)境影響的認識，多注意其火電廠(chǎng)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，會(huì )嚴重污染大氣環(huán)境；對核電廠(chǎng)而言，則警惕低放射性污水排放對水環(huán)境的污染等等問(wèn)題。因此，在電廠(chǎng)環(huán)境污染治理中一直十分注重電廠(chǎng)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，但容易忽視電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水所含巨大熱量棄置于環(huán)境可能帶來(lái)的熱污染的危害。

 

  火電廠(chǎng)的燃料燃燒總發(fā)熱量中只有35%左右轉變?yōu)殡娔?，?0%以上的熱能主要通過(guò)鍋爐煙囪和汽輪機凝汽器的循環(huán)冷卻水失散到環(huán)境中。相比之下，循環(huán)冷卻水攜帶走的廢熱量又占其中絕大部分。

 

  對1000MW火電汽輪機組，循環(huán)冷卻水量約35～45m3 /s，接近于目前排入日本東 京市區10個(gè)污水處理廠(chǎng)的污水總量5×106m3/d[2] 、溫升(即超過(guò)環(huán)境水域的溫度)8～ 10℃，溫升所對應的熱量約1.5×106～1.9×106kJ/s(日均1.2～1.7×1011 kJ/d；按 年運行7 000h計，年均3.8～4.6×1013 kJ/a，折合標準煤約150萬(wàn)t/a)。排出的溫排水溫度視電廠(chǎng)所處地區而異，冬季20～35℃；夏季25～45℃。屬于50℃以下的低品位熱能。核電機組循環(huán)水量是火電機組的1.2～1.5倍，棄熱量會(huì )更多。

 

  一座現代火、核電廠(chǎng)的裝機容量多在2 000～6 000MW，排出的冷卻水量相當于2～6個(gè)東京市區排污水量。如此巨量的熱負荷是一般小水域無(wú)法承受的。即使對大江、大河、海灣等大水域也需精心研究、設計冷卻水排、取水口的布局，才可使電廠(chǎng)排熱在環(huán)境中合理消散。

 

  隨著(zhù)環(huán)境保護要求的提高，自然水域的溫升強度和范圍都將嚴格規定(目前沒(méi)有法規規定)。雖然我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標準(JB3838-2002)》中，對水溫的要求尚未有具體的混合區影響范圍的限制，但在影響強度上規定了人為造成的環(huán)境水溫變化：周平均最大溫升≤1℃；周平均最大溫降≤2℃?？梢韵嘈?，我國有關(guān)水域溫排放的限制標準也會(huì )很快出臺，電廠(chǎng)循環(huán)水排放將受到更大約束。

 

  更嚴峻的情況是：如當地自然水域的夏季本底水溫接近33℃，規劃設計此類(lèi)地區電廠(chǎng)取、排水工程方案時(shí)，為使所抽取的水溫能降低1～2℃，以及熱影響不致超標，火電廠(chǎng)或核電廠(chǎng)選擇廠(chǎng)址的初可研階段均需進(jìn)行冷卻水問(wèn)題的大型科研工作，其研究耗資多在百萬(wàn)之巨。經(jīng)科學(xué)研究后，所預報的取水水溫若不能滿(mǎn)足汽輪機組冷卻水要求(一般而言，不得高于33℃)，或溫排水釋放的熱量對水域造成的熱污染不能滿(mǎn)足環(huán)境保護之要求，則該廠(chǎng)廠(chǎng)址必須重新選擇。在向水域排放大量廢熱情況下，要保證取到33℃以下的新水、又不致造成過(guò)高的工程投資(如過(guò)遠地設置取水口，雖有利于避開(kāi)熱水區，但管道長(cháng)，吸水泵功率大，造價(jià)高，運行費用亦大)，則決非易事。電廠(chǎng)冷卻水專(zhuān)業(yè)的科研工作者無(wú)不深深地體會(huì )到這一點(diǎn)。

 

  對于已投產(chǎn)電廠(chǎng)，夏季遇到這種情況，或汽機熱效下降、或排汽缸真空降到危險值時(shí)，電廠(chǎng)機組不得不減負荷運行；國外有些沿海電廠(chǎng)為使排水溫度不致違反規定，不惜動(dòng)用冷卻塔，使冷卻用海水在冷卻塔中僅做一次流動(dòng)便排回海域，其目的僅是為使溫排水少升高幾度?？梢?jiàn)，電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水棄熱己成為電力建設、環(huán)境保護中一個(gè)棘手的問(wèn)題。

 

  近20余年來(lái)火電裝機容量有了高速發(fā)展，2002年已有裝機容量3.6億kW。2004年新批準40000MW裝機容量的建設，預計到2020年，中國發(fā)電裝機容量應該到9～10億kW；期間的年均新增發(fā)電裝機容量應為3 000～3 600萬(wàn)kW，年均增長(cháng)率5.3%～5.9%。容量如此迅速地增長(cháng)，其排放的廢熱量亦將隨之增加，這部分熱量必定對環(huán)境產(chǎn)生累積的、持久的負面影響。

 

  對冷卻塔冷卻而言，其蒸發(fā)散熱加以風(fēng)吹影響，使大量熱量和水滴進(jìn)入大氣環(huán)境，會(huì )使空氣局部溫度、濕度升高。電廠(chǎng)長(cháng)期運行，失散的熱量和水滴會(huì )對局部小氣候產(chǎn)生影響。

 

  對水面冷卻而言，溫排水對局部受納水域的水質(zhì)產(chǎn)生影響，主要表現在水溫、溶解氧等指標的變化；對水生生物產(chǎn)生影響，主要表現在改變藻類(lèi)、魚(yú)類(lèi)等的生活條件方面；對水域富營(yíng)養化程度產(chǎn)生影響，主要表現在水溫升高可能加劇水中富營(yíng)養化藻類(lèi)的生長(cháng)、溶解氧下降。冷卻水廢熱對水環(huán)境的影響較大時(shí)，會(huì )發(fā)生嚴重的熱污染。1978年夏季，望亭發(fā)電廠(chǎng)的溫排水直接排入望虞河使水溫高達40℃以上。造成漁業(yè)損失73t，三水作物損失1.8萬(wàn)t，蚌珠損失4.4萬(wàn)只。裝機容量大的電站，有時(shí)還會(huì )引起大范圍水域內生物的消失。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海域內生物消失。