四?四：太阳能加空气源热泵热水系统节能改造

　　中核四?四有限公司原有蒸汽换热器热水系统能源利用率低、检修成本高。而公司所处地理位置是甘肃省太阳能总辐射量最高的区域之一，降水稀少、空气干燥、晴天多、光照充足，太阳能资源丰富。四?四公司通过应用太阳能加空气源热泵热水系统技术，对淋浴系统进行节能技术改造，系统设计用水量87吨/天，出水温度不低于45℃，改造后节能效果显著。成为甘肃地区首家试点应用太阳能加空气源热泵热水系统技术的单位。

　　太阳能加空气源热泵系统为大规模集中热水系统，采用屋顶太阳能集热器作为主要热量来源，能实现在充分利用太阳能的前提下，空气源热泵作为辅助加热，通过优化组合，保证全年365天每天都能产生足够的热水，实现了热水系统最节能、最合理的综合运用。为保证系统在太阳能光照不足、气温低等不利的情况下仍能满足热水的正常供应，系统配备超低温空气源热泵进行辅助加热。

　　太阳能加空气源热泵热水系统可分为集热系统、储热系统、辅助加热系统、补水系统、淋浴系统等5个部分。

　　太阳能集热器吸收太阳辐照能量加热管内软化水，热水通过集热循环泵进行温差循环，热水在储热水箱和屋顶集热器之间循环，达到集热的目的。集热循环管道安装防冻伴热带，当管道温度低于3℃时，自动启动。

　　储热系统采用不锈钢材质内胆组合水箱，水箱内胆密闭良好、防腐耐压、水质安全卫生、保温效果好。

　　采用超低温空气源热泵作为辅助加热系统。当出现阴雨天气或水箱达不到洗浴要求时，自动启动空气源热泵进行辅助加热，水温达到设定温度时停止。空气源热泵从空气中获得大量的热能，所消耗的电能仅仅是压缩机用于运输空气、阳光能源时所需的能量，因此制等量的热水，其用电量是传统电热水器的25% 左右。且不受阴、雨、雪等恶劣天气的影响，一天24小时全天候使用。

　　供水系统采用变频恒压热水水泵，实现淋浴时供水压力稳定，提高淋浴的舒适性。

　　补水系统加装硅磷晶水处理系统，减少系统结垢。可采用温控、水位、定时补水三种补水方式，根据设定自动启动补水电磁阀进行补水，水位达到设定值时自动停止补水。

　　太阳能热水系统和空气源热泵热水系统通常作为两种技术方案进行应用。本系统结合实际，考虑太阳能受天气等条件限制，引入空气源热泵作为辅助热源。在充分利用太阳能的前提下，保证全年热水的稳定供应。太阳能加空气源热泵热水系统具备技术方案成熟、具备施工难度低、周期短、节能效果显著的特点，可在两至三年内收回投资，具备普遍推广使用的潜力。

　　该系统自动化水平高。通过参数设定，可以实现自动温差循环、自动补水、自动启动空气源热泵辅助加热、自动定时供水、低温时自动开启保温带保温；同时所有功能可以手动启停。原有蒸汽换热器热水系统，在使用时需运行管理人员进行手动开启。新系统实现供水自动控制，减少运行管理人员1名。原有蒸汽换热器热水系统需定期对换热器进行除垢、检修，新系统只需进行日常巡检维护。至少减少检修人员2名。该系统还降低了运行成本，年节约蒸汽2万吉焦耳、水6万吨、检修成本8万元。年节能量约为615吨标准煤，减少二氧化碳排放量1600吨左右。年减少污水排放量6万吨。 （陈世刚）

　　红华公司：工艺冷冻水热回收节能优化

　　由于四川红华实业有限公司工程生产运行的特殊性，职工下班回家前必须淋浴。这就要求在红华工程建设中，设计安装职工淋浴需要的淋浴间、淋浴设施以及提供淋浴热水的加热装置。

　　提供淋浴热水的燃气（油）锅炉需铺设天然气管道以及设立相应的贮油罐。但是安装天然气管道需穿越成昆铁路线以及S103省道公路线，安全评审难以通过。且贮油罐属于重大危险源，为生产运行带来安全隐患。如果不解决这个问题，红华工程项目将被迫搁置。在这种情况下，经过大量的调查研究，红华公司提出采用螺杆式热泵回收利用工艺冷冻水回水的热能，循环加热生活淋浴用水，满足职工淋浴用水。该项措施不存在安全评审难以通过的问题，而且操作简单，节能效果明显。

　　红华公司工艺主机运行时产生的热量，通过冷水机组经两次热交换后，由循环冷却水系统的冷却塔直接散发到空气当中去。通过计算，这部分热能大约有11340千瓦时。完全能满足螺杆式热泵回收热能的需要。通过螺杆式热泵回收利用主机运行时产生的热量，将淋浴用水水温由常温加热到55℃，能满足职工淋浴用水需要；同时，螺杆式热泵运行时产生的冷量还可以提供给工艺主机。

　　该项措施包括采用双机头螺杆式热泵，螺杆式热泵的冷却水（热水）与生活淋浴水连接；螺杆式热泵的冷冻水进口与工艺冷冻水回水管道相连接，螺杆式热泵的冷冻水出口与工艺冷冻水进水水管道相连接。

　　此项改进具有显著的社会效益。与烧煤锅炉相比较，避免了碳和二氧化硫的排放；与燃油锅炉相比较，降低了运行风险（天然气、油、贮油罐等），还减少了压力容器的取证、年检等工作。同时，螺杆式热泵采用智能化运行模式，大大减轻了生产运行劳动强度。

　　回收工艺冷冻水回水热能加热生活淋浴用水项目，是该类型工业系统首次采用，符合国家大力提倡的节能减排技术。经过两年多的实际运行，效果较好，每年直接为该公司节约用电43万多千瓦时，折合节约电费28万多元。

　　该项目措施的实际经验，已在全行业得到借鉴， 陕西铀浓缩有限公司、兰州铀浓缩有限公司均在后续发展项目中已采用。 （侯鑫）

　　秦二厂：固体废物处理系统钢桶低成本改造

　　秦二厂机组的固体废物处理系统（简称TES系统）通过水泥固化、混凝土固定工艺，对核电站运行过程中产生的低、中水平放射性工艺废物进行处理，即采用混凝土桶包装、桶内批次搅拌的固化工艺。通过各种有效手段减少最终放射性固体废物的产生量，在一定程度上会大大降低最终废物处置费用，具有极高的环境、社会和经济效益。

　　秦二厂将湿固体废物（浓缩液、化学废液、废树脂）的固化用屏蔽容器从原有的混凝土包装容器统一变更为400升金属桶，将放射性固体废物的包装容积率从41%~44%提高到95%，容器本身的增容降到了极低的水平，同时也进一步降低了废物运输、储存和处置的费用。

　　搅拌方式的改进也是一项创新。秦二厂650兆瓦机组TES系统原桶内混合器采用“门式”桶内搅拌的桶内搅拌方式，在搅拌过程中废树脂和水泥混合不易均匀，搅拌后“门式”搅拌桨粘连严重，且搅拌桨无法有效清洗。搅拌工艺改进采用已广泛使用的“双螺旋”桶内搅拌方式完整替代原先的“门式”桶内混合器，这使得湿废物与水泥和添加剂在装桶前就可以得到充分的搅拌和混合，固化体均匀性能够得到充分的保证。

　　同时得到改进的还有废树脂计量装置。TES系统本身配套有废树脂计量装置，该装置可为桶内搅拌器提供需要固化的废树脂。原设计采用固定容积的暂存罐，在实际使用过程中，由于树脂和水的比例不定，在一定时间内进入暂存罐的废树脂量会有较大偏差，在计量不准确的情况下，可能造成合乐彩票登录的固体废物产生，且有可能偏离固化配方的风险，因此需要对废树脂的计量精度进行优化。为克服树脂和水不均匀造成的计量不准确，需要采用树脂脱水称重的方式进行废树脂的计量。根据原有计量方式，计量过程中会产生大量的废水直接排至废液处理系统（TEU）。通过本次改造，秦二厂专门设计了一个废液临时储罐，树脂脱水产生的废液直接传输至该储罐内，在固化过程中使用该废液储罐内的废液进行树脂固化，减少了对TEU系统的污染，并且有效减少高污染水对废液处理系统的压力，实现树脂脱水的复用。这是该项设计在秦二厂首次使用。

　　此外，还进行了传输装置改进。根据工艺改进，TES系统将采用400L金属桶及C1型水泥桶作为固化用桶，对应地需要对原废物桶转运托盘进行优化。托盘应既可传送混凝土桶（I型及IV型），又可传送400升金属桶。

　　秦二厂TES改造完成后，建立了国内首条可以实现水泥桶和400升金属桶共用的固化线。根据改造后的工艺，水泥桶主要针对更换下的水过滤器滤芯，采用1桶多滤芯固定工艺。对于废树脂和浓缩液等湿废物，采用400升金属桶固化，最大程度降低固废产生。改造后设备整体运行可靠，在调试过程中经多次试验，设备工作良好。

　　改造完成后，预计秦二厂至寿期末共可直接减少放射性固体废物产量约5073立方米，降低放射性固体废物产量约54%，并可有效缓解秦二厂放射性废物暂存的压力。以每立方米废物18万元的后处置成本进行估算，共可节约废物后处置成本9.13亿元。

　　改造完成后，整个改造方案对国内同类型固化设备具有同样的借鉴意义，如大亚湾核电1、2号机组和3、4号机组，海南核电及秦山核电方家山机组，因其设备及工艺布局同秦二厂TES系统一致。

　　TES系统改造成本较低，共花费1300万元，改造金额远低于TES系统新建费用。