世界首创零碳供热“零能耗”海水淡化——水热同产同送技术获得海阳核电工程验证

本文转自“中国城镇供热协会”https://www.china-heating.org.cn/techinnov/752110200.html

       按照国际公认的标准，人均水资源低于500立方米为极度缺水，包括北京在内的我国北方沿海省市人均水资源甚至不足300立方米，传统海水淡化因成本高而难以全面应用。同时，在碳达峰、碳中和背景下，北方供暖缺乏具有经济性的清洁低碳热源问题突出。

       为此，清华大学与北京清建能源技术有限公司共同研发出可大规模应用的“零能耗”海水淡化和零碳供热技术，该技术包括：在不增加供热能耗的情况下，利用电厂抽气加热热网的温差不可逆损失制取高温淡水，实现“零能耗”海水淡化；将原来“水热分送”需要的三条管道改为利用单管输送热淡水，实现水热同送；在终端分离出常温淡水和供热热量，实现水热分离。该技术可以大幅度降低供热长距离输送和海水淡化成本，对于我国北方沿海地区实现零碳供热并提供淡水资源具有十分重要的意义。

       2021年，山东核电有限公司、清华大学、北京清建能源技术有限公司、山东电力工程咨询院有限公司、国核电力规划设计研究院有限公司共同完成了海阳核电厂水热同产同送示范工程。示范工程利用海阳核电机组的抽汽和余热驱动水热同产设备，通过多级闪蒸、多效蒸馏工艺，生产满足饮用水标准的高品质热淡水，再通过一根管道输送到用户侧，并在此进行水热分离，热量进入供热系统，降温后的淡水进入供水系统。

图1 示范工程“水热同产机房”

       2021年5月11日由中国节能协会组织，在海阳核电厂召开了“山东海阳核电厂水热同产同送示范工程”专家研讨会。出席会议的包括江亿院士、刘吉臻院士、黄其励院士（线上）、王浩院士、丁烈云院士、马军院士等来自能源、供水、电力、市政、海水淡化领域的6位院士，以及近100名各行业的专家和国家发改委、资源部、环境部、住建部、科技部、能源局等国家政府机关及山东省和青岛市相关负责人。与会人员详细考察了水热同产机组、水热同产同送监控系统及水热分离装置，听取了清华大学付林教授关于水热同产同送技术的整体报告，清华大学谢晓云副教授和北京清建能源技术公司张世钢教授关于水热同产设备开发及运行效果的分析汇报、清华大学吴彦廷博士水热同送和水热分离报告，以及王潇博士关于胶东半岛的水热同产同送规划方案。

图2 江亿院士在现场做示范工程介绍

图3 付林教授做水热同产同送整体技术报告

       清华大学江亿院士主持了专家研讨，与会专家充分发言讨论，形成以下结论：

       一、海阳核电厂水热同产同送示范工程，首次将水热同产同送技术应用于工程，运行效果良好，水质显著优于《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），供热效率接近90%。该示范工程证明了水热同产同送技术是可行的，为该技术的进一步深化研究和大规模工程应用迈出了坚实的关键一步。

       二、水热同产同送利用电厂余热通过海水淡化产生温度在90℃左右的热淡水，实现水热同产。与利用余热的热电联产供热方式相比，其热效率相当，从而实现了零热耗的热法海水淡化而耗电量显著低于膜法；通过单管输送热淡水实现水热同送，大幅度降低水和热的输送成本，显著提高了长距离供热、供水的经济性；通过终端的水热分离技术，分离出常温淡水，用于淡水供应；同时分离出的热量又可用于建筑冬季供热。水热同产同送技术与水热分产分供相比，在初投资、运行成本、能源利用效率上都具备显著优势。

       三、我国北方沿海地区是严重缺水地区，且缺乏足够的清洁热源来替代燃煤。这一技术可有效解决该地区面临的严重水资源和供热热源短缺的问题，实现大规模零碳供热和供水，对我国实现双碳目标、提高供水安全性、实现可持续发展，以及对于拉动基础建设投资促进经济发展都有重要意义。

       后续清华大学建筑节能研究中心将进一步推进该技术的研究和应用工作，为实现3060碳达峰、碳中和目标及解决北方地区缺水问题做出贡献。