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核电余热“水到”,清洁供暖“渠成”

来源:科技日报2019-12-05 11:31

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  核能供热从核电机组二回路抽取蒸汽作为热源,通过厂内换热首站、厂外供热企业换热站进行多级换热,最后经市政供热管网将热量传递至最终用户。

  寒冬已至,全国多地已供暖半月有余。与往年不同,今年供暖有了“新花样”——核能供热。

  核能供热,在北欧、俄罗斯等地已有逾40年成熟运行经验,核能热电联供的压水堆机组累计安全运行1000堆年;而在国内,核能供热也酝酿多年,并得到国家相关部门积极支持,却一直未有实质性突破。

  近日,“国家能源核能供热商用示范工程”在海阳核电站揭牌,开启了我国核电多元应用的新局面,具有里程碑式的重大意义。

  科技日报记者就核能供热落地时机、安全性以及技术经济性等诸多公众关注的问题采访了多位相关人士。

  水到渠成 技术进步带来供热半径扩大

  “这是一件水到渠成的事情。”山东核电董事长吴放如此评价核能供热在酝酿多年之后、于今年采暖季适时到来。

  一方面是技术进步带来的供热半径扩大。

  2011年9月1日起实施的最新版《核动力厂环境辐射防护规定》明确规定,有常住居民的非居住区边界离反应堆距离不得小于500米;规划限制区范围内不应有1万人以上的乡镇,厂址半径10千米范围内不应有10万人以上的城镇。

  这道红线划定了核能供热所能及的最短半径。据吴放介绍,受保温技术、材料等限制,以往供热距离不可能太远,超过10千米通常就不具有可靠性;而随着技术进步,长距离输热变得越来越可行,目前国内已有不少成功案例,如古交长输(超过40千米)、荏平长输(67千米)等。已在规划建设的一些长距离输热项目可达70千米。

  “核能远距离输热在技术上不存在限制条件。”吴放表示,结合大温差技术、吸收式热泵技术、保温材料选型优化、中继泵站等新技术应用,输热距离最远可突破100千米。而海阳核电站距离烟台、威海、青岛正好各在100千米左右,所以供热半径可以覆盖烟、青、威等。

  他透露,此次供热面积为70万平方米;未来海阳核电站1、2号机组改造之后,单台机组2023年具备最大供热能力3000万平方米,按两台机组互为备用计算,规划2023年实现供热范围覆盖厂址周边60千米、面积3000万平方米。

  应运而生 核电余热代煤顺理成章

  另一方面,是绿色低碳的发展大势使然。

  以往,核电站余热利用,仅限于厂址内自用。记者到访过的位于北方采暖区的已有核电站,如辽宁红沿河核电站、徐大堡核电站、江苏田湾核电站,包括去年1、2号机组投运的海阳核电站,核电余热供厂内冬季采暖,早已不是什么新鲜事。

  “说到底,火电厂的热效率是有一定限制的,不可能达到100%。”山东核电设计管理处工程师张真解释,“目前煤电机组热效率已经提高到50%以上,核电则不到40%。这就意味着,有大量余热产生,‘你用或不用,它就在那里’。”

  长期以来,雾霾几乎已成北方地区采暖季的“标配”,令人厌烦而又无奈。在近年“煤改电”“煤改气”的努力显现成效之后,人们将燃煤采暖的替代热源投向同样清洁的核电是顺理成章的。

  “再经保温技术和装备加持,延伸了供热覆盖范围,核能供热就此应运而生。”吴放如是说。

  安全无虞 只有热交换没有水接触

  常见的煤电厂晾水塔、核电站排水口,就是余热的出口。而核电站排水口仅仅是用水将余热排出,水是在密闭的管道中运移,所以只有热交换、没有水接触,不会产生辐射。更值得注意的是,由于核电站排水口温度略高于海水常温,冬季会有很多鱼类在附近聚集。

  核能供热的安全性,其实从前述核电厂自用余热采暖就可以得到旁证——他们自己最清楚这是不是安全的。

  对于这一公众最为关心的问题,吴放从技术层面作答:“核能供热是在现有机组发电基础上进行的局部技术改造。发电还是主业,供热只是副产品。”

  核能供热是从核电机组二回路抽取蒸汽作为热源,通过厂内换热首站、厂外供热企业换热站进行多级换热,最后经市政供热管网将热量传递至最终用户。整个过程中,其实只发生了蒸汽加热水和水加热水两大步骤,核电站与供热用户之间设置了五道回路进行隔离。每个回路之间只有热量的交换,没有水的接触,更不会有任何放射性。用户暖气管道中热水也只在小区内封闭循环,与核电厂层层隔离、十分安全。

  此外,电厂内还设有多个监测手段,可以发现任何细微的异常。所以核能供热绝对可靠、安全无虞。

  多方共赢 经济性堪比大型煤电热电联产

  “我们经过测算,核电厂热电联产在经济性上可以和大型燃煤电厂热电联产持平。”吴放用“居民用暖价格不增加、政府财政负担不增长、热力公司利益不受损、核电企业经营作贡献、生态环保效益大提升”来概括示范工程。

  记者在当地的丰源热力公司“核能供热首站”看到,原用的65吨燃煤锅炉已经停止运行。丰源热力董事长赵新称,以往燃煤锅炉供热产生噪音大,所需操作人员也多。现在换热站内可以做到无人值守,节省了人工成本。

  赵新表示,示范工程首期实现70万平方米核能供暖后,最直观的效果就是凤城国家旅游度假区周边的丰源热力烟囱不冒烟了。未来若能实现2亿平方米核能供暖,每年就可以减少燃煤660万吨,减排二氧化碳约2000万吨、氮氧化物10.3万吨。

  这样的“多方共赢”如何达成?吴放分析,核电厂传统上单纯发电,热能利用效率相对较低,核能综合利用,反而能提高核电厂热效率。他测算,未来如果供热面积扩大到周边450万平方米区域,海阳核电站的热效率可以从现有的36.69%提高到39.94%。

  国家电投董事长钱智民则认为,应以核能为基础,通过核能发电、核能供热、海水淡化、电储能和光储一体、氢能等多能互补、联合高效运行,实现核电向核能拓展、单一核能向多能综合利用拓展。(记者 瞿 剑)

[ 责编:赵宇豪 ]
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