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核電余熱“水到”,清潔供暖“渠成”

新浪体育彩票 2019-12-05 16:48:25

  核能供熱從核電機組二回路抽取蒸汽作為熱源,通過廠內換熱首站、廠外供熱企業換熱站進行多級換熱,最后經市政供熱管網將熱量傳遞至最終用戶。

  寒冬已至,全國多地已供暖半月有余。與往年不同,今年供暖有了“新花樣”——核能供熱。

  核能供熱,在北歐、俄羅斯等地已有逾40年成熟運行經驗,核能熱電聯供的壓水堆機組累計安全運行1000堆年;而在國內,核能供熱也醞釀多年,并得到國家相關部門積極支持,卻一直未有實質性突破。

  近日,“國家能源核能供熱商用示范工程”在海陽核電站揭牌,開啟了我國核電多元應用的新局面,具有里程碑式的重大意義。

  科技日報記者就核能供熱落地時機、安全性以及技術經濟性等諸多公眾關注的問題采訪了多位相關人士。

  水到渠成 技術進步帶來供熱半徑擴大

  “這是一件水到渠成的事情。”山東核電董事長吳放如此評價核能供熱在醞釀多年之后、于今年采暖季適時到來。

  一方面是技術進步帶來的供熱半徑擴大。

  2011年9月1日起實施的最新版《核動力廠環境輻射防護規定》明確規定,有常住居民的非居住區邊界離反應堆距離不得小于500米;規劃限制區范圍內不應有1萬人以上的鄉鎮,廠址半徑10千米范圍內不應有10萬人以上的城鎮。

  這道紅線劃定了核能供熱所能及的最短半徑。據吳放介紹,受保溫技術、材料等限制,以往供熱距離不可能太遠,超過10千米通常就不具有可靠性;而隨著技術進步,長距離輸熱變得越來越可行,目前國內已有不少成功案例,如古交長輸(超過40千米)、荏平長輸(67千米)等。已在規劃建設的一些長距離輸熱項目可達70千米。

  “核能遠距離輸熱在技術上不存在限制條件。”吳放表示,結合大溫差技術、吸收式熱泵技術、保溫材料選型優化、中繼泵站等新技術應用,輸熱距離最遠可突破100千米。而海陽核電站距離煙臺、威海、青島正好各在100千米左右,所以供熱半徑可以覆蓋煙、青、威等。

  他透露,此次供熱面積為70萬平方米;未來海陽核電站1、2號機組改造之后,單臺機組2023年具備最大供熱能力3000萬平方米,按兩臺機組互為備用計算,規劃2023年實現供熱范圍覆蓋廠址周邊60千米、面積3000萬平方米。

  應運而生 核電余熱代煤順理成章

  另一方面,是綠色低碳的發展大勢使然。

  以往,核電站余熱利用,僅限于廠址內自用。記者到訪過的位于北方采暖區的已有核電站,如遼寧紅沿河核電站、徐大堡核電站、江蘇田灣核電站,包括去年1、2號機組投運的海陽核電站,核電余熱供廠內冬季采暖,早已不是什么新鮮事。

  “說到底,火電廠的熱效率是有一定限制的,不可能達到100%。”山東核電設計管理處工程師張真解釋,“目前煤電機組熱效率已經提高到50%以上,核電則不到40%。這就意味著,有大量余熱產生,‘你用或不用,它就在那里’。”

  長期以來,霧霾幾乎已成北方地區采暖季的“標配”,令人厭煩而又無奈。在近年“煤改電”“煤改氣”的努力顯現成效之后,人們將燃煤采暖的替代熱源投向同樣清潔的核電是順理成章的。

  “再經保溫技術和裝備加持,延伸了供熱覆蓋范圍,核能供熱就此應運而生。”吳放如是說。

  安全無虞 只有熱交換沒有水接觸

  常見的煤電廠晾水塔、核電站排水口,就是余熱的出口。而核電站排水口僅僅是用水將余熱排出,水是在密閉的管道中運移,所以只有熱交換、沒有水接觸,不會產生輻射。更值得注意的是,由于核電站排水口溫度略高于海水常溫,冬季會有很多魚類在附近聚集。

  核能供熱的安全性,其實從前述核電廠自用余熱采暖就可以得到旁證——他們自己最清楚這是不是安全的。

  對于這一公眾最為關心的問題,吳放從技術層面作答:“核能供熱是在現有機組發電基礎上進行的局部技術改造。發電還是主業,供熱只是副產品。”

  核能供熱是從核電機組二回路抽取蒸汽作為熱源,通過廠內換熱首站、廠外供熱企業換熱站進行多級換熱,最后經市政供熱管網將熱量傳遞至最終用戶。整個過程中,其實只發生了蒸汽加熱水和水加熱水兩大步驟,核電站與供熱用戶之間設置了五道回路進行隔離。每個回路之間只有熱量的交換,沒有水的接觸,更不會有任何放射性。用戶暖氣管道中熱水也只在小區內封閉循環,與核電廠層層隔離、十分安全。

  此外,電廠內還設有多個監測手段,可以發現任何細微的異常。所以核能供熱絕對可靠、安全無虞。

  多方共贏 經濟性堪比大型煤電熱電聯產

  “我們經過測算,核電廠熱電聯產在經濟性上可以和大型燃煤電廠熱電聯產持平。”吳放用“居民用暖價格不增加、政府財政負擔不增長、熱力公司利益不受損、核電企業經營作貢獻、生態環保效益大提升”來概括示范工程。

  記者在當地的豐源熱力公司“核能供熱首站”看到,原用的65噸燃煤鍋爐已經停止運行。豐源熱力董事長趙新稱,以往燃煤鍋爐供熱產生噪音大,所需操作人員也多。現在換熱站內可以做到無人值守,節省了人工成本。

  趙新表示,示范工程首期實現70萬平方米核能供暖后,最直觀的效果就是鳳城國家旅游度假區周邊的豐源熱力煙囪不冒煙了。未來若能實現2億平方米核能供暖,每年就可以減少燃煤660萬噸,減排二氧化碳約2000萬噸、氮氧化物10.3萬噸。

  這樣的“多方共贏”如何達成?吳放分析,核電廠傳統上單純發電,熱能利用效率相對較低,核能綜合利用,反而能提高核電廠熱效率。他測算,未來如果供熱面積擴大到周邊450萬平方米區域,海陽核電站的熱效率可以從現有的36.69%提高到39.94%。

  國家電投董事長錢智民則認為,應以核能為基礎,通過核能發電、核能供熱、海水淡化、電儲能和光儲一體、氫能等多能互補、聯合高效運行,實現核電向核能拓展、單一核能向多能綜合利用拓展。

來源:科技日報 作者:瞿 劍 編輯: 馬原       
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