核能供熱從核電機組二回路抽取蒸汽作為熱源,通過廠內(nèi)換熱首站、廠外供熱企業(yè)換熱站進行多級換熱,最后經(jīng)市政供熱管網(wǎng)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(jīng)驗,核能熱電聯(lián)供的壓水堆機組累計安全運行1000堆年;而在國內(nèi),核能供熱也醞釀多年,并得到國家相關(guān)部門積極支持,卻一直未有實質(zhì)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(yīng)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(shù)經(jīng)濟性等諸多公眾關(guān)注的問題采訪了多位相關(guān)人士。
水到渠成 技術(shù)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(shù)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(huán)境輻射防護規(guī)定》明確規(guī)定,有常住居民的非居住區(qū)邊界離反應(yīng)堆距離不得小于500米;規(guī)劃限制區(qū)范圍內(nèi)不應(yīng)有1萬人以上的鄉(xiāng)鎮(zhèn),廠址半徑10千米范圍內(nèi)不應(yīng)有10萬人以上的城鎮(zhèn)。
這道紅線劃定了核能供熱所能及的最短半徑。據(jù)吳放介紹,受保溫技術(shù)、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(shù)進步,長距離輸熱變得越來越可行,目前國內(nèi)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(guī)劃建設(shè)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(shù)上不存在限制條件?!眳欠疟硎荆Y(jié)合大溫差技術(shù)、吸收式熱泵技術(shù)、保溫材料選型優(yōu)化、中繼泵站等新技術(shù)應(yīng)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(guī)劃2023年實現(xiàn)供熱范圍覆蓋廠址周邊60千米、面積3000萬平方米。
應(yīng)運而生 核電余熱代煤順理成章
另一方面,是綠色低碳的發(fā)展大勢使然。
以往,核電站余熱利用,僅限于廠址內(nèi)自用。記者到訪過的位于北方采暖區(qū)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(nèi)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%?!鄙綎|核電設(shè)計管理處工程師張真解釋,“目前煤電機組熱效率已經(jīng)提高到50%以上,核電則不到40%。這就意味著,有大量余熱產(chǎn)生,‘你用或不用,它就在那里’?!?/p>
長期以來,霧霾幾乎已成北方地區(qū)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(xiàn)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(jīng)保溫技術(shù)和裝備加持,延伸了供熱覆蓋范圍,核能供熱就此應(yīng)運而生?!眳欠湃缡钦f。
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(chǎn)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(guān)心的問題,吳放從技術(shù)層面作答:“核能供熱是在現(xiàn)有機組發(fā)電基礎(chǔ)上進行的局部技術(shù)改造。發(fā)電還是主業(yè),供熱只是副產(chǎn)品?!?/p>
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(nèi)換熱首站、廠外供熱企業(yè)換熱站進行多級換熱,最后經(jīng)市政供熱管網(wǎng)將熱量傳遞至最終用戶。整個過程中,其實只發(fā)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(shè)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(qū)內(nèi)封閉循環(huán),與核電廠層層隔離、十分安全。
此外,電廠內(nèi)還設(shè)有多個監(jiān)測手段,可以發(fā)現(xiàn)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(jīng)濟性堪比大型煤電熱電聯(lián)產(chǎn)
“我們經(jīng)過測算,核電廠熱電聯(lián)產(chǎn)在經(jīng)濟性上可以和大型燃煤電廠熱電聯(lián)產(chǎn)持平?!眳欠庞谩熬用裼门瘍r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(yè)經(jīng)營作貢獻、生態(tài)環(huán)保效益大提升”來概括示范工程。
記者在當?shù)氐呢S源熱力公司“核能供熱首站”看到,原用的65噸燃煤鍋爐已經(jīng)停止運行。豐源熱力董事長趙新稱,以往燃煤鍋爐供熱產(chǎn)生噪音大,所需操作人員也多?,F(xiàn)在換熱站內(nèi)可以做到無人值守,節(jié)省了人工成本。
趙新表示,示范工程首期實現(xiàn)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(qū)周邊的豐源熱力煙囪不冒煙了。未來若能實現(xiàn)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(tǒng)上單純發(fā)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(qū)域,海陽核電站的熱效率可以從現(xiàn)有的36.69%提高到39.94%。
國家電投董事長錢智民則認為,應(yīng)以核能為基礎(chǔ),通過核能發(fā)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(lián)合高效運行,實現(xiàn)核電向核能拓展、單一核能向多能綜合利用拓展。