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核能供熱,清潔取暖新途徑

河南供熱2020-01-24 15:25:21

在今年全國兩會期間,全國政協委員、中核集團科技與信息化部主任錢天林表示,中核集團已完成泳池式低溫供熱堆的技術開發,正針對特定廠址開展工程設計,已具備工程建設條件。建議國家在示范項目核準上給予政策支持,加快項目審批,推動示范項目在今年開工建造。近期有關核能供熱的信息表明,核能供熱正在蓄勢待發,有望在不久的將來變成現實,成為北方地區冬季清潔取暖的新方式。

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核能供熱既保溫暖又保清潔

“核能供熱,聽起來很新鮮,其實歷史并不短,國外早已付諸實踐?!敝泻思瘓F中國核電工程有限公司河北分公司總經理、泳池式低溫供熱堆(燕龍)型號總設計師王獻庭說。

20世紀50年代中期,瑞典在斯德哥爾摩附近建造了世界上第一座主要用于區域供熱的原型堆,連續供熱10年。

到2011年底,俄羅斯共有9座核電站的29臺機組在發電的同時供熱,輸出功率在25兆瓦至200兆瓦之間,其用戶中包括周邊城鎮居民。

有資料顯示,截至2016年底,在全球總計446臺在運核電機組中,有56臺機組采用熱電聯供方式,在發電的同時進行區域供熱。

自20世紀80年代以來,我國開展核供熱研究已經30多年,已掌握能夠工程化應用的核能供熱技術。1983年,清華大學對該校核能院泳池堆進行改造后,實現核能供熱,連續兩年向核能院大樓供熱。1989年,清華大學又完成專用供熱堆研發,功率為5兆瓦。

“盡管研究早就在進行,核能供熱一直未能實際應用。但隨著冬季清潔取暖需要愈加迫切,開展核能供熱很有必要?!蓖醌I庭表示。

冬季供熱在北方地區是件大事。采暖范圍涉及17個省、市、自治區,采暖人口達到7億以上。根據國家統計局的數據,2000年至2013年,我國城市集中供熱面積從11.10億平方米增長到57.17億平方米,年增長率超過12%。隨著我國城鎮化發展,預計到2020年集中供熱面積將達到129億平方米。

“近年來,隨著大氣污染問題日益嚴重,特別是霧霾天增多,很多地方都在推行清潔取暖。但是,到目前,集中供熱的熱源仍以熱電聯產和區域鍋爐房為主,使用的燃料以煤炭為主,而不達標的燃煤燃燒排放正是導致北方地區特別是京津冀地區冬季大氣污染嚴重的主要原因之一?!蓖醌I庭說。

“在推行清潔取暖中,很多地方加快拆除高耗能、高污染、低熱效率的區域鍋爐,實行煤改氣、煤改電。與此同時,一些城市熱源缺口問題也凸顯出來?!蓖醌I庭表示。

推進北方地區冬季清潔取暖,關系廣大群眾溫暖過冬,關系霧霾天能不能減少,是能源生產和消費革命、農村生活方式革命的重要內容,是必須要做好的民生工程。按照國家發展改革委、國家能源局印發的《北方地區冬季清潔取暖規劃(2017-2021年)》,到2019年,北方地區清潔取暖率達到50%,替代散燒煤(含低效小鍋爐用煤)7400萬噸。到2021年,北方地區清潔取暖率達到70%,替代散燒煤(含低效小鍋爐用煤)1.5億噸。

“核能是一種安全、清潔的能源。核能供熱無污染,無任何煙塵、灰渣、碳化物、硫化物、氮氧化物的排放。如同氣代煤、電代煤一樣,核能供熱也是實現清潔取暖的一個新途徑?!蓖醌I庭說。

令王獻庭振奮的是,《北方地區冬季清潔取暖規劃(2017-2021年)》中提出,研究探索核能供熱,推動現役核電機組向周邊供熱,安全發展低溫泳池堆供暖示范?!昂四芄嵋呀浺饑矣嘘P部門的重視,這必將加快核能供熱實施步伐?!彼硎?。

02

低溫供熱堆技術成熟經濟可行

“從核能供熱技術看,泳池式低溫供熱堆比較有代表性,有望得到優先運用?!蓖醌I庭解釋說,泳池式低溫供熱堆是將反應堆產生的熱量通過兩級換熱,傳遞給供熱回路系統,供熱回路系統與熱網連接,將熱量輸送千家萬戶。這種反應堆將堆芯放在一個常壓水池的深處,利用水層的靜壓力提高堆芯出口水溫,使堆芯出口水溫超過90攝氏度,以滿足城市供熱的溫度要求。它結構簡單,主要包括反應堆及一回路系統、隔離回路系統、供熱回路系統、余熱冷卻系統及其他輔助工藝系統。

以中核集團研發的“燕龍”泳池式低溫供熱堆為例,王獻庭將泳池式低溫供熱堆特點和優勢概括為:安全、環保、經濟、可推廣。

“泳池式低溫供熱堆采用的是泳池式反應堆堆型,具有豐富的運行實踐經驗,技術成熟?!蓖醌I庭介紹說,泳池式反應堆是世界上廣泛應用的一種堆型,國際上已建有200多座泳池式反應堆,累計安全運行1萬堆年。國內已建成11座泳池式反應堆,累計安全運行超過300堆年。其中,中國原子能科學研究院的49-2反應堆已運行50多年。泳池式低溫供熱堆采用很多成熟的技術,主要關鍵設備都在研究堆和供熱設施中得到驗證和運用,如回路混流泵、鋼絲繩式控制棒驅動機構、板式換熱器等,不存在技術瓶頸。

核能供熱屬于核能開發應用,安全、環保是關鍵。對于泳池式低溫供熱堆的安全可靠性,王獻庭很有信心:“堆芯位于水池底部,始終處于淹沒狀態。在任何事故情況下,反應堆依賴固有負反饋特性可實現自動停堆。停堆后在不采取任何余熱冷卻手段情況下,1800噸池水可確保堆芯26天不會裸露,能確保不發生熔堆事故。低溫供熱堆設置中間隔離回路(二回路),其壓力高于一回路的壓力,使放射性水不會漏到熱網回路,并采用燃料包殼、堆水池、水池深埋地下及密封廠房等四道屏障,有效隔離放射性,確保放射不泄漏到廠房外,無碳排放,無煙塵排放,從而實現零排放?!?/p>

核能供熱能否得到推行,還要看其是否經濟可行?!耙蛔?00兆瓦的泳池式低溫供熱堆,供暖建筑面積可達約1000萬至2000萬平方米,相當于10萬至20萬戶三居室。低溫供熱堆投資較少,只相當于同規模燃煤鍋爐的2至3倍。低溫供熱堆運行成本遠遠低于燃煤鍋爐。同規模燃煤鍋爐每年消耗30余萬噸燃煤,低溫供熱堆每年僅消耗核燃料約2.5噸。采取燃煤鍋爐供熱,每年需運送30余萬噸煤炭、10萬噸灰渣,而低溫供熱堆沒有如此大的運輸壓力。低溫供熱堆使用壽命可達40至60年,是燃煤鍋爐的2至4倍。同時,低溫供熱堆供熱價格遠低于天然氣,居民可以承受?!蓖醌I庭說。

“泳池式低溫供熱堆廠址適應廣泛,簡便易行?!蓖醌I庭表示,泳池式低溫供熱堆無大型水源要求,內陸、沿海均可,尤其適合北方內陸地區。同時,其系統相對簡單,占地面積不超過50畝。供水溫度達到90度,滿足供熱水溫要求,可直接接入城鎮集中供熱管網,不需對城鎮熱網進行改造或更換,也不需對用戶的采暖設備進行改造或更換。

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推行核能供熱需要政府規劃

利用核能供熱來推動北方冬季清潔取暖,正越來越成為共識。發展核能供熱項目非常有前景,是實現綠色發展的有效手段,可以造福社會,造福人民。

去年11月,中國核工業集團有限公司正式發布自主研發的“燕龍”泳池式低溫供熱堆。這標志著中核集團在核能供熱技術領域取得重要進展,將為我國后續探索核能供熱提供有力技術支持。

中國核電工程有限公司河北分公司核工程研究設計所副所長李建敏介紹說,“燕龍”泳池式低溫供熱堆,是以中國核電工程有限公司河北分公司和中國原子能研究院為主研制的。

就“燕龍”發布以來的新進展,李建敏說,中核集團已確定示范工程目標廠址,示范工程的各項工作正在積極快速推進。

眼下,國內有的城市正在積極推進核能供熱。今年1月,中核集團與煙臺市政府簽署《海上清潔能源綜合供給平臺及泳池式低溫供熱堆項目合作協議》。依照協議,雙方將加速推進海上清潔能源綜合供給平臺及泳池式低溫供熱堆項目在煙臺市開發和建設,打造煙臺市國家軍民融合示范項目,助推煙臺市建設核電裝備千億級產業集群。

我省冬季供熱任務艱巨,已有發展核能供熱的設想。省發改委去年9月印發的《河北省“十三五”電力發展規劃》中提出,加快低溫供熱堆項目前期工作。結合城鎮集中供熱發展規劃,積極利用國內先進可靠技術,在條件適宜地區,謀劃布局一批低溫供熱堆項目,重點加快推進承德、邢臺項目前期工作,爭取列入國家首批示范。

“核能供熱有需求,前景看好。但要使核能供熱項目真正落地,需要政府加強領導和規劃?!崩罱艚ㄗh,將核能供熱納入城市供熱規劃中,做好管網對接工作。

城市供熱屬于公用事業。核能供熱作為新生事物,需要政府扶持?!罢畱雠_針對核能供熱的鼓勵性政策,既有利于公眾購買核能供熱服務,又能夠促進核能供熱企業健康發展。要給予泳池式低溫供熱堆與其他清潔能源供熱同樣的補貼政策,以推動核能供熱產業化發展。要加大投入,推動開展有關進一步提高核能供熱堆技術、效能和經濟性等方面的研發工作?!崩罱舯硎?。

公眾的支持,是推行核能供熱順利進行的必要條件?!皯哟笮麄髁Χ?,解決公眾中存在的‘鄰避效應’問題?!崩罱艚ㄗh,以深入淺出的形式,推動核能科普和公眾溝通??梢越M織各界代表赴核電廠參觀考察,消除公眾對核能利用的模糊認知,打消其顧慮,為推行核能供熱營造良好社會環境。




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