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(jīng)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(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)邊界離反應堆距離不得小于500米；規(guī)劃限制區(qū)范圍內(nèi)不應有1萬人以上的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，廠址半徑10千米范圍內(nèi)不應有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、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(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(yōu)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(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%。”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(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’。”
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(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心的問題，吳放從技術層面作答：“核能供熱是在現(xiàn)有機組發(fā)電基礎上進行的局部技術改造。發(fā)電還是主業(yè)，供熱只是副產(chǎn)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(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。”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(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。現(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，應以核能為基礎，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。
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