核能供熱從核電機(jī)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(jìn)行多級(jí)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(guó)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，核能熱電聯(lián)供的壓水堆機(jī)組累計(jì)安全運(yùn)行1000堆年;而在國(guó)內(nèi)，核能供熱也醞釀多年，并得到國(guó)家相關(guān)部門積極支持，卻一直未有實(shí)質(zhì)性突破。
近日，“國(guó)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(guó)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?qǐng)?bào)記者就核能供熱落地時(shí)機(jī)、安全性以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jìn)步帶來供熱半徑擴(kuò)大
“這是一件水到渠成的事情。”山東核電董事長(zhǎng)吳放如此評(píng)價(jià)核能供熱在醞釀多年之后、于今年采暖季適時(shí)到來。
一方面是技術(shù)進(jìn)步帶來的供熱半徑擴(kuò)大。
2011年9月1日起實(shí)施的最新版《核動(dòng)力廠環(huán)境輻射防護(hù)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(yuǎn)，超過10千米通常就不具有可靠性;而隨著技術(shù)進(jìn)步，長(zhǎng)距離輸熱變得越來越可行，目前國(guó)內(nèi)已有不少成功案例，如古交長(zhǎng)輸(超過40千米)、荏平長(zhǎng)輸(67千米)等。已在規(guī)劃建設(shè)的一些長(zhǎng)距離輸熱項(xiàng)目可達(dá)70千米。
“核能遠(yuǎn)距離輸熱在技術(shù)上不存在限制條件。”吳放表示，結(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(yuǎn)可突破100千米。而海陽核電站距離煙臺(tái)、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(hào)機(jī)組改造之后，單臺(tái)機(jī)組2023年具備最大供熱能力3000萬平方米，按兩臺(tái)機(jī)組互為備用計(jì)算，規(guī)劃2023年實(shí)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(yùn)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(shì)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(hào)機(jī)組投運(yùn)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(dá)到100%。”山東核電設(shè)計(jì)管理處工程師張真解釋，“目前煤電機(jī)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(zhǎng)期以來，霧霾幾乎已成北方地區(qū)采暖季的“標(biāo)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(yùn)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(yùn)移，所以只有熱交換、沒有水接觸，不會(huì)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(huì)有很多魚類在附近聚集。
核能供熱的安全性，其實(shí)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(duì)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(jī)組發(fā)電基礎(chǔ)上進(jìn)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。”
核能供熱是從核電機(jī)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(jìn)行多級(jí)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(gè)過程中，其實(shí)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(jìn)行隔離。每個(gè)回路之間只有熱量的交換，沒有水的接觸，更不會(huì)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(gè)監(jiān)測(cè)手段，可以發(fā)現(xiàn)任何細(xì)微的異常。所以核能供熱絕對(duì)可靠、安全無虞。
多方共贏 經(jīng)濟(jì)性堪比大型煤電熱電聯(lián)產(chǎn)
“我們經(jīng)過測(cè)算，核電廠熱電聯(lián)產(chǎn)在經(jīng)濟(jì)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(jià)格不增加、政府財(cái)政負(fù)擔(dān)不增長(zhǎng)、熱力公司利益不受損、核電企業(yè)經(jīng)營(yíng)作貢獻(xiàn)、生態(tài)環(huán)保效益大提升”來概括示范工程。
記者在當(dāng)?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(yùn)行。豐源熱力董事長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)70萬平方米核能供暖后，最直觀的效果就是鳳城國(guó)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(shí)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(dá)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(duì)較低，核能綜合利用，反而能提高核電廠熱效率。他測(cè)算，未來如果供熱面積擴(kuò)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(guó)家電投董事長(zhǎng)錢智民則認(rèn)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(chǔ)能和光儲(chǔ)一體、氫能等多能互補(bǔ)、聯(lián)合高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)核電向核能拓展、單一核能向多能綜合利用拓展。(記者瞿劍)
