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“燕龙”池式低温核能供热堆(蓝光热井)试验案例
时间:2019-08-23 来源:问政河北
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C-01“燕龙”池式低温核能供热堆(蓝光热井)试验案例

基本情况

申报单位

启迪新核(北京)能源科技有限公司、中核新能源有限公司

联系人:田笑梅13700319169,tianxiaomei@tusenergy.com

主要能源

低温核能

技术路线

“燕龙”池式低温供热堆

用热侧情况

建筑面积1600万㎡,20万户,匹配现有城市热网,匹配现有建筑节能情况,匹配散热器、地板辐射、风机盘管等散热装置。

供热侧情况

集中供暖,供暖面积1600万㎡,未投入运营。

适用范围

适用北方大中型城市,集中供暖。

案例简介

核能供热是利用核反应堆产生的热量来供热。常压池式低温供热堆是一种安全、清洁、经济、高能量密度的核能供热系统,它将堆芯设置在深水池底部,利用水层静压力使堆芯出回口水温达到98/68的供热要求。热量通过三级换热传递给城市热网供热。其固有安全性高、系统极简、运行维护简便、燃料与设备技术成熟度高,具有“零堆熔、零排放、易退役、投资少”等突出优点,建设周期短、厂址适应性灵活,可以贴临城镇建设,非常适合在我国北方地区推广使用。一座400MW核能供热堆每年可替代32万吨燃煤或16000万立方米天然气,烟尘排放、二氧化碳排放、二氧化硫排放、氮氧化物排放均为零,环保效益十分突出。其经济型则与燃煤相当,热价约为40元/ GJ,显著优于燃气,与热电联产有经济可比性。

主要技术指标

气候条件

室外平均温度:全部适用;极端最低温度:全部适用。

主要设备

设备名称:燕龙;规格型号:400mW;数量1套;设备连续运行。

设备参数

制热量400mW;供回水温度(℃) 60/90;流量(m3/h):

能效比

(未投入使用)

其它参数

水泵、机组是否变频:水泵变频。

主要经济指标

固定设施

建设费用

热源:13.5亿元;单位取暖面积建设费用84.4元/m2

年能耗情况

(未投入使用)

采暖季运行费用

燃料费:3840万元;水费:90万元/年;电费: 1125万元/年;人工费: 640万元 ;固定资产折旧:5786.2万元;其它等分项费用:3667.6万元;单位取暖面积运行费用(9.5元/m2)。

实际运行效果

取暖效果

采暖天数:150天;室内平均室温:22℃;设备稳定性等:良好。

环保效益

 

 

  案例简述

  申报单位简介

  启迪新核(北京)能源科技有限公司为启迪清洁能源集团旗下专业从事核供热业务的高科技企业,拥有与核能供热系统相关的近三十项技术专利,在核供热领域具有独立知识产权。

  中核新能源有限公司是中国核工业集团公司的子公司,致力于开发“小型多功能模块式反应堆”,发布的“燕龙”池式供热堆,具有城市供暖、海水淡化等功能。

凭借启迪控股中核集团的产业优势,我们将在未来全面推动核能供热,实现中国供热领域的一次产业升级。

  主要设备和技术

1.主要设备:“燕龙”池式低温供热堆主要设计内容包括反应堆工程、配套公用工程和建(构)筑物三部分。反应堆工程包括反应堆本体、一回路、二回路、余热冷却系统、换料及乏燃料贮存系统、热网(三回路)辅助系统、仪表控制系统、辐射监测系统、一回路及二回路水净化系统、纯水制备系统、循环冷却水系统、放射性废水处理系统、吊运系统等。配套公用工程系统主要包括给排水系统、通风空调与净化系统、供配电系统、通信与信息系统、消防系统、实物保护系统等。主要建构筑物包括反应堆厂房、配套设施厂房(除盐水厂房)和排风塔等,各子项接临布置以有效利用土地。

2.主要技术

“燕龙”池式低温堆具有以下特点:

1)技术成熟度高。池式堆是世界上已广泛应用的一种堆型,在半个多世纪累计10000堆年的运行实践中,均保持了良好的安全记录。我国也已建成11座,累计安全运行300多堆年。

2)固有安全好。堆芯位于水池底部,在任何事故下,依赖反应堆固有负反馈特性可实现自动停堆;停堆后不采取任何余热冷却手段,1800吨水可确保20多天堆芯不裸露。燃料包壳、堆水池、深埋地下及密封厂房等四道屏障,有效隔离放射性;废水收集系统可收集万一泄漏的放射性废液,实现近“零排放”。地下反应堆具有优异的外部事件防护能力。综上,可以切实消除大规模放射性释放,无需厂外应急,易于贴临居住区建设。

3)厂址适应性好。无大型水源要求,厂址地质条件、地震条件及外部事件均不会构成厂址选择的因素;系统设备简单,占地面积仅约35亩,可缓解用地的压力;“易退役”,厂址可恢复绿色复用。

4)与热网适配性好。池式低温供热堆热源温度(90℃/60℃)与城市现有供热管网的实际运行需求和终端用户设备均能匹配,因此利用池式低温供热堆承担采暖基本热负荷是可行的,不需要对现有城镇热网进行改造或更换。

5)经济性优。无压力壳和安全壳等带压力复杂设备,节省了土建投资;简化了工艺系统和安全设施,降低了设备技术要求,降低了设备投资;采用经过使用的成熟设备和操作简单的傻瓜堆运行模式,降低前期研发经费和运行成本。据测算,在考虑供暖季5个月,泳池式低温供热堆供热价格为42元/GJ,大大优于燃气供热(89元/GJ),与热电联产(35元/GJ)、燃煤(约30元/GJ)具有可比性,具有较好的市场竞争力。

  设备生产(供应)商

  中核新能源有限公司

  运行管理

  “燕龙”池式低温供热堆将核能供热堆设计为功率恒定的“傻瓜堆”, 每年仅在采暖期开始和结束做启停操作,利用热网水体蓄热功能满足室外温度变化时一定范围内的调节,从而使核能热源承担基本热负荷,实现全采暖期满功率稳定运行。考虑到供暖调峰的需要,在室外温度降至调峰温度时,可利用其他热源作为补充,这样的搭配不仅能够满足大型管网的设计要求,而且反应堆造价最低,热网负荷分配也将更为经济合理。

  取暖效果和环保效果

  1.取暖效果:以石家庄市为例,在室外温度降至5℃开始供暖,直至室外温度降至-10℃,采暖热负荷指标按40w/m2估算, 400兆瓦热功率在不同室外温度的等效供热面积见表。

           石家庄市400MW热功率在室外温度变化时等效供热面积

室外温度(℃)

+5

+3

0

-2

-4

-6

-8

-10

热负荷比

46%

54%

64%

71%

79%

86%

93%

100%

供暖面积(万m2)

2154

1866

1556

1400

1272

1166

1076

1000

低于该温度延续时间

时间(h)

3096

2599

1989

1469

934

474

188

106

比例

100%

83.9%

64.2%

47.4%

30.2%

15.3%

6.1%

3.4%

   如果利用核能供热堆承担城镇集中供热的基本热负荷,在供暖期开始时作为基本热源率先启用,室外温度高时减小热网流量控制用户终端温度,同时利用热网内水体蓄热,在室外温度逐渐降低时逐步增大热网流量提高用户终端温度,当室外温度降低到一定程度启用其他热源进行调峰,则可显著增加供暖面积。如以供暖期室外平均温度所需的负荷作为基本热负荷计算,400MW功率堆供暖面积可增加至1600万m2,并能保证供热堆能在整个供暖期内满功率连续运行,提高供热系统的整体经济性。

   2.环保效果:核能供热相对于化石能源供热具有显著的环保效益,一座400MW核能供热堆可供约1600万平米建筑面积,每年可替代32万吨燃煤,对比燃煤可减排烟尘3200吨、灰渣10万吨、二氧化碳52万吨、二氧化硫6000吨、氮氧化物2000吨,而放射性释放仅为燃煤排放的2%左右。而且,每年消耗的核燃料约2.5吨大大减少交通运输能力。

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