
全自动反冲洗过滤器核能海水淡化与供热技术
全自动过滤器核能海水淡化与供热技术
1 核能的非发电应用
核能的和平利用,除了发电X域以外,在非发电X域也有着广泛的应用。
2 城市供热与海水淡化技术的发展趋势
由于节能降耗、减排环保和提高经济性的综合要求,采用常规能源的城市集中供热和海水淡化技术具有以下发展的趋势:
2.1 大规模供热或海水淡化
城市集中供热朝着单台大容量、高参数锅炉、大规模区域供热发展,200MW以上的热电联供机组和40t/h以上的区域供热锅炉已在北方大城市投入运行,大型供热机组比重将日益增加。热水管网设计X高温度已达150℃,X大供热半径20km,X大管径1400mm;蒸汽管网X高温度已达300℃,压力一般低于1.0MPa,X大供热半径10km,X大管径1000mm。热源为热电厂的热力管网系统,X大供热面积达到1200万平方米;热源为区域锅炉房的热力管网系统,X大供热面积达到500万平方米;热源为热电厂和调峰锅炉房联合供热的热力管网系统,X大供热面积达到4000万平方米。
海水淡化也是朝着扩大单台装置产能和扩大淡化厂建设规模的方向发展,多X闪蒸单台装置产能已经达到7.6万m3/d,低温多效单台装置产水能力将达到6.8万m3/d,单套反渗透淡化装置产水能力也已达到1.12万m3/左右。国际上多X闪蒸、低温多效、反渗透海水淡化厂的生产规模分别达到日产45万m3、24万m3和33万m3。
2.2 热电冷联产和热电水联产
城市集中供热通过热、电联产和热、电、冷联产,获得明显的节能降耗、减排环保、提高热效率和供热质量、增加电力生产供应等综合效益。循环流化床锅炉的热效率大于85%,分别高于大型区域锅炉房和分散小锅炉房70%左右和55%左右的热效率。
海水淡化通过热、电、水联产也取得良好的综合效益。电水联产的海水淡化厂制水成本在4.3~5元/m3之间,经济效益明显好于X立海水淡化厂的6~6.7元/m3。
2.3 供热能源结构多元化,开始采用洁净燃料
目前的供热能源结构趋于多元化,煤炭、燃油、天然气、电能、太阳能、地热等都已经用于供热,但是仍以煤炭为主。供热形式有热电厂、区域锅炉房、分散锅炉房、家庭用小燃煤炉等。部分城市开始发展燃气-蒸汽联合循环发电热电厂,已达到高效、节能、减少污染、提高电网调峰能力的目的。与燃煤火力发电厂相比,燃气-蒸汽联合循环过程用水减少50%,排放二氧化碳减少58%,氮氧化物减少81%,灰尘减少95%,二 氧化硫和炉渣排放减少100%。
3 核能是大规模供热与海水淡化的理想热源
核供热堆,可以用于城市区域供热和制冷、海水(苦咸水)淡化、中低温工艺热、水、热、电、冷联供等。
核供热堆作为城市供热和海水淡化的热源,符合城市供热和海水淡化的技术发展趋势和需求,具有以下特点:
3.1 可以大规模供热和产水
一座热功率为200MW的一体化壳式核供热堆,每天可以向400万m2建筑物供暖,生产约5400t的工业蒸汽,在南方地区约可生产45万m3淡化水。可以作为大规模供热、供汽和海水淡化生产的X选。
3.2 可以实现水、热、冷、电联供
目前一体化壳式核供热堆已经可以做到城市供热和海水淡化联供,在5MW核供热堆上完成了10万m2的冬季供热、夏季制冷运行,并完成热电联供试验。
3.3 具有良好的环境效益
用核能作为城市集中供热和海水淡化的热源,可以实现化石燃料排放物和二氧化碳的零排放,减少放射性物质、燃料运输量、燃料贮存场地和扬尘,具有良好的环境效益。
4 一体化壳式供热堆技术的商业目标和新进展
与X的远距离输送不同,核能海水淡化厂与核供热站需要尽量靠近负荷中心和用户。因此,用于海水淡化和供热的核反应堆应当具有比X站更高的安全可靠性。同时还要具有良好的经济性。为此,用于非电力X域的核反应堆必须实现以下商业目标才能够进入市场,进入市场后才能够持续发展。
4.1 一体化壳式供热堆技术的商业目标
市场对核能海水淡化与供热的总体要求是:技术成熟、X;安全可靠;经过验证;商业可行。一体化壳式供热堆技术已经满足这些要求。
4.1.1 技术成熟、X
由于核能海水淡化与供热的反应堆技术更接近负荷中心和用户,因此要求其应当是基于成熟技术发展起来的X反应堆技术。
4.1.2 安全可靠
对于X反应堆技术的安全可靠性,包含着对反应堆系统的固有安全性、设备和系统长期运行的安全可靠性两个方面的要求。一体化壳式供热堆的固有安全性体现在以下几个方面:
1) 一体化、自稳压和全功率自然循环设计
反应堆主回路系统采用一体化、自稳压和自然循环设计,取消了主泵和主回路管道,大大降低冷却剂压力边界的泄漏几率,可以极大缓解泄漏事故的后果。同时,在结构设计上采取穿管限流措施并对穿管位置合理布置,能在事故工况下保证冷却剂淹没堆芯。这些设计特性可以保证200MW核反应堆在任何设计基准事故工况下,堆芯不会裸露,因此,该堆不必设置应急堆芯冷却系统。
2) 非能动安全系统
除了主回路系统实现了全功率的自然循环冷却以外,反应堆X重要的安全系统--余热排出系统也采用了自然循环方式,因此,即使丧失外电源,也可以长期维持反应堆堆芯的可靠冷却。从技术角度看,在示范项目建成运行以后,完全可以取消应急柴油机系统。