池式低溫供熱堆如何滿足供熱需求

文 | 王乃彥

中國科學院院士、中國原子能科學研究院研究員

當前，我們北方每年采暖范圍遍布17個省、市、自治區(qū)，采暖的人口達到7億以上。而集中供熱的熱源仍以熱電聯(lián)產(chǎn)和區(qū)域鍋爐房為主，每年供暖消耗煤炭已超過5億噸，造成了很大污染。能源結(jié)構和產(chǎn)業(yè)升級形勢嚴峻，尋找替代的清潔能源已成燃眉之急。

低溫供熱堆長期在低溫下運行，具有固有安全性、可靠性高、技術成熟、系統(tǒng)簡單、運行穩(wěn)定、占地面積小等優(yōu)點，并且建造成本低、運行維護方便。

目前，國內(nèi)已建成多座池式堆，如中國原子能科學研究院的49-2堆、微堆、CARR堆、累積運行超過了300座。

池式低溫供熱堆由于是常壓低溫運行，以及非能動余熱排出方式，在正常運行和事故工況下，堆本體均不會出現(xiàn)超壓、失冷和堆芯的裸露，堆芯熔化幾率基本為零，具有很高的固有安全性，可做到不需要廠外應急。

低溫供熱堆系統(tǒng)簡單，堆芯和設備易拆除和處置、且水池屏蔽效果顯著，放射性源項小、乏燃料可統(tǒng)一處理，同時易于退役，廠址很容易恢復綠色重復應用，民眾擔憂的安全性可以得到保障。

此外，從環(huán)保性和經(jīng)濟性的角度考量，池式低溫供熱堆也有其很大的優(yōu)點。

在建設投資上，與其他的化石能源供熱相比，池式低溫供熱堆建設投資約是同規(guī)模燃煤鍋爐的2至3倍，但運行成本遠低于燃煤鍋爐，而且使用壽命達到60年，是燃煤鍋爐的2至4倍，根據(jù)初步計算表明，如果每年供暖的時間是4個月，池式供熱堆的經(jīng)濟性可以和燃煤鍋爐相當。與此同時，還可以考慮其它應用，如夏天用于制冷，以及開發(fā)利用其中的中子進行核技術應用。

因此，簡單形式的深水池式堆完全可以滿足供熱要求，特別是作為基本熱源承擔采暖基本負荷時，是較為經(jīng)濟合理的一種供熱方式，單堆功率選擇在400MW左右，可與大中城市熱電聯(lián)產(chǎn)熱網(wǎng)規(guī)模相匹配；單堆功率選擇200MW，可與小城市區(qū)域鍋爐房熱網(wǎng)規(guī)模相匹配。

筆者非常高興前不久參加了中國工程院院士、清華大學建筑節(jié)能研究中心主任江億的一個課題開題會，也很榮幸成為該課題組的成員。在會上，江億院士用充分的數(shù)據(jù)來說明低溫的核能低溫池式供熱堆具有非常好的性能：兩個熱管傳輸出去直徑都是1.4米，傳輸距離可以達到70公里。

綜上所述，以低溫供熱堆替代核電廠和區(qū)域鍋爐房熱源承擔城市基本熱負荷，以燃氣鍋爐等其他清潔能源作為調(diào)峰熱源，是緩解化石能源環(huán)境污染的一種有效、可行的方法。

此外，筆者還建議將核能納入供熱規(guī)劃，積極推進核能供熱示范項目建設，以實現(xiàn)核能取代燃煤鍋爐，造福百姓。