核能海水淡化节能减排经典案

 摩洛哥坦坦地区核能海水淡化示范项目

a) 概述

核能海水淡化示范工程主要包括一座10MW核供热堆(HNR-10)及其辅助系统，一座采用高温MED工艺的海水淡化厂和备用燃油锅炉等其它辅助设施。上述所有装置均座落在同一厂址内。该示范厂拟建在摩洛哥南部坦坦地区。该地区人口约6万，经中、摩及IAEA专家考察评审，初步选定两个推荐厂址。两个厂址均不存在妨碍示范厂建造和安全运行的任何因素。环境影响分析表明，NHR-10的运行对环境和坦坦港海域的影响完全可以忽略不计。

NHR-10作为淡化厂的热源，通过主回路—中间回路—蒸汽供应回路输出105~135℃饱和蒸汽。淡化厂采用竖管塔式布置的高温MED工艺，共28效。新蒸汽在第一效内被海水冷凝后作为给水返回蒸汽发生器。海水被加热并部分蒸发成二次蒸汽，这些蒸汽将作为下一效的主要热源去加热蒸发海水。如此蒸发—冷凝过程一直重复至最后一效。第二效以后的凝结水就是生产的淡水，再经硬度调整，添加人体需要的微量元素及终端检验后输送至饮用水管网。

b)      NHR-10主要设计特点和安全特性

1. 一体化布置，大大降低冷却剂压力边界泄漏机率及其后果；2. 自稳压设计，利用蒸汽分压原理及渗入非凝结气体实现各种功率下自稳压运行，省去了复杂的需要加热和喷淋调节的稳压器；3. 全功率自然循环冷却，无主循环泵，不需要外部动力，简化主回路系统，增加运行的安全性和可靠性；4.非能动安全系统，余热排出系统为自然循环冷却，不需要外电源就可保证执行其安全功能，使反应堆处于安全状态；5. 控制棒动压水力驱动， 简化堆体结构，排除了弹棒事故，是一种安全、经济、先进的新型驱动方式；6. 冷却剂不含硼溶液，可保证在全寿期内，具有负的慢化剂温度系数，确保堆功率的自保护和自稳定的能力，并且简化了系统，减少了腐蚀，有利于运行安全和退役处理；7. 纵深设防，多重屏障，防止放射性物质外漏；8. 先进的控制、保护系统，操作简便，对任何设计基准事故，保护逻辑只自动触发简单的动作，不需要操纵员干预，大大降低误操作的可能性；9. 运行参数低， 设计裕度大，宽容时间长。在瞬态或事故工况下，过程参数变化平缓。

c)       海水淡化厂

淡化厂包括海水提取和预处理、淡化系统，防结垢系统、真空系统、饮用水调制及分配等。海水淡化工艺采用塔式布置的竖管发泡多效蒸馏技术。这是一种高温低能耗的先进淡化工艺，也是与核供热堆直接耦合的较佳工艺。淡化系统按两列设计，每列由四塔组成，共28效，日产淡水4080 m3。

d)      NHR-10与淡化厂的耦合界面设计考虑

为避免生产的淡水受到放射性物质的污染及提高淡及供应的保证率，将采取下述技术措施：1. 在反应堆与淡化厂之间设置( 道实体隔离屏障；2. 中间回路运行压力高于反应堆冷却剂系统压力，以此形成又一道压力屏障，防止放射性水外漏；3. 中间回路及蒸汽供应系统均设置放射性监测及隔离措施；4. 中间回路、蒸汽回路和淡化系统均为双列设置，以提高可运行性；5. 选择合适的耦合参数，以提高效率并防止结垢；6. 反应堆和淡化厂均设计成具有良好的自调性；7. 设置备用燃油锅炉，保障淡水供应。

e)       投资与经济分析

NHR-10核能海水淡化示范厂总投资约为4300万美元。其中， 中方优惠贷款计息按3%其余出口信贷计息按5%。同时，摩方对该示范站进口关税和增值税等按免税处理。由此算得30年平均淡水生产成本为1.51美元/m 3，投资利润率约8.6%，投资回收期约为12年。如按商用淡化厂条件，即考虑所有税率，同时贴现率按10%、建设期利率按6.5%计，则平准化水生产成本约为2.8美元/m3，与当地相同规模的燃油淡化厂产水价相当。为了研究大型商用核能海水淡化厂的经济性，特对200MW核供热堆与日产16000 m3淡化装置相耦合的核能海水淡化厂作了经济评价。分析参数按所有税率不免及贴现率为10%考虑。平准化淡水生产成本约为1.0美元/m3。