“和氣一號”來了！我國首個工業用途核能供汽項目建成投產
點擊： 作者：記者 來源：中核集團微信號 發布時間:2024-06-19 23:52:05
6月19日，我國首個工業用途核能供汽項目——“和氣一號”項目在中核集團旗下中國核電（股票代碼：601985）投資控股的田灣核電基地正式建成投產，這標志著我國核能綜合利用從單一發電、滿足城市居民供暖后，拓展進入到工業供汽領域。
中核集團“和氣一號”核能供汽項目是江蘇核電攜手各方打造的全國石化產業清潔供汽樣板，將成為連云港石化基地建設的清潔能源“大動脈”，這成為我國核能發展新質生產力、開展核能綜合利用、打造“核美家園”、建設美麗中國的生動實踐，還為我國高質量發展注入更強動能。國家原子能機構秘書長黃平表示，近年來，國家原子能機構大力推動核能綜合利用，以及核技術在工業、農業、醫療、環保、安全等領域的廣泛應用，支持核能供汽等一批項目落地。面向未來，國家原子能機構將培育和孵化一批核能綜合利用以及核技術應用新項目，構建綠色、繁榮、富庶、健康、安寧的“核美家園”，助力實現“雙碳”目標，推動高質量發展，增進民生福祉。中國工程院院士葉奇蓁表示，核能綜合利用與高耗能行業耦合發展將進一步凸顯核能的零碳價值，可以滿足高耗能行業多樣化的用能需求，可以為高碳排放產業提供脫碳技術方案，支撐國家大型化工基地、大型工業基地建設，與國家關于產業綠色低碳轉型的部署高度契合。
建設美麗中國，持續改善生態環境質量，根本在于加快推動發展方式綠色低碳轉型。中國核能電力股份有限公司黨委書記、董事長盧鐵忠在接受媒體采訪時表示，作為清潔安全高效的基荷能源，核能除了發電外，還可以開展多種形式的綜合利用，是推動我國高質量發展的重要力量。據了解，核能除在供熱、供暖、供汽等領域應用外，還可在同位素生產、制氫、海水淡化等諸多領域廣泛利用。目前，我國核能綜合利用正呈現出多樣化發展局面。此外，核技術已廣泛應用于工業、農業、醫學、環保、安保等領域，融入人們生活的方方面面，形成一定的產業規模，取得了顯著的經濟和社會效益。近年來，在國家能源局、國家原子能機構等指導下，中核集團深入推動落實國務院《2024—2025年節能降碳行動方案》，積極部署開展核能綜合利用工作，特別是緊抓機遇，大力推動大型石化化工園區探索利用核能供汽供熱。江蘇核電黨委書記、董事長張毅表示，田灣核電核能供汽與石化行業成功“跨界合作”，為國內眾多核電廠正在探索的核能工業供汽方案提供了先行先試案例，為國內石化基地能源供應的綠色升級提供了新方案，開創了核能助力傳統產業綠色升級的新途徑。中核集團“和氣一號”核能供汽項目作為首批“綠色低碳先進技術示范工程項目”，具有“綠色安全、穩定高效”的特點。項目采用田灣核電3、4號機組中驅動汽輪機系統做功發電的二回路蒸汽為熱源，采用核電廠一回路、二回路與蒸汽回路多重隔離設計，在物理隔絕的情況下制備工業蒸汽，再通過多級換熱將蒸汽通過工業用汽管網輸送到石化產業基地，替代傳統煤炭消耗，解決石化企業熱源和動力源問題。
項目建成后，每年有480萬噸的零碳清潔蒸汽將源源不斷地從田灣核電基地輸送到連云港石化基地，相當于每年減少燃燒標準煤40萬噸，等效減排二氧化碳107萬噸、二氧化硫184噸、氮氧化物263噸，相當于新增植樹造林面積2900公頃，為石化基地每年節省碳排放指標70多萬噸。
國家原子能機構新聞宣傳中心有關負責同志，連云港市委常委、常務副市長任棟，連云港市和連云區、徐圩新區有關負責同志，以及中國核電、宣傳文化中心、江蘇核電、江蘇方洋集團等有關負責同志和媒體記者參加活動。
深度聚焦
核能“變形記”
江蘇連云港徐圩新區，燒香河邊，一條亮銀色的管道，直徑足有1米來粗，從田灣核電3、4號機組蜿蜒而出。它時而騰躍，時而匍匐，宛如一條剛剛出水的“小白龍”，綿延23.36公里，鉆入了我國沿海地區規劃建設的七大石化產業基地之一——連云港石化產業基地。
6月19日，全國首個工業用途核能供汽項目——中核集團“和氣一號”核能供汽項目正式投用。這條管道中，核能轉化的“零碳蒸汽”正沸騰著奔涌向換熱站，并在這里轉化后用于化工生產。
近兩年，類似的核能“變形記”在我國不斷上演。
2023年6月21日，三門核電啟動核能供汽項目，計劃于2026年底建成供汽規模為1800噸/小時的全國最大的核能供汽項目；
2023年底，秦山核電供熱的我國南方首個核能供熱示范工程（一期）正式投運，供暖面積46萬平方米，同期，海陽市“暖核一號”三期900MW遠距離跨區域核能供熱工程投運，一南一北兩座城市進入核能供熱時代；
今年4月20日，隨著碳14靶件從秦山核電重水堆機組中成功抽出，我國打破了該同位素依賴進口的難題，實現碳14供應全面國產化，稍后的5月3日，同一個重水堆上，我國首個商用堆同位素在線輻照生產裝置順利完成安裝，重水堆同位素生產領域再取得突破。
曾經我們熟識的主要用于發電的核能，正背負著時代的需要，以騰躍的姿勢化身為藥，化身為汽，化身為暖，完成著一次又一次的“變形”。
而這些“變形”會帶來什么？又要付出些什么？從田灣核電這篇獨特而又不乏典型的“變形記”中或可窺其一斑。
一個“勇”字入局
中核集團“和氣一號”核能供汽項目用汽需求方——連云港石化產業基地，是我國沿海地區規劃建設的七大石化產業基地之一，也是生態環境部、商務部、科學技術部明確的國家生態工業示范園區，其目標瞄準建成世界一流大型石化基地。
然而，這個目標卻為“節能降碳約束性指標”所掣肘。作為高耗能產業，石化產業的轉型不僅勢在必行，更是迫在眉睫。
“田灣核電蒸汽供能項目運行后，每年可為連云港石化產業基地提供480萬噸工業蒸汽，相當于每年減少燃燒標準煤40萬噸，同時等效減排二氧化碳、二氧化硫等，每年可為石化基地節省70多萬噸碳排放指標。”連云港石化產業基地田灣石化基地方洋集團有限公司黨委書記、董事長閆紅民告訴記者，源源不斷的“零碳蒸汽”給了他們更大的環境空間。
“該項目的實施將我國的核能綜合利用成功擴維至工業供汽領域，它直接服務于連云港產業轉型升級，為地方打造萬億級石化產業集群，實施制造業重點產業鏈高質量發展提供有力支撐。”江蘇核電有限公司黨委書記、董事長張毅介紹說。
這是全國首條超大口徑、超長距離核能供熱蒸汽管網，也是全國最長核能供熱傳輸路徑，其技術門檻不低。核與汽的多重隔離、多級換熱、低壓蒸汽長距離傳輸的各項參數穩定……所有這些都揭示著其論證過程復雜、涉及單位多、周期長的難點與痛點。
對在運的核電機組而言，每一步騰挪都絕非易事。擺在張毅面前最直接的壓力就是在項目開展長達兩年多的時間中保持核電機組的安全穩定。“運行時，不得不見縫插針安排各項調試試驗，通過機組每一次升降功率獲得的參數都非常珍貴；大修時，本來就繁忙的機組檢修過程中，還要讓出時間窗口配合安裝調試相關裝置。所以，神經必須時刻緊繃著。”
目前，田灣核電正在新建7、8號機組。為什么不直接考慮在新建的機組上開展項目？“這不是我們一家企業的事情，我國節能減排的形勢不能等，石化基地的轉型、地方經濟的發展也不能等。再說，哪有萬事俱備的項目，總是需要些勇氣才能真正地闖出新路。”張毅說。
又是一個“勇”字破局
3月的料峭春寒中，歷時21個月建成的田灣核電蒸汽供能項目拉開了聯合調試的大幕。在這個問題扎堆、矛盾扎堆、人員也扎堆的時刻，負責“和氣一號”的江蘇核電運行二處副處長武文奇在調試高峰期索性住到了現場，開始了“連軸轉”的工作模式。
4月29日，第一次全線通氣的聯合調試給武文奇留下了特別深的印象，“幾乎所有參建人員都在現場，綿延20多公里的整條管線，幾乎每一個接口、每一處閥門都布滿了技術人員。大家都在忙碌地記錄蒸汽通過的各個參數。搞項目這么久，這么大的場面我也是第一回見。”他告訴記者。整體啟動調試涉及設計單位、土建安裝、設備廠家、運行操作、搶修待命多個專業，指揮了近300人，8項綜合試驗均一次成功。
兩年前，出色的專業技能和12年維修經驗讓江蘇核電設備管理處設備管理科科長胡海波脫穎而出參與到蒸汽供能項目中來。這個項目留給他最初的印象就是“規模大”，“光是廠區綜合管線工程，就長達1082米，安裝范圍跨度廣泛，需要協調的事項數不勝數”。
很快，胡海波就發現施工量大不算難，更難的是變數多：“因為沒有經驗可循，我們的施工經常出現與計劃不相符的突發狀況，以打樁這件施工中的小事為例，我們預計樁基200根，實際上的樁基量卻高達1689根。”
又是很快，胡海波發現在現場處理各種突發問題并不算難，難的是所有問題的解決都要趕在核電機組大修中擠出的以小時、分鐘計的“時間窗口”中完成。
時間推回到1年前的2023年3月，田灣3號機組大修期間，蒸汽供能項目的主要改造設施建設正在推進中。“所有的環節步驟都經歷了無數次的沙盤推演，力求精準無誤。”胡海波說：“所有的施工人員都是提著一口氣投入工作的，一刻也不敢松懈。”
持續166小時的閘門井改造中，“要在1米厚的側墻上準確定位并鑿出18個開孔。每個孔的作業范圍都是提前策劃推演好的，后面每一刀怎么切全靠提前找好點，放線、墻體開孔穿線、墻體切割、吊運混凝土塊……鉆一個孔要20分鐘，體力消耗大，所以2小時就要換一撥人，保持24小時不間斷。”閘門井改造負責人顧延臻回憶著自己當時的緊張，不禁加快了語速。
在32000米的電纜敷設中，“其中最長的一根電纜800米長，在核電建設中并不多見。由于廠房內廊道路徑曲折，這根重達12000余斤的電纜要靠160余人接龍的方式傳送進入廠房，這一干就是6個小時。”管道敷設負責人余成恒說。
“不止搶時間，更是為了確保對核電機組原有的一切不造成任何影響。這個項目開展的每一步都是在極其嚴苛的條件下進行的。”胡海波的語氣里沒有無奈，只有驕傲，畢竟他們剛剛憑借無盡的勇氣與毅力拿下了這個“非常工程”。
數據顯示，全球核電產業格局中，我國核電規模已位居世界前列，2023年底在運裝機容量全球第三（5703萬千瓦）、在建裝機容量全球第一（3030萬千瓦），伴隨在建核電有序投產，2030年前我國在運核電裝機規模有望成為全球第一。如此規模，一旦突破技術局限，那么我國核能在核技術應用、核能制氫、區域供熱、海水淡化等多種情境中必能發揮巨大價值。中國國家原子能機構秘書長黃平表示：“面向未來，國家原子能機構還將培育和孵化一批核能綜合利用以及核技術應用新項目，構建綠色、繁榮、富庶、健康、安寧的‘核美家園'。”
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用核能“燒開水”發電，一直是許多網友對核能發電有趣調侃，而這也從本質上道出了核電站發電原理：核電站發電主要是依靠核裂變釋放能量，將水加熱轉化為蒸汽，從而驅動汽輪機發電。這其中，蒸汽不光可以用來發電，在工業生產中同樣大有用途。
對于石油化工企業來說，蒸汽就是其生產過程中不可缺少的熱源和動力源。利用核能供熱、供汽、供電替代煤炭消耗，是石化行業面臨保障穩定供應與清潔低碳轉型雙重挑戰下的優選方案。國家能源局、國家原子能機構深入推動落實國務院《2024—2025年節能降碳行動方案》，攜手中核集團等單位多次部署核能綜合利用工作，推動大型石化化工園區探索利用核能供汽供熱。
田灣核電蒸汽供能項目是國家發改委首批“綠色低碳先進技術示范工程項目”。據介紹，“綠色安全、穩定高效”這八個字構成了核能供汽項目的關鍵詞。
綠色。根據測算，該項目建成后，每年供汽量將達480萬噸，可等效減排二氧化碳107萬噸、二氧化硫184噸、氮氧化物263噸，相當于新增植樹造林面積2900公頃，為石化基地每年節省碳排放指標70多萬噸。
安全。核電機組四道安全屏障，從源頭上保證了核能供汽清潔和安全。以田灣核電3、4號機組二回路蒸汽為熱源，采用多級完全隔離的方式來制備工業蒸汽，再將工業蒸汽通過工業用汽管網輸送至石化基地。在核能供汽過程中，只涉及熱量交換，沒有任何水或者蒸汽的物質交換。采用多級換熱技術，通過工業蒸汽管網將蒸汽低耗能安全輸送至石化基地。此外，還在加熱蒸汽管道設置輻射監測儀表及快關閥、在第三個獨立回路物理隔絕和工業蒸汽管道安裝輻射監測儀表，確保對外輸送蒸汽“零碳清潔”。
穩定。目前核電站已經可以實現18個月長周期換料，即核電機組能夠連續運行18個月不中斷，從而提供穩定的蒸汽供應。設計上考慮了從3、4號機組的加熱汽源可以單機組供汽或兩臺機組聯合供汽的兩種方式，即使是遇到機組大修，在大修前可實現額定負荷下無擾切換連續供汽，有能力保證每年8000小時蒸汽連續供應。
高效。提高核電站熱效率，意味著核能得到更大程度的利用。抽取一小部分二回路中的蒸汽，會導致進入汽輪機系統做功發電的蒸汽總量有所減少，進而導致發電量降低。但是進入汽輪機做功發電的核能蒸汽熱效率一般不超過40%，而用于生產工業蒸汽的熱源蒸汽效率可達90%以上。因此從整體來看，本項目將使機組實際熱效率從37%提高到42%。
作者 | 楊阿卓 高原 段新瑞 胡鍵
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責任編輯：向太陽
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