“和气一号”来了！我国首个工业用途核能供汽项目建成投产

 

6月19日，我国首个工业用途核能供汽项目——“和气一号”项目在中核集团旗下中国核电（股票代码：601985）投资控股的田湾核电基地正式建成投产，这标志着我国核能综合利用从单一发电、满足城市居民供暖后，拓展进入到工业供汽领域。

 

 

中核集团“和气一号”核能供汽项目是江苏核电携手各方打造的全国石化产业清洁供汽样板，将成为连云港石化基地建设的清洁能源“大动脉”，这成为我国核能发展新质生产力、开展核能综合利用、打造“核美家园”、建设美丽中国的生动实践，还为我国高质量发展注入更强动能。国家原子能机构秘书长黄平表示，近年来，国家原子能机构大力推动核能综合利用，以及核技术在工业、农业、医疗、环保、安全等领域的广泛应用，支持核能供汽等一批项目落地。面向未来，国家原子能机构将培育和孵化一批核能综合利用以及核技术应用新项目，构建绿色、繁荣、富庶、健康、安宁的“核美家园”，助力实现“双碳”目标，推动高质量发展，增进民生福祉。中国工程院院士叶奇蓁表示，核能综合利用与高耗能行业耦合发展将进一步凸显核能的零碳价值，可以满足高耗能行业多样化的用能需求，可以为高碳排放产业提供脱碳技术方案，支撑国家大型化工基地、大型工业基地建设，与国家关于产业绿色低碳转型的部署高度契合。

 

 

建设美丽中国，持续改善生态环境质量，根本在于加快推动发展方式绿色低碳转型。中国核能电力股份有限公司党委书记、董事长卢铁忠在接受媒体采访时表示，作为清洁安全高效的基荷能源，核能除了发电外，还可以开展多种形式的综合利用，是推动我国高质量发展的重要力量。据了解，核能除在供热、供暖、供汽等领域应用外，还可在同位素生产、制氢、海水淡化等诸多领域广泛利用。目前，我国核能综合利用正呈现出多样化发展局面。此外，核技术已广泛应用于工业、农业、医学、环保、安保等领域，融入人们生活的方方面面，形成一定的产业规模，取得了显著的经济和社会效益。近年来，在国家能源局、国家原子能机构等指导下，中核集团深入推动落实国务院《2024—2025年节能降碳行动方案》，积极部署开展核能综合利用工作，特别是紧抓机遇，大力推动大型石化化工园区探索利用核能供汽供热。江苏核电党委书记、董事长张毅表示，田湾核电核能供汽与石化行业成功“跨界合作”，为国内众多核电厂正在探索的核能工业供汽方案提供了先行先试案例，为国内石化基地能源供应的绿色升级提供了新方案，开创了核能助力传统产业绿色升级的新途径。中核集团“和气一号”核能供汽项目作为首批“绿色低碳先进技术示范工程项目”，具有“绿色安全、稳定高效”的特点。项目采用田湾核电3、4号机组中驱动汽轮机系统做功发电的二回路蒸汽为热源，采用核电厂一回路、二回路与蒸汽回路多重隔离设计，在物理隔绝的情况下制备工业蒸汽，再通过多级换热将蒸汽通过工业用汽管网输送到石化产业基地，替代传统煤炭消耗，解决石化企业热源和动力源问题。

 

 

项目建成后，每年有480万吨的零碳清洁蒸汽将源源不断地从田湾核电基地输送到连云港石化基地，相当于每年减少燃烧标准煤40万吨，等效减排二氧化碳107万吨、二氧化硫184吨、氮氧化物263吨，相当于新增植树造林面积2900公顷，为石化基地每年节省碳排放指标70多万吨。

 

国家原子能机构新闻宣传中心有关负责同志，连云港市委常委、常务副市长任栋，连云港市和连云区、徐圩新区有关负责同志，以及中国核电、宣传文化中心、江苏核电、江苏方洋集团等有关负责同志和媒体记者参加活动。

 

深度聚焦

 

核能“变形记”

 

江苏连云港徐圩新区，烧香河边，一条亮银色的管道，直径足有1米来粗，从田湾核电3、4号机组蜿蜒而出。它时而腾跃，时而匍匐，宛如一条刚刚出水的“小白龙”，绵延23.36公里，钻入了我国沿海地区规划建设的七大石化产业基地之一——连云港石化产业基地。

 

 

6月19日，全国首个工业用途核能供汽项目——中核集团“和气一号”核能供汽项目正式投用。这条管道中，核能转化的“零碳蒸汽”正沸腾着奔涌向换热站，并在这里转化后用于化工生产。

 

近两年，类似的核能“变形记”在我国不断上演。

 

2023年6月21日，三门核电启动核能供汽项目，计划于2026年底建成供汽规模为1800吨/小时的全国最大的核能供汽项目；

 

2023年底，秦山核电供热的我国南方首个核能供热示范工程（一期）正式投运，供暖面积46万平方米，同期，海阳市“暖核一号”三期900MW远距离跨区域核能供热工程投运，一南一北两座城市进入核能供热时代；

 

今年4月20日，随着碳14靶件从秦山核电重水堆机组中成功抽出，我国打破了该同位素依赖进口的难题，实现碳14供应全面国产化，稍后的5月3日，同一个重水堆上，我国首个商用堆同位素在线辐照生产装置顺利完成安装，重水堆同位素生产领域再取得突破。

 

曾经我们熟识的主要用于发电的核能，正背负着时代的需要，以腾跃的姿势化身为药，化身为汽，化身为暖，完成着一次又一次的“变形”。

 

而这些“变形”会带来什么？又要付出些什么？从田湾核电这篇独特而又不乏典型的“变形记”中或可窥其一斑。

 

一个“勇”字入局

 

中核集团“和气一号”核能供汽项目用汽需求方——连云港石化产业基地，是我国沿海地区规划建设的七大石化产业基地之一，也是生态环境部、商务部、科学技术部明确的国家生态工业示范园区，其目标瞄准建成世界一流大型石化基地。

 

 

然而，这个目标却为“节能降碳约束性指标”所掣肘。作为高耗能产业，石化产业的转型不仅势在必行，更是迫在眉睫。

 

“田湾核电蒸汽供能项目运行后，每年可为连云港石化产业基地提供480万吨工业蒸汽，相当于每年减少燃烧标准煤40万吨，同时等效减排二氧化碳、二氧化硫等，每年可为石化基地节省70多万吨碳排放指标。”连云港石化产业基地田湾石化基地方洋集团有限公司党委书记、董事长闫红民告诉记者，源源不断的“零碳蒸汽”给了他们更大的环境空间。

 

“该项目的实施将我国的核能综合利用成功扩维至工业供汽领域，它直接服务于连云港产业转型升级，为地方打造万亿级石化产业集群，实施制造业重点产业链高质量发展提供有力支撑。”江苏核电有限公司党委书记、董事长张毅介绍说。

 

这是全国首条超大口径、超长距离核能供热蒸汽管网，也是全国最长核能供热传输路径，其技术门槛不低。核与汽的多重隔离、多级换热、低压蒸汽长距离传输的各项参数稳定……所有这些都揭示着其论证过程复杂、涉及单位多、周期长的难点与痛点。

 

对在运的核电机组而言，每一步腾挪都绝非易事。摆在张毅面前最直接的压力就是在项目开展长达两年多的时间中保持核电机组的安全稳定。“运行时，不得不见缝插针安排各项调试试验，通过机组每一次升降功率获得的参数都非常珍贵；大修时，本来就繁忙的机组检修过程中，还要让出时间窗口配合安装调试相关装置。所以，神经必须时刻紧绷着。”

 

目前，田湾核电正在新建7、8号机组。为什么不直接考虑在新建的机组上开展项目？“这不是我们一家企业的事情，我国节能减排的形势不能等，石化基地的转型、地方经济的发展也不能等。再说，哪有万事俱备的项目，总是需要些勇气才能真正地闯出新路。”张毅说。

 

又是一个“勇”字破局

 

3月的料峭春寒中，历时21个月建成的田湾核电蒸汽供能项目拉开了联合调试的大幕。在这个问题扎堆、矛盾扎堆、人员也扎堆的时刻，负责“和气一号”的江苏核电运行二处副处长武文奇在调试高峰期索性住到了现场，开始了“连轴转”的工作模式。

 

 

4月29日，第一次全线通气的联合调试给武文奇留下了特别深的印象，“几乎所有参建人员都在现场，绵延20多公里的整条管线，几乎每一个接口、每一处阀门都布满了技术人员。大家都在忙碌地记录蒸汽通过的各个参数。搞项目这么久，这么大的场面我也是第一回见。”他告诉记者。整体启动调试涉及设计单位、土建安装、设备厂家、运行操作、抢修待命多个专业，指挥了近300人，8项综合试验均一次成功。

 

两年前，出色的专业技能和12年维修经验让江苏核电设备管理处设备管理科科长胡海波脱颖而出参与到蒸汽供能项目中来。这个项目留给他最初的印象就是“规模大”，“光是厂区综合管线工程，就长达1082米，安装范围跨度广泛，需要协调的事项数不胜数”。

 

很快，胡海波就发现施工量大不算难，更难的是变数多：“因为没有经验可循，我们的施工经常出现与计划不相符的突发状况，以打桩这件施工中的小事为例，我们预计桩基200根，实际上的桩基量却高达1689根。”

 

又是很快，胡海波发现在现场处理各种突发问题并不算难，难的是所有问题的解决都要赶在核电机组大修中挤出的以小时、分钟计的“时间窗口”中完成。

 

时间推回到1年前的2023年3月，田湾3号机组大修期间，蒸汽供能项目的主要改造设施建设正在推进中。“所有的环节步骤都经历了无数次的沙盘推演，力求精准无误。”胡海波说：“所有的施工人员都是提着一口气投入工作的，一刻也不敢松懈。”

 

持续166小时的闸门井改造中，“要在1米厚的侧墙上准确定位并凿出18个开孔。每个孔的作业范围都是提前策划推演好的，后面每一刀怎么切全靠提前找好点，放线、墙体开孔穿线、墙体切割、吊运混凝土块……钻一个孔要20分钟，体力消耗大，所以2小时就要换一拨人，保持24小时不间断。”闸门井改造负责人顾延臻回忆着自己当时的紧张，不禁加快了语速。

 

在32000米的电缆敷设中，“其中最长的一根电缆800米长，在核电建设中并不多见。由于厂房内廊道路径曲折，这根重达12000余斤的电缆要靠160余人接龙的方式传送进入厂房，这一干就是6个小时。”管道敷设负责人余成恒说。

 

“不止抢时间，更是为了确保对核电机组原有的一切不造成任何影响。这个项目开展的每一步都是在极其严苛的条件下进行的。”胡海波的语气里没有无奈，只有骄傲，毕竟他们刚刚凭借无尽的勇气与毅力拿下了这个“非常工程”。

 

数据显示，全球核电产业格局中，我国核电规模已位居世界前列，2023年底在运装机容量全球第三（5703万千瓦）、在建装机容量全球第一（3030万千瓦），伴随在建核电有序投产，2030年前我国在运核电装机规模有望成为全球第一。如此规模，一旦突破技术局限，那么我国核能在核技术应用、核能制氢、区域供热、海水淡化等多种情境中必能发挥巨大价值。中国国家原子能机构秘书长黄平表示：“面向未来，国家原子能机构还将培育和孵化一批核能综合利用以及核技术应用新项目，构建绿色、繁荣、富庶、健康、安宁的‘核美家园'。”

 

延伸阅读

 

 

用核能“烧开水”发电，一直是许多网友对核能发电有趣调侃，而这也从本质上道出了核电站发电原理：核电站发电主要是依靠核裂变释放能量，将水加热转化为蒸汽，从而驱动汽轮机发电。这其中，蒸汽不光可以用来发电，在工业生产中同样大有用途。

 

对于石油化工企业来说，蒸汽就是其生产过程中不可缺少的热源和动力源。利用核能供热、供汽、供电替代煤炭消耗，是石化行业面临保障稳定供应与清洁低碳转型双重挑战下的优选方案。国家能源局、国家原子能机构深入推动落实国务院《2024—2025年节能降碳行动方案》，携手中核集团等单位多次部署核能综合利用工作，推动大型石化化工园区探索利用核能供汽供热。

 

 

田湾核电蒸汽供能项目是国家发改委首批“绿色低碳先进技术示范工程项目”。据介绍，“绿色安全、稳定高效”这八个字构成了核能供汽项目的关键词。

 

绿色。根据测算，该项目建成后，每年供汽量将达480万吨，可等效减排二氧化碳107万吨、二氧化硫184吨、氮氧化物263吨，相当于新增植树造林面积2900公顷，为石化基地每年节省碳排放指标70多万吨。

 

安全。核电机组四道安全屏障，从源头上保证了核能供汽清洁和安全。以田湾核电3、4号机组二回路蒸汽为热源，采用多级完全隔离的方式来制备工业蒸汽，再将工业蒸汽通过工业用汽管网输送至石化基地。在核能供汽过程中，只涉及热量交换，没有任何水或者蒸汽的物质交换。采用多级换热技术，通过工业蒸汽管网将蒸汽低耗能安全输送至石化基地。此外，还在加热蒸汽管道设置辐射监测仪表及快关阀、在第三个独立回路物理隔绝和工业蒸汽管道安装辐射监测仪表，确保对外输送蒸汽“零碳清洁”。

 

稳定。目前核电站已经可以实现18个月长周期换料，即核电机组能够连续运行18个月不中断，从而提供稳定的蒸汽供应。设计上考虑了从3、4号机组的加热汽源可以单机组供汽或两台机组联合供汽的两种方式，即使是遇到机组大修，在大修前可实现额定负荷下无扰切换连续供汽，有能力保证每年8000小时蒸汽连续供应。

 

高效。提高核电站热效率，意味着核能得到更大程度的利用。抽取一小部分二回路中的蒸汽，会导致进入汽轮机系统做功发电的蒸汽总量有所减少，进而导致发电量降低。但是进入汽轮机做功发电的核能蒸汽热效率一般不超过40%，而用于生产工业蒸汽的热源蒸汽效率可达90%以上。因此从整体来看，本项目将使机组实际热效率从37%提高到42%。

 

作者 | 杨阿卓 高原 段新瑞 胡键

 

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来源：中核集团微信号