6月19日，我國首個工業用途核能供汽項目——“和氣一號”項目在江蘇田灣核電基地正式建成投產。近日，記者來到田灣核電基地所在的江蘇省連云港市連云區，探訪核能供汽的先進技術。

核能來供汽，探索石化綠色轉型

連云港徐圩新區，燒香河邊，一條亮銀色的管道，直徑足有一米來粗，從田灣核電3、4號機組蜿蜒而出，宛如一條剛剛出水的“小白龍”，綿延23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。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。

石化行業既是化工材料和能量的提供者，也是能量消費大戶。來自石油和化學工業規劃院的數據顯示，石化化工行業生產過程排放的二氧化碳占全國碳排放的比重約為13％。“雙碳”目標背景下，石化行業碳減排壓力巨大。

今年5月，國務院印發的《2024—2025年節能降碳行動方案》指出，鼓勵大型石化化工園區探索利用核能供汽供熱。

大眾熟知核能可以用來供電、供熱，那么核能供汽有什么樣的優勢？核能供汽已經實現較高的熱效率，這意味著核能得到了更大程度的利用。如果從發電量來看，抽取一小部分二回路中的蒸汽，會導致進入汽輪機系統進行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%。

“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。

據了解，此次引入的核電蒸汽，占到石化產業基地公共熱源點供熱能力的七分之一。虹洋熱電生產副總張杜峰算了一筆賬，以最大供汽能力算，每小時600噸的核能蒸汽可以填補園區30％的蒸汽缺口，保障生產需求。

首創“燒開水”+“自嗨鍋”，安全穩定有保障

“和氣一號”采用田灣核電3、4號機組二回路蒸汽為熱源，設計上采用了包括核電廠一回路、二回路及工業蒸汽回路等在內的多重隔離，在物理隔絕的情況下，采用多級換熱技術，通過工業蒸汽管網將1.8兆帕、248℃、600噸每小時的蒸汽，經由獨立隔離回路輸送至連云港石化產業基地。

那么核能到底是如何制備工業蒸汽的呢？江蘇核電運行二處副處長武文奇解釋，核電廠發電可以簡單理解成“燒開水”，核能供熱則是“燒開水”+“自嗨鍋”組合。田灣核電3、4號機組的二回路蒸汽是熱源，這就相當于“自嗨鍋”下面的加熱包，上方則是海水淡化而成的除鹽水，相當于“自嗨鍋”中的食物。“除鹽水經過加熱，蒸發過熱之后就形成了工業蒸汽，最后經由獨立隔離管網輸送到連云港石化產業基地。”

核能供汽，如何從源頭上保障清潔和安全，是百姓關心的話題。“在核能供汽的過程中只涉及到熱量的交換，沒有任何的物質交換，而且管網也是獨立隔離輸送的，設置了多重的安全措施。”武文奇說。

當記者來到江蘇田灣核電3、4號機組模擬機房時，正看到機組操作人員在進行模擬故障的培訓。“現在我們看到的模擬場景，展現了管道破裂導致安全閥壓力急劇上升的緊急情況。”武文奇說。現場的操作人員面對滿墻復雜的儀表和包含實時數據的顯示屏，正在有條不紊地操作著。“面對核能供汽的新項目，我們一年前就對操作人員進行培訓，操作人員需要定期接受考核，每年要接受至少80學時的復訓和模擬演練。”

從田灣核電站到盛虹石化，中間有20多公里的距離，為了確保絕對安全和方便檢修，完全使用明管運輸。方洋集團核能供汽項目負責人葉圣陶告訴記者：“管道采用了新型的復合保溫結構，即氣凝膠、碳酸鈣加上聚氨酯。經過前段時間的測試，我們發現蒸汽從核電站到石化基地，溫度下降實現在1.5℃/km以內，總體來說，保溫效果已經超過預期，還是很好的。”

此外，加熱蒸汽管道還設置了輻射監測儀表及快關閥，確保對外輸送的蒸汽“零碳清潔”，當輻射監測儀表的數值超過安全臨界值時，快關閥可在5秒內快速關閉，來自3、4號機組熱源的加熱蒸汽被迅速隔離，最后還有第三個獨立回路物理隔絕和工業蒸汽管道安裝了輻射監測儀表，絕對不會流向用汽端。

除了具有綠色、安全的環保效益，核能供汽的優勢更在于穩定、高效。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3、4號機組的加熱汽源可以有單機組供汽或兩臺機組聯合供汽兩種方式，即使遇到機組換料大修，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。

核能+石化成“跨界CP”，“全國首次”何以煉成

作為在國內首次實現大規模核能供汽的項目，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。建設時，國內外沒有多少可參考的核能供汽工程案例，前期也遇到許多困難和挑戰。

江蘇核電有限公司維修支持處處長李燁剛向記者回憶了當時的情景，“整個過程可以用‘摸著石頭過河’來形容。我們的項目歷經兩年多的建設才投產，項目工作量非常大，工程量之巨堪比建造一座百萬千瓦級核電機組的常規島。”

對于江蘇核電設備管理處設備管理科科長胡海波來說，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，實際上的樁基量卻多達1689根。”

在項目32000米的電纜敷設中，“最長的一根電纜達800米，這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。

探索核能供汽的路程坎坷，為何“和氣一號”能成為第一個成功“吃螃蟹”的項目？江蘇核電黨委書記、董事長張毅認為，項目的成功，“天時地利人和”三者缺一不可。

“減碳、控制碳排放，已經是全球共識，現在傳統產業也都在大力發展綠色轉型，這是‘天時’。田灣核電基地與連云港石化基地鄰近，地理條件上就具備了合作的機會，同時近些年來中長距離熱網傳輸的技術有了較大進步，項目落地也有了一定的保障，這是‘地利’。此外，項目從起步階段就得到了國家和省市各個部門的大力支持，大家通力合作、大力攻堅，克服了許多技術難點，建設了從供給端到用戶端的整套工程，這是‘人和’。”張毅表示。

“當前，我們還在探索海水淡化、工業制氫、抽水蓄能等項目。全部建成后田灣基地將成為超1200萬千瓦的大型清潔能源基地，希望能夠為江蘇省乃至全國的能源結構轉型，以及推動我國加快實現‘雙碳’目標提供重要的支撐。”張毅展望道。

記者 楊易臻 張宣 葉真