全球首個(gè)！中國核電站為石化基地“打氣”
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1月16日，中核集團江蘇徐圩核能供熱發(fā)電廠(chǎng)1號機組核島開(kāi)始混凝土澆筑，這也是“十五五”開(kāi)局之年我國開(kāi)工的首臺核電機組。
據了解，該項目作為全球首個(gè)核能與石化大規模耦合項目，將實(shí)現核電站與國家級石化產(chǎn)業(yè)基地的能效互補和高效聯(lián)動(dòng)，讓核反應堆在發(fā)電的同時(shí)，能夠為石化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展“打氣”“輸血”，從而開(kāi)創(chuàng )全球核能應用新場(chǎng)景。該項目作為中核集團核能綜合利用的最新應用，將為全球發(fā)展中國家同步實(shí)現工業(yè)現代化和“碳達峰、碳中和”目標貢獻新的“中國智慧”和“中國方案”，并為全球“雙碳”目標實(shí)現注入強勁動(dòng)能。
賦能石化產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展
位于江蘇省連云港市徐圩新區的連云港石化產(chǎn)業(yè)基地，是國家布局的七大石化產(chǎn)業(yè)基地之一。這座規劃面積約61.34平方公里，建設總規模為4000萬(wàn)噸級煉油、600萬(wàn)噸級乙烯、700萬(wàn)噸級芳烴的石化產(chǎn)業(yè)基地，以煉化一體化和多元化原料加工產(chǎn)業(yè)為基礎。要確保這樣一個(gè)大型石化基地的正常運轉，除了需要大量的原油、天然氣、煤炭等石化基礎原料外，另一種必不可少的“原料”便是蒸汽。
“在石化產(chǎn)業(yè)中，蒸汽是通用性極強的核心能源介質(zhì)，被稱(chēng)為石化生產(chǎn)的‘血液’之一，其用途貫穿原料的預處理、反應過(guò)程、產(chǎn)品分離、設備維護等全流程?！敝泻颂K能生產(chǎn)準備處運行準備二科負責人張振強在接受《環(huán)球時(shí)報》記者采訪(fǎng)時(shí)介紹稱(chēng)，蒸汽在石化產(chǎn)業(yè)中最核心的用途就是用于工藝加熱與反應驅動(dòng)，石化生產(chǎn)的多數反應，例如原油蒸餾、催化裂化、加氫精制、酯化反應等，都需要在特定高溫條件下進(jìn)行，蒸汽為整個(gè)反應體系提供穩定熱量，保障反應高效、可控進(jìn)行。
此外，石化產(chǎn)品的精細化分離也高度依賴(lài)蒸汽。據了解，在精餾、萃取、干燥等單元操作中，可以將蒸汽作為熱源加熱物料，從而使物料達到沸點(diǎn)實(shí)現氣液分離，或通過(guò)加熱去除物料中的水分、溶劑，提升產(chǎn)品純度。而在石化裝置中，汽輪機等動(dòng)力設備的運轉、管道的伴熱保溫與防凍防凝、裝置設備的清洗與吹掃等生產(chǎn)環(huán)節中，也都需要大量的蒸汽參與其中。張振強稱(chēng)，“石化裝置中的管道、儲罐經(jīng)常會(huì )輸送或儲存高粘度、易凝固的介質(zhì)，例如原油、重油、蠟油等，若溫度過(guò)低會(huì )導致物料凝固堵塞管路，引發(fā)安全隱患，因此需要蒸汽伴熱保溫與防凍防凝?！?/font>
據了解，在連云港石化產(chǎn)業(yè)基地中，園區每小時(shí)對于高中低壓蒸汽的最大需求量達到了13141.3噸，其中每小時(shí)對于中低壓蒸汽最大需求量達到9246噸。過(guò)去，這些日常所需的蒸汽生產(chǎn)主要依靠煤炭等化石燃料提供，其高能耗的發(fā)展模式已不符合“碳中和、碳達峰”戰略的需求。
建設中的中核集團江蘇徐圩核能供熱發(fā)電廠(chǎng)。
在這一背景之下，中核集團徐圩核能供汽項目將為連云港石化產(chǎn)業(yè)基地的綠色轉型提供一個(gè)更全面的解決方案。數據顯示，核能供汽碳足跡是燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽的1/600，是天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽的1/100。此前，我國首個(gè)“和氣一號”核能供汽項目——田灣核電站蒸汽供能項目運行僅一周年，就輸送了超317萬(wàn)噸的清潔蒸汽，相當于減少燃燒標準煤26.42萬(wàn)噸，等效減排二氧化碳70.66萬(wàn)噸、二氧化硫121.51噸、氮氧化物173.69噸，為連云港石化產(chǎn)業(yè)基地節省碳排放指標46.23萬(wàn)噸。
“徐圩核能供熱發(fā)電廠(chǎng)的建設以及未來(lái)的投產(chǎn)運行，將為連云港石化產(chǎn)業(yè)基地實(shí)現綠色低碳轉型帶來(lái)質(zhì)的飛躍?！敝泻颂K能黨委書(shū)記、董事長(cháng)崔方水向《環(huán)球時(shí)報》記者介紹稱(chēng)，未來(lái)該項目建成后年供應蒸汽6500萬(wàn)噸，能夠滿(mǎn)足石化園區70%的用汽需求。
據了解，徐圩核能供熱發(fā)電廠(chǎng)項目的一期工程規劃建設兩臺華龍一號機組與1臺高溫氣冷堆機組，一期工程建成投產(chǎn)后，年供應工業(yè)蒸汽3250萬(wàn)噸，最大發(fā)電量超115億度，每年可減少燃用標準煤726萬(wàn)噸，減少排放二氧化碳1960萬(wàn)噸。
“徐圩核能供熱發(fā)電廠(chǎng)不僅將為連云港萬(wàn)億級石化產(chǎn)業(yè)基地大規模供應高品質(zhì)低碳工業(yè)蒸汽，還將為長(cháng)三角地區石化產(chǎn)業(yè)綠色轉型提供可靠的清潔能源保障，對加快綠色低碳轉型具有引領(lǐng)示范作用?！贝薹剿Q(chēng)，徐圩核能供熱發(fā)電廠(chǎng)將開(kāi)創(chuàng )高耗能行業(yè)與核能大規模耦合的綜合利用新業(yè)態(tài)，以核能助力連云港石化產(chǎn)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展，催生核能熱電聯(lián)產(chǎn)新模式，形成高質(zhì)量發(fā)展新動(dòng)能。
開(kāi)創(chuàng )核能利用新標桿
作為全球首個(gè)將壓水堆與高溫氣冷堆耦合運行的項目，徐圩核能供熱發(fā)電廠(chǎng)實(shí)現了“工業(yè)供熱為主、兼顧電力供應”。據了解，該項目采用我國具有完全自主知識產(chǎn)權的三代核電技術(shù)“華龍一號”和四代核電技術(shù)高溫氣冷堆組合，創(chuàng )新應用“核反應堆-汽輪發(fā)電機組-供熱系統”協(xié)同運行模式?！叭A龍一號”生成的主蒸汽，可通過(guò)逐級換熱的方式將除鹽水制備成不同壓力等級的飽和蒸汽，再利用高溫氣冷堆主蒸汽對飽和蒸汽二次升溫，制備為三種規格參數的外供工業(yè)蒸汽，建成后將同時(shí)具備高品質(zhì)蒸汽供應能力和發(fā)電能力。
“‘華龍一號’百萬(wàn)千瓦級壓水堆基荷發(fā)電穩定，承擔著(zhù)電網(wǎng)‘壓艙石’的重任。高溫氣冷堆蒸汽溫度高，能夠滿(mǎn)足化工行業(yè)高溫蒸汽需求?！贝薹剿榻B稱(chēng)，前者主要負責飽和蒸汽，后者化身為“蒸汽升溫升壓器”，提升蒸汽品質(zhì)，生產(chǎn)的主蒸汽達541攝氏度，高溫蒸汽溫度最高可達900攝氏度。兩者互補，各展所長(cháng)。
中核工程徐圩項目總設計師白瑋向《環(huán)球時(shí)報》記者介紹稱(chēng)，當園區工業(yè)需要供熱系統提供的熱量較高時(shí)，核能供熱系統可優(yōu)先輸出高品質(zhì)過(guò)熱蒸汽，實(shí)現“以熱定電”。而當園區工業(yè)需要供熱系統提供的熱量下降時(shí)，核能供熱系統可將富余熱能切換為增發(fā)電量，從而實(shí)現“熱電聯(lián)供”。在電力市場(chǎng)競爭環(huán)境下，高溫氣冷堆機組和壓水堆機組發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢特長(cháng)，耦合供汽的經(jīng)濟性要高于單純發(fā)電?！斑@種‘核反應堆-汽輪發(fā)電機組-供熱系統’協(xié)同運行的模式還極為靈活，可實(shí)施‘以熱定電’的控制目標?！?/font>
在核能開(kāi)發(fā)利用的過(guò)程中，核安全問(wèn)題始終是重中之重，該項目在安全性上也采用了獨特設計，以反應堆安全為核心優(yōu)先級。白瑋介紹稱(chēng)，華龍一號壓水堆充分利用我國30多年來(lái)核電設計、建造、調試和運行的豐富經(jīng)驗，創(chuàng )新性地采用能動(dòng)與非能動(dòng)相結合的設計理念，具備60年設計壽命、177組件堆芯、全面的事故預防與緩解措施、強大的外部事件防護能力等多項先進(jìn)特征，安全性達到國際先進(jìn)水平。
高溫氣冷堆則具有固有安全性的特點(diǎn)。白瑋介紹稱(chēng)，即便在事故情況下不進(jìn)行任何人為干預，反應堆都能自然冷卻，不會(huì )發(fā)生堆芯熔毀和放射性泄漏事故，這解決了核能利用的世界級難題。白瑋介紹稱(chēng)，“該項目各加熱回路獨立運行，通過(guò)金屬管壁物理交換熱量，沒(méi)有放射性物質(zhì)的傳遞，保證安全可靠?！?/font>
作為全球首個(gè)核能與石化大規模耦合項目，江蘇徐圩核能供熱發(fā)電項目建設過(guò)程中還創(chuàng )新性地在全球首次采用了核電工程總承包模式下的全廠(chǎng)址建造服務(wù)，從而大幅提升核電建造效率和質(zhì)量安全水平。
“該項目在建造過(guò)程中，我們需要應對克服不同條件復雜地質(zhì)帶來(lái)的一系列挑戰?！敝泻巳A興徐圩項目總經(jīng)理李權向《環(huán)球時(shí)報》記者表示，地質(zhì)情況越復雜，對于核反應堆建設的標準和要求則會(huì )越高，為此施工方中核華興運用覆蓋全地形、多堆型的核電全廠(chǎng)址建造服務(wù)能力，編制統一的標準化程序，深度應用建筑信息模型技術(shù)，并大量使用智能焊接和鋼筋自動(dòng)化加工這樣的創(chuàng )新技術(shù)，有力支撐該項目的優(yōu)質(zhì)、高效、安全建設。
打造中國核能“新名片”
“核能供汽是一種清潔、穩定、高效的熱能供應模式，除化工行業(yè)外，還可廣泛應用于能源密集型、民生保障型等多個(gè)領(lǐng)域?！痹谥泻颂K能設計管理處副處長(cháng)陳剛看來(lái)，徐圩核能供熱發(fā)電廠(chǎng)項目具有很強的示范效應，未來(lái)有望將這種技術(shù)應用到冶金、造紙、建材、海水淡化等行業(yè)?！斑@些應用場(chǎng)景的共同特點(diǎn)是用汽量大、用汽時(shí)間連續、對能源清潔性要求高，與核能供汽的技術(shù)優(yōu)勢高度契合?！?/font>
此外，核能供熱項目還被認為具有很強的牽引力，能夠帶動(dòng)核能技術(shù)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。據《環(huán)球時(shí)報》記者了解，核能供熱項目的規?；瘧脤⒛軌驇?dòng)特種耐高溫合金、高純度核級石墨、高可靠性氦氣設備等新材料和高端裝備等上游研發(fā)制造企業(yè)發(fā)展，而在產(chǎn)業(yè)鏈中游，一些具備設計、建造、運營(yíng)復雜能源樞紐能力的工程和技術(shù)服務(wù)公司也能實(shí)現協(xié)同發(fā)展。核能供熱作為一種清潔供能方式，同時(shí)還能帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)下游享受穩定、零碳和低成本熱、電、汽供應的綠色工業(yè)企業(yè)發(fā)展。
“全球首個(gè)壓水堆與高溫氣冷堆耦合項目建設，還將推進(jìn)高溫氣冷堆技術(shù)產(chǎn)業(yè)化?！?陳剛認為，高溫氣冷堆符合國家核能綜合利用產(chǎn)業(yè)化需求，徐圩核能供熱發(fā)電項目這樣的科技示范工程，可以為下一步的超高溫工藝、制氫工藝的研發(fā)奠定堅實(shí)的科學(xué)基礎，進(jìn)一步鞏固我國四代核電技術(shù)在商用核電方面的領(lǐng)先地位，占領(lǐng)國際先進(jìn)核電技術(shù)制高點(diǎn)，提高我國核能?chē)H競爭力。
而作為“國家名片”的“華龍一號”壓水堆，在與高溫氣冷堆組合成綜合能源解決方案后，無(wú)疑將成為中國向世界提供的一張核能供熱“新名片”。
“對于既需要發(fā)展工業(yè)、又面臨減排壓力的發(fā)展中國家，以及希望對本國高耗能工業(yè)進(jìn)行綠色改造的發(fā)達國家，‘華龍一號壓水堆+高溫氣冷堆’這一方案具有極強的吸引力?！贝薹剿硎?，“華龍一號壓水堆+高溫氣冷堆”這種綜合能源解決方案，將升級為先進(jìn)能源系統和零碳發(fā)展模式的輸出者，此舉將極大地提升中國核能產(chǎn)業(yè)的國際影響力和話(huà)語(yǔ)權。
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