核能供汽打开产业应用新场景

日前，在江苏连云港田湾核电基地，“和气一号”核能供汽项目正式建成投产。据测算，项目投产后，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，能为当地的石化基地每年节省碳排放指标70多万吨。

核能供汽是指利用核能供应工业蒸汽。工业蒸汽被广泛应用在电力、石化化工、纺织、造纸、食品加工等行业。其中，石化化工行业是上述行业中对工业蒸汽需求最大的行业。

石化化工行业生产过程排放的二氧化碳占全国碳排放的比重约为13%。“双碳”目标背景下，石化化工行业减碳压力巨大。利用核能供应工业蒸汽，能有效降低该行业的碳排放。

“和气一号”项目采用田湾核电3号、4号机组中发电的二回路蒸汽为热源，替代传统煤炭消耗，旨在解决石化化工企业的热源和动力源问题。与煤炭制备工业蒸汽相比，由于热源、动力来自核能发电的一部分，成本低、碳排放低。

江苏核电有限公司运行二处副处长武文奇介绍，核能供汽是核能发电产生的热能与海水淡化后的除盐水在无物质接触的过程中进行热量交换。除盐水被加热成蒸汽，再经过过热器，将蒸汽加热成满足石化基地参数要求的工业蒸汽，从而完成供汽。

江苏核电有限公司维修支持处处长李烨刚告诉记者，如果从发电量来看，抽取一小部分二回路中的蒸汽，会导致进入汽轮机系统进行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。从整体来看，核能供汽实际上将机组实际热效率从37%提高到42%。

今年5月，国务院印发的《2024—2025年节能降碳行动方案》明确提出，鼓励大型石化化工园区探索利用核能供汽供热。连云港虹洋热电有限公司生产副总经理张杜峰给记者算了笔账，以目前的最大供汽能力计算，每小时600吨的核能蒸汽供给，能满足连云港石化园区30%的蒸汽缺口。这些蒸汽每年可为连云港园区节约原煤约44.77万吨。

核能发展利用安全有序，是社会各界的共同期待。在设计安全、稳定的核能利用方法，通过技术创新、流程规范不断提高核能利用安全性上，“和气一号”走出了属于自己的道路。

据悉，项目设计时秉承多重物理隔离的设计理念，采用多级换热技术，经由独立隔离回路将蒸汽输送至连云港石化产业基地。在蒸汽供能项目的能源站内，记者看到了很多穿着“保温服”的管道。江苏核电设备管理处设备管理科科长胡海波介绍:“我们把原本用于发电的二回路蒸汽抽出来之后，就是在这里另作他用。这些穿‘保温服’管道的主要作用是确保热量不耗散。不同回路的设计就是为了保障供汽过程中的物理隔绝。”

记者还了解到，核电机组有四道安全屏障，工程师们在加热蒸汽管道上设置了辐射监测仪表及快关阀，确保对外输送的蒸汽“零碳清洁”。当辐射监测仪表的数值超过安全临界值时，快关阀可在5秒内快速关闭，来自3号、4号机组热源的加热蒸汽将被迅速隔离。最后，第三个独立回路和工业蒸汽管道上都安装了辐射监测仪表，以此确保任何辐射不会流向用汽端。

除安全供汽外，稳定可靠更是核能供汽的优势所在。目前核电站已实现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。项目在设计之初，就考虑了加热汽源能实现单机组供汽或两台机组联合供汽的方式。即使遇到机组换料大修，在大修前仍可实现额定负荷下无扰切换连续供汽，有能力保证每年8000小时的蒸汽连续供应。

核能供汽与石化化工行业成功跨界合作，不仅拓展了核能的应用场景，更为国内多家核电厂开展的核能工业供汽提供了示范样本，国内石化基地能源供应的绿色升级也找到了新路径。

中国工程院院士叶奇蓁表示，核能作为一种清洁能源，是实现碳达峰、碳中和目标的重要能源组成。除核电外，核能综合利用前景广阔，特别是在热电联供方面已有良好实践。“和气一号”核能供汽项目是全国首个工业用途核能供汽工程，为核能与石化耦合发展提供了可行方案。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。

“目前核能供汽项目规模化发展主要受到核电厂选址以及输送管网建设等配套设施的制约。但随着核能技术的发展，核能、石化跨界耦合很有可能塑造我国能源新格局。”江苏核电有限公司党委书记、董事长张毅说，“以‘和气一号’为开端，我们将继续探索核能供汽、制氢等多种方案，提升核能综合利用水平。随着小型堆、微型堆、移动堆的核能技术进步，未来将有更多的石化园区用上核能供汽。”