国内首次实现大规模核能工业供汽
【环球时报-环球网报道记者樊巍】《环球时报》记者从国家原子能机构获悉，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投资控股的田湾核电基地正式建成投产。这标志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。
田湾核电基地拍摄：樊巍
利用核能为工业生产领域提供清洁、高效、价格低廉的蒸汽，这是中国核工业追求核能极致综合利用的最新成果。蒸汽被喻为“工业动力之源”，据《环球时报》记者了解，目前我国的工业园区对蒸汽的需求非常大，在追求“碳达峰碳中和”目标的背景下，用传统的燃煤机组为产业园区提供工业蒸汽已在“双碳时代”已不合适，用核能作为替代化石能源势在必行。
“我们的‘和气一号’项目能为工业园区提供清洁且成本相对较低的工业蒸汽，目前，化工行业对于这种工业蒸汽的需求量较大，而我们也实现了需求上的对接。”江苏核电有限公司经营计划处处长叶峰6月19日在接受《环球时报》记者采访时介绍称，在国家大力提倡发展新质生产力的背景下，江苏核电率先开展核能综合利用，采用田湾核电3、4号机组二回路蒸汽为热源，加热工业蒸汽并经由独立隔离回路输送至连云港石化产业基地，将清洁核能升级替代传统化石能源，应用于给石化行业提供热能和蒸汽原料。
据了解，“和气一号”采用田湾核电3、4号机组二回路蒸汽为热源，设计上采用了包括核电厂一回路、二回路及工业蒸汽回路等在内的多重隔离，在物理隔绝的情况下，采用多级换热技术，通过工业蒸汽管网将1.8兆帕、248摄氏度、600吨每小时的蒸汽，经由独立隔离回路输送至连云港石化产业基地。“和气一号”项目投产后，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，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，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。
“核电厂发电简单理解成‘烧开水’，核能供热可以简单理解成‘烧开水+自嗨锅’组合。”江苏核电有限公司运行二处副处长武文奇介绍称，“烧开水”相当于“自嗨锅”的发热包，“自嗨锅”中的食物相当于海水淡化后的除盐水，“发热包”与食物只有热量交换，没有物质接触。海水淡化后的除盐水被加热（预热器）—水沸腾变成蒸汽（蒸发器）—过热蒸汽（过热器），产生的工业蒸汽输送至石化基地。
而除了绿色之外，“和气一号”项目还被认为具有安全、稳定、高效的优势。据《环球时报》记者了解，田湾核电基地的核电机组有四道安全屏障，从源头上保证了核能供汽的清洁和安全。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换热方式来制备工业蒸汽，再将加热好的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，因此可以最大程度保证工业蒸汽的安全性。在多重隔绝下，采用多级换热技术，通过工业蒸汽管网将蒸汽独立隔离输送至连云港石化产业基地。此外，还在加热蒸汽管道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、4号机组热源的加热蒸汽被迅速隔离，最后还有第三个独立回路物理隔绝和工业蒸汽管道安装了辐射监测仪表，绝对不会流向用汽端。
而除了具有绿色、安全的环保效益，核能供汽的优势更在于稳定、高效。核能安全稳定的优势在此时更加凸现出来。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，即使是遇到机组换料大修，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。
此外，核电站热效率的提高，意味着核能得到了更大程度的利用。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。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%。
“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。”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。