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核能供汽让石化基地绿意盎然

连云港,这座中国东部沿海的璀璨明珠,正迎来一场能源革命。

6月19日,全国首个工业用途的核能供汽工程“和气一号”正式通汽,实现了核能与化工行业耦合,让核能为国家七大石化基地之一的连云港石化产业基地提供稳定、高效的蒸汽。

“和气一号”项目的实施,不仅满足了石化产业的用汽需求,更在降低综合能耗和消除环境污染方面取得了显著成效,为连云港经济发展提供了能源支撑,为地方打造万亿级石化产业集群提供了有力支撑。

核能不仅仅可以发电

随着全球气候变化问题日益严峻,“双碳”目标已成为我国可持续发展的重要方向。在这一背景下,国务院印发了《2024—2025年节能降碳行动方案》,明确鼓励大型石化化工园区探索利用核能供汽供热。国家对核能供汽供热给予了明确的政策支持,让核电为工业供汽推进更加顺利。

核能发电其实已经被大多数人所接受,然而核能供热、供汽等综合利用正在逐步走进人们生产生活。

从连云港田湾核电站到位于徐圩新区的石化产业基地,一条23.36千米长的银白色管道犹如长龙,在它的“肚子”里,是由核能生产出的蒸汽。其进入基地就成为化工企业生产所需的关键要素———蒸汽。

化工园区为何需要蒸汽呢?徐圩新区虹洋热电相关负责人介绍,蒸汽可用作动力源驱动化工设备运转,可作为热源用于加热化工过程中的物料、反应器以及设备等。蒸汽蒸馏更是广泛被应用于原油提炼、化学品分离等领域,对于物质的纯化起到至关重要的作用。蒸汽具有较高的温度和热量,可以用于清洗和消毒设备、容器以及管道等。

每年,徐圩新区需要生产大量的蒸汽满足园区生产生活需求。长期以来,化工行业的高温高压蒸汽主要来自煤炭燃烧。中国石油和化学化工联合会及多家化工企业、园区等单位于2021年共同发布的《中国石油和化学工业碳达峰与碳中和宣言》中显示,截至2020年底,化工行业碳排放量超过2.6万吨标煤的企业约2300家。这就导致了大部分化工基地都需要建立庞大的蒸汽能源中心,极大地占有了基地原有碳排指标。“高温高压蒸汽是化工生产不可或缺的要素。目前我国化工行业的工业蒸汽主要来自燃煤电厂或自备燃煤锅炉,采用核能供汽将有效降低能耗、减少碳排放。”中核集团江苏核电维修总经理、工程负责人刘永生说。

其实,核电站中也富含蒸汽资源。用核能烧开水发电,是许多网友对核电的有趣比喻,而这种类比也从本质上道出了核电站的发电原理。核岛中的核燃料通过核裂变释放能量,将水加热转化为蒸汽,从而驱动汽轮机发电。

“和气一号”为国内石化基地能源供应的绿色升级提供了新方案。江苏核电党委书记、董事长张毅给笔者算了一笔账,据估算,该项目每年可减少燃烧标准煤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。这相当于增植了2900公顷的森林面积,为大自然贡献了一片“绿色肺叶”。

这些节省下来的碳排放指标不仅可以在碳交易市场上获得经济收益,更为企业提供了更多的发展空间和灵活性,助力其在绿色发展的道路上走得更远。

核电供汽需要闯三关

核能供汽,顾名思义就是利用核电站的热量供应工业蒸汽。然而23米的供汽要想安全、环保还需要“科技狠活”。

“和气一号”通过抽取田湾核电站3、4号机组中原先用来发电的部分热能作为热源,经过多级换热,将热量传递给工业用汽管网中的海水淡化后除盐水,使其加热并汽化成蒸汽。加热后的蒸汽通过工业用汽管网传送到虹洋热电预热其蒸汽管网中的水,实现石化基地“热能中枢”减排。虹洋热电生产副总张杜峰算了一笔账,以最大供汽能力算,每小时600吨的核能蒸汽可以为园区30%的蒸汽缺口保障生产需求。每年可为园区节约原煤约40万吨,推动绿色石化产业发展。

核能供汽第一关就是要守牢“安全关”。核电和化工都是对安全高度敏感的行业,任何环节出现问题都会造成不可挽回的事故。为此,“和气一号”采用了多重隔离技术。

江苏核电副总经理李连海介绍,为了确保在异常情况下能够迅速切断蒸汽供应,“和气一号”项目在整个系统中设置了多个辐射监测点。这些监测点通过放射性仪表实时监测蒸汽的放射性水平,确保物理隔离举措安全可靠。一旦发生异常波动,“和气一号”还可以利用特别配备的隔离阀,实现5秒钟内快速切断向蒸汽供能系统的核能蒸汽。这一设计不仅确保了工业蒸汽回路的蒸汽安全,也为整个系统的安全运行提供了坚实保障。

核能供汽第二关是创新示范。作为首个项目,“和气一号”拥有众多的创新点:
  ——“和气一号”项目创新性地采用了国内单套容量最大的双侧相变式蒸汽转换技术,可以实现冷热介质的逆向对流高效换热,确保出口蒸汽温度在260摄氏度左右。
  ——为了减少蒸汽在传输过程中的热量损失,“和气一号”项目特别采用了预制架空保温管,并以三重复合保温结构技术为核心,确保蒸汽在传输过程中的热量损失降到最低。
  ——“和气一号”项目配套的海水淡化项目是目前江苏省内最大的。该项目平时采用海水直接淡化,冬季则可以利用从3、4号机组海水排水隧道内温排水,减少能耗,这为核电厂温排水的大规模综合利用提供了范例。

此外,“和气一号”还需要过保温关。方洋集团核能供汽项目负责人叶圣陶告诉笔者:“管道采用了新兴的复合保温结构,即气凝胶、碳酸钙加上聚氨酯。经过前段时间的测试,我们发现蒸汽从核电站到石化基地,温度下降实现在1.5℃/km以内,总体来说,保温效果已经超过预期,还是很好的。”

核能综合利用恰逢其时

业内人士认为,核能综合利用前景广阔,未来核能项目将从以往单一的供电向供暖、供汽、制氢、海水淡化、制冷等领域发展。

目前,核电站为居民供暖已经在山东、浙江各地成为可能。“和气一号”的正式通汽,不仅标志着核能在工业供热领域的应用取得了实质性突破,更是我市在核能综合利用方面迈出的坚实一步。这一创新举措不仅提高了能源利用效率,还为推动地方经济的绿色转型提供了有力支撑。

今年以来,我市充分挖掘核电综合利用空间。5月19日,全国最大的海上光伏项目正式开工,约330万块长2.5米、宽1.1米的光伏组件将排列成翅膀的样子,巧妙地与海洋、跨海大桥等自然城市景观融为一体。项目利用江苏核电温排水区域发展光伏发电,不仅优化了能源结构,还为地区带来了可持续的清洁能源。

光伏发电与核电作为高安全的清洁能源,接近终端负荷,具有较强的互补性。中核田湾200万千瓦滩涂光伏示范项目利用核电站温排水区域开展“光伏+核电”多能互补,能够有效降低对海洋生态系统影响,为周边城市提供更多清洁能源。

这一项目的实施,是我市探索清洁能源发展与核电能源供给有机融合的重要尝试。市发改委相关负责人介绍,未来,我市将积极稳妥地推进抽水蓄能和核能制氢工作,进一步拓展核能的应用领域。

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