[環球時報記者 樊巍 環球時報特約記者 劉梓璇]《環球時報》記者從中核集團獲悉,打氣1月16日,全球中核集團江蘇徐圩核能供熱發電廠1號機組核島開始混凝土澆筑,首個石化加拿大28微信群5元起群這也是中國站“十五五”開局之年我國開工的首臺核電機組。據了解,核電該項目作為全球首個核能與石化大規模耦合項目,基地將實現核電站與國家級石化產業基地的打氣能效互補和高效聯動,讓核反應堆在發電的全球同時,能夠為石化產業的首個石化發展“打氣”“輸血”,從而開創全球核能應用新場景。中國站該項目作為中核集團核能綜合利用的核電最新應用,將為全球發展中國家同步實現工業現代化和“碳達峰、基地碳中和”目標貢獻新的打氣“中國智慧”和“中國方案”,并為全球“雙碳”目標實現注入強勁動能。全球
賦能石化產業綠色低碳發展
位于江蘇省連云港市徐圩新區的首個石化連云港石化產業基地,是國家布局的七大石化產業基地之一。這座規劃面積約61.34平方公里,建設總規模為4000萬噸級煉油、600萬噸級乙烯、700萬噸級芳烴的石化產業基地,以煉化一體化和多元化原料加工產業為基礎。要確保這樣一個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,另一種必不可少的加拿大28微信群5元起群“原料”便是蒸汽。
“在石化產業中,蒸汽是通用性極強的核心能源介質,被稱為石化生產的‘血液’之一,其用途貫穿原料的預處理、反應過程、產品分離、設備維護等全流程。”中核蘇能生產準備處運行準備二科負責人張振強在接受《環球時報》記者采訪時介紹稱,蒸汽在石化產業中最核心的用途就是用于工藝加熱與反應驅動,石化生產的多數反應,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行,蒸汽為整個反應體系提供穩定熱量,保障反應高效、可控進行。
此外,石化產品的精細化分離也高度依賴蒸汽。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實現氣液分離,或通過加熱去除物料中的水分、溶劑,提升產品純度。而在石化裝置中,汽輪機等動力設備的運轉、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環節中,也都需要大量的蒸汽參與其中。張振強稱,“石化裝置中的管道、儲罐經常會輸送或儲存高粘度、易凝固的介質,例如原油、重油、蠟油等,若溫度過低會導致物料凝固堵塞管路,引發安全隱患,因此需要蒸汽伴熱保溫與防凍防凝。”
據了解,在連云港石化產業基地中,園區每小時對于高中低壓蒸汽的最大需求量達到了13141.3噸,其中每小時對于中低壓蒸汽最大需求量達到9246噸。過去,這些日常所需的蒸汽生產主要依靠煤炭等化石燃料提供,其高能耗的發展模式已不符合“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電廠。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業基地的綠色轉型提供一個更全面的解決方案。數據顯示,核能供汽碳足跡是燃煤熱電聯產蒸汽的1/600,是天然氣熱電聯產蒸汽的1/100。此前,我國首個“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317萬噸的清潔蒸汽,相當于減少燃燒標準煤26.42萬噸,等效減排二氧化碳70.66萬噸、二氧化硫121.51噸、氮氧化物173.69噸,為連云港石化產業基地節省碳排放指標46.23萬噸。
“徐圩核能供熱發電廠的建設以及未來的投產運行,將為連云港石化產業基地實現綠色低碳轉型帶來質的飛躍。”中核蘇能黨委書記、董事長崔方水向《環球時報》記者介紹稱,未來該項目建成后年供應蒸汽6500萬噸,能夠滿足石化園區70%的用汽需求。
據了解,徐圩核能供熱發電廠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,一期工程建成投產后,年供應工業蒸汽3250萬噸,最大發電量超115億度,每年可減少燃用標準煤726萬噸,減少排放二氧化碳1960萬噸。
“徐圩核能供熱發電廠不僅將為連云港萬億級石化產業基地大規模供應高品質低碳工業蒸汽,還將為長三角地區石化產業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示范作用。”崔方水稱,徐圩核能供熱發電廠將開創高耗能行業與核能大規模耦合的綜合利用新業態,以核能助力連云港石化產業綠色高質量發展,催生核能熱電聯產新模式,形成高質量發展新動能。
開創核能利用新標桿
作為全球首個將壓水堆與高溫氣冷堆耦合運行的項目,徐圩核能供熱發電廠實現了“工業供熱為主、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權的三代核電技術“華龍一號”和四代核電技術高溫氣冷堆組合,創新應用“核反應堆-汽輪發電機組-供熱系統”協同運行模式。“華龍一號”生成的主蒸汽,可通過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蒸汽,建成后將同時具備高品質蒸汽供應能力和發電能力。
“‘華龍一號’百萬千瓦級壓水堆基荷發電穩定,承擔著電網‘壓艙石’的重任。高溫氣冷堆蒸汽溫度高,能夠滿足化工行業高溫蒸汽需求。”崔方水介紹稱,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,生產的主蒸汽達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。
中核工程徐圩項目總設計師白瑋向《環球時報》記者介紹稱,當園區工業需要供熱系統提供的熱量較高時,核能供熱系統可優先輸出高品質過熱蒸汽,實現“以熱定電”。而當園區工業需要供熱系統提供的熱量下降時,核能供熱系統可將富余熱能切換為增發電量,從而實現“熱電聯供”。在電力市場競爭環境下,高溫氣冷堆機組和壓水堆機組發揮各自優勢特長,耦合供汽的經濟性要高于單純發電。“這種‘核反應堆-汽輪發電機組-供熱系統’協同運行的模式還極為靈活,可實施‘以熱定電’的控制目標。”
在核能開發利用的過程中,核安全問題始終是重中之重,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先級。白瑋介紹稱,華龍一號壓水堆充分利用我國30多年來核電設計、建造、調試和運行的豐富經驗,創新性地采用能動與非能動相結合的設計理念,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特征,安全性達到國際先進水平。
高溫氣冷堆則具有固有安全性的特點。白瑋介紹稱,即便在事故情況下不進行任何人為干預,反應堆都能自然冷卻,不會發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,“該項目各加熱回路獨立運行,通過金屬管壁物理交換熱量,沒有放射性物質的傳遞,保證安全可靠。”
作為全球首個核能與石化大規模耦合項目,江蘇徐圩核能供熱發電項目建設過程中還創新性地在全球首次采用了核電工程總承包模式下的全廠址建造服務,從而大幅提升核電建造效率和質量安全水平。
“該項目在建造過程中,我們需要應對克服不同條件復雜地質帶來的一系列挑戰。”中核華興徐圩項目總經理李權向《環球時報》記者表示,地質情況越復雜,對于核反應堆建設的標準和要求則會越高,為此施工方中核華興運用覆蓋全地形、多堆型的核電全廠址建造服務能力,編制統一的標準化程序,深度應用建筑信息模型技術,并大量使用智能焊接和鋼筋自動化加工這樣的創新技術,有力支撐該項目的優質、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,除化工行業外,還可廣泛應用于能源密集型、民生保障型等多個領域。”在中核蘇能設計管理處副處長陳剛看來,徐圩核能供熱發電廠項目具有很強的示范效應,未來有望將這種技術應用到冶金、造紙、建材、海水淡化等行業。“這些應用場景的共同特點是用汽量大、用汽時間連續、對能源清潔性要求高,與核能供汽的技術優勢高度契合。”
此外,核能供熱項目還被認為具有很強的牽引力,能夠帶動核能技術全產業鏈發展。據《環球時報》記者了解,核能供熱項目的規模化應用將能夠帶動特種耐高溫合金、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制造企業發展,而在產業鏈中游,一些具備設計、建造、運營復雜能源樞紐能力的工程和技術服務公司也能實現協同發展。核能供熱作為一種清潔供能方式,同時還能帶動產業下游享受穩定、零碳和低成本熱、電、汽供應的綠色工業企業發展。
“全球首個壓水堆與高溫氣冷堆耦合項目建設,還將推進高溫氣冷堆技術產業化。” 陳剛認為,高溫氣冷堆符合國家核能綜合利用產業化需求,徐圩核能供熱發電項目這樣的科技示范工程,可以為下一步的超高溫工藝、制氫工藝的研發奠定堅實的科學基礎,進一步鞏固我國四代核電技術在商用核電方面的領先地位,占領國際先進核電技術制高點,提高我國核能國際競爭力。
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”。
“對于既需要發展工業、又面臨減排壓力的發展中國家,以及希望對本國高耗能工業進行綠色改造的發達國家,‘華龍一號壓水堆+高溫氣冷堆’這一方案具有極強的吸引力。”崔方水表示,“華龍一號壓水堆+高溫氣冷堆”這種綜合能源解決方案,將升級為先進能源系統和零碳發展模式的輸出者,此舉將極大地提升中國核能產業的國際影響力和話語權。