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        江蘇連云港:與化工行業(yè)耦合 核能供汽讓石化基地綠意盎然

        【連網(wǎng)】  □ 周瑩 朱迅 高原

        江蘇連云港,這座中國東部沿海的璀璨明珠,正迎來一場能源革命。

        日前,全國首個工業(yè)用途的核能供汽工程“和氣一號”正式通汽,實現(xiàn)了核能與化工行業(yè)耦合,讓核能為國家七大石化基地之一的連云港石化產(chǎn)業(yè)基地提供穩(wěn)定、高效的蒸汽。

        “和氣一號”項目的實施,不僅滿足了石化產(chǎn)業(yè)的用汽需求,更在降低綜合能耗和消除環(huán)境污染方面取得了顯著成效,為連云港經(jīng)濟發(fā)展提供了能源支撐,為地方打造萬億級石化產(chǎn)業(yè)集群提供了有力支撐。

        核能不僅僅可以發(fā)電

        隨著全球氣候變化問題日益嚴峻,“雙碳”目標已成為我國可持續(xù)發(fā)展的重要方向。在這一背景下,國務院印發(fā)了《2024—2025年節(jié)能降碳行動方案》,明確鼓勵大型石化化工園區(qū)探索利用核能供汽供熱。國家對核能供汽供熱給予了明確的政策支持,讓核電為工業(yè)供汽推進更加順利。

        核能發(fā)電其實已經(jīng)被大多數(shù)人所接受,然而核能供熱、供汽等綜合利用正在逐步走進人們生產(chǎn)生活。

        和氣一號

        從連云港田灣核電站到位于徐圩新區(qū)的石化產(chǎn)業(yè)基地,一條23.36千米長的銀白色管道猶如長龍,在它的“肚子”里,是由核能生產(chǎn)出的蒸汽。其進入基地就成為化工企業(yè)生產(chǎn)所需的關(guān)鍵要素——蒸汽。

        化工園區(qū)為何需要蒸汽呢?徐圩新區(qū)虹洋熱電相關(guān)負責人介紹,蒸汽可用作動力源驅(qū)動化工設備運轉(zhuǎn),可作為熱源用于加熱化工過程中的物料、反應器以及設備等。蒸汽蒸餾更是廣泛被應用于原油提煉、化學品分離等領域,對于物質(zhì)的純化起到至關(guān)重要的作用。蒸汽具有較高的溫度和熱量,可以用于清洗和消毒設備、容器以及管道等。

        每年,徐圩新區(qū)需要生產(chǎn)大量的蒸汽滿足園區(qū)生產(chǎn)生活需求。長期以來,化工行業(yè)的高溫高壓蒸汽主要來自煤炭燃燒。中國石油和化學化工聯(lián)合會及多家化工企業(yè)、園區(qū)等單位于2021年共同發(fā)布的《中國石油和化學工業(yè)碳達峰與碳中和宣言》中顯示,截至2020年底,化工行業(yè)碳排放量超過2.6萬噸標煤的企業(yè)約2300家。這就導致了大部分化工基地都需要建立龐大的蒸汽能源中心,極大地占有了基地原有碳排指標。

        “高溫高壓蒸汽是化工生產(chǎn)不可或缺的要素。目前我國化工行業(yè)的工業(yè)蒸汽主要來自燃煤電廠或自備燃煤鍋爐,采用核能供汽將有效降低能耗、減少碳排放。”中核集團江蘇核電維修總經(jīng)理、工程負責人劉永生說。

        其實,核電站中也富含蒸汽資源。用核能燒開水發(fā)電,是許多網(wǎng)友對核電的有趣比喻,而這種類比也從本質(zhì)上道出了核電站的發(fā)電原理。核島中的核燃料通過核裂變釋放能量,將水加熱轉(zhuǎn)化為蒸汽,從而驅(qū)動汽輪機發(fā)電。

        “和氣一號”為國內(nèi)石化基地能源供應的綠色升級提供了新方案。

        江蘇核電黨委書記、董事長張毅給筆者算了一筆賬,據(jù)估算,該項目每年可減少燃燒標準煤40萬噸,等效減排二氧化碳107萬噸、二氧化硫184噸、氮氧化物263噸。這相當于增植了2900公頃的森林面積,為大自然貢獻了一片“綠色肺葉”。

        這些節(jié)省下來的碳排放指標不僅可以在碳交易市場上獲得經(jīng)濟收益,更為企業(yè)提供了更多的發(fā)展空間和靈活性,助力其在綠色發(fā)展的道路上走得更遠。

        核電供汽需要闖三關(guān)

        核能供汽,顧名思義就是利用核電站的熱量供應工業(yè)蒸汽。然而23米的供汽要想安全、環(huán)保還需要“科技狠活”。

        “和氣一號”通過抽取田灣核電站3、4號機組中原先用來發(fā)電的部分熱能作為熱源,經(jīng)過多級換熱,將熱量傳遞給工業(yè)用汽管網(wǎng)中的海水淡化后除鹽水,使其加熱并汽化成蒸汽。加熱后的蒸汽通過工業(yè)用汽管網(wǎng)傳送到虹洋熱電預熱其蒸汽管網(wǎng)中的水,實現(xiàn)石化基地“熱能中樞”減排。虹洋熱電生產(chǎn)副總張杜峰算了一筆賬,以最大供汽能力算,每小時600噸的核能蒸汽可以為園區(qū)30%的蒸汽缺口保障生產(chǎn)需求。每年可為園區(qū)節(jié)約原煤約40萬噸,推動綠色石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

        核能供汽第一關(guān)就是要守牢“安全關(guān)”。核電和化工都是對安全高度敏感的行業(yè),任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會造成不可挽回的事故。為此,“和氣一號”采用了多重隔離技術(shù)。

        和氣一號2

        江蘇核電副總經(jīng)理李連海介紹,為了確保在異常情況下能夠迅速切斷蒸汽供應,“和氣一號”項目在整個系統(tǒng)中設置了多個輻射監(jiān)測點。這些監(jiān)測點通過放射性儀表實時監(jiān)測蒸汽的放射性水平,確保物理隔離舉措安全可靠。一旦發(fā)生異常波動,“和氣一號”還可以利用特別配備的隔離閥,實現(xiàn)5秒鐘內(nèi)快速切斷向蒸汽供能系統(tǒng)的核能蒸汽。這一設計不僅確保了工業(yè)蒸汽回路的蒸汽安全,也為整個系統(tǒng)的安全運行提供了堅實保障。

        核能供汽第二關(guān)是創(chuàng)新示范。作為首個項目,“和氣一號”擁有眾多的創(chuàng)新點:

        ——“和氣一號”項目創(chuàng)新性地采用了國內(nèi)單套容量最大的雙側(cè)相變式蒸汽轉(zhuǎn)換技術(shù),可以實現(xiàn)冷熱介質(zhì)的逆向?qū)α鞲咝Q熱,確保出口蒸汽溫度在260攝氏度左右。

        ——為了減少蒸汽在傳輸過程中的熱量損失,“和氣一號”項目特別采用了預制架空保溫管,并以三重復合保溫結(jié)構(gòu)技術(shù)為核心,確保蒸汽在傳輸過程中的熱量損失降到最低。

        ——“和氣一號”項目配套的海水淡化項目是目前江蘇省內(nèi)最大的。該項目平時采用海水直接淡化,冬季則可以利用從3、4號機組海水排水隧道內(nèi)溫排水,減少能耗,這為核電廠溫排水的大規(guī)模綜合利用提供了范例。

        此外,“和氣一號”還需要過保溫關(guān)。方洋集團核能供汽項目負責人葉圣陶告訴筆者:“管道采用了新興的復合保溫結(jié)構(gòu),即氣凝膠、碳酸鈣加上聚氨酯。經(jīng)過前段時間的測試,我們發(fā)現(xiàn)蒸汽從核電站到石化基地,溫度下降實現(xiàn)在1.5℃/km以內(nèi),總體來說,保溫效果已經(jīng)超過預期,還是很好的。”

        核能綜合利用恰逢其時

        業(yè)內(nèi)人士認為,核能綜合利用前景廣闊,未來核能項目將從以往單一的供電向供暖、供汽、制氫、海水淡化、制冷等領域發(fā)展。

        目前,核電站為居民供暖已經(jīng)在山東、浙江各地成為可能。

        “和氣一號”的正式通汽,不僅標志著核能在工業(yè)供熱領域的應用取得了實質(zhì)性突破,更是連云港市在核能綜合利用方面邁出的堅實一步。這一創(chuàng)新舉措不僅提高了能源利用效率,還為推動地方經(jīng)濟的綠色轉(zhuǎn)型提供了有力支撐。

        今年以來,連云港市充分挖掘核電綜合利用空間。5月19日,全國最大的海上光伏項目正式開工,約330萬塊長2.5米、寬1.1米的光伏組件將排列成翅膀的樣子,巧妙地與海洋、跨海大橋等自然城市景觀融為一體。項目利用江蘇核電溫排水區(qū)域發(fā)展光伏發(fā)電,不僅優(yōu)化了能源結(jié)構(gòu),還為地區(qū)帶來了可持續(xù)的清潔能源。

        光伏發(fā)電與核電作為高安全的清潔能源,接近終端負荷,具有較強的互補性。中核田灣200萬千瓦灘涂光伏示范項目利用核電站溫排水區(qū)域開展“光伏+核電”多能互補,能夠有效降低對海洋生態(tài)系統(tǒng)影響,為周邊城市提供更多清潔能源。

        這一項目的實施,是連云港市探索清潔能源發(fā)展與核電能源供給有機融合的重要嘗試。

        連云港市發(fā)改委相關(guān)負責人介紹,未來,連云港市將積極穩(wěn)妥地推進抽水蓄能和核能制氫工作,進一步拓展核能的應用領域。

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