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“烧开水”+“自嗨锅”?核能与石化行业“跨界合作”不一般|科技有狠活
编辑人: | 2024-06-26

在推动新质生产力发展上,核能领域又开辟出了新方向。

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。这标志着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。

项目作为首批“绿色低碳先进技术示范工程项目”,“和气一号”具有“绿色安全、稳定高效”的特点,是助力石化行业实现“双碳”目标的绿色新动能,为国内石化基地能源供应的绿色升级提供了新方案,具有示范性。

安全:首创“烧开水”+“自嗨锅”

“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。

“核电厂发电可以简单理解成‘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向封面新闻记者解释道,“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。”

据武文奇介绍,在上述过程中,快关阀相当于随时可以取走“自嗨锅”的发热包,“烧开水”蒸汽进行辐射监测和海水淡化后的除盐水加热成蒸汽也进行了辐射监测。

值得注意的是,核电机组设置了四道安全屏障,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。江苏核电有限公司维修支持处处长李烨刚告诉封面新闻记者,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。

安全的背后,是中核人多次尝试的结果。“我们是全国首家核能供汽项目,国内外没有可参考核能供汽工程案例,整个过程可以用“摸着石头过河”来形容。探索初步设计阶段我们审查技术图纸等设计文件150余份,召开关于设计的审查评审会60次,仅初步设计阶段就提出设计审查意见1000余条。”李烨刚说。

绿色:核能+石化行业将碰撞出怎样的火花?

党的二十大报告指出,加快发展方式绿色转型,推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式,促进人与自然和谐共生。本次核能与石化行业“跨界合作”,不仅开辟了核能助力传统产业绿色升级的新途径,也为助力区域经济高质量发展注入更强动能。

江苏核电党委书记、董事长张毅告诉封面新闻记者,建设美丽中国,持续改善生态环境质量,根本在于加快推动发展方式绿色低碳转型。“和气一号”项目则是全国石化产业清洁供汽样板。

 

 

全国首个工业用途核能供汽示范项目——中核集团“和气一号”核能供汽项目。

“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。”张毅表示,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。

据封面新闻记者了解,项目建成后,每年有480万吨的零碳清洁蒸汽将源源不断地从田湾核电基地输送到连云港石化基地,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。

田湾核电核能供汽与石化行业的“跨界合作”的成功,不仅拓展了核能的应用场景,将核电站热效率提升至42%,为国内多家核电厂正在开展核能工业供汽方案进行了先行探索,同时也加快石化行业绿色低碳转型,为国内石化基地能源供应的绿色升级提供了新方案,开创了核能助力传统产业绿色升级的新途径。

“近年来,国家原子能机构大力推动核能综合利用,以及核技术在工业、农业、医疗、环保、安全等领域的广泛应用,支持核能供汽等一批项目落地。”国家原子能机构秘书长黄平表示,面向未来,国家原子能机构将培育和孵化一批核能综合利用以及核技术应用新项目,构建绿色、繁荣、富庶、健康、安宁的“核美家园”,助力实现“双碳”目标,推动高质量发展,增进民生福祉。

稳定:核能如何多元跨界?

“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。”中国工程院院士叶奇蓁表示,核能综合利用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。

除在供热、供暖、供汽等领域应用外,核能还有哪些多元跨界?

封面新闻记者注意到,在同位素生产、制氢、海水淡化等诸多领域,核能也有着广泛利用。据工作人员介绍,田湾核电核能制氢示范项目是一次氢能和核能综合利用技术的科研落地,在国内同行电站中也是首次推行,有较强的示范效应。“该项目预计在改造完成后,最大年产量175200m³,可满足田湾核电站1-8号机组的氢气用量。”

目前,我国核能综合利用正呈现出多样化发展局面。此外,核技术已广泛应用于工业、农业、医学、环保、安保等领域,融入人们生活的方方面面,形成一定的产业规模,取得了显著的经济和社会效益。

 

 

 

信息来源:封面新闻