1月16日，伴隨著機器的轟鳴聲，中核集團江蘇徐圩核能供熱發(fā)電廠1號機組核島正式開始混凝土澆筑，標(biāo)志著全球首個由華龍一號壓水堆與高溫氣冷堆雙堆耦合的核能綜合利用項目正式進入主體工程建設(shè)階段。
作為全球首個以工業(yè)供熱為主、兼顧電力供應(yīng)的核能綜合利用項目，其一期工程建成投產(chǎn)后，年供應(yīng)工業(yè)蒸汽可達3250萬噸，減排二氧化碳1960萬噸，為連云港萬億級石化產(chǎn)業(yè)基地綠色低碳發(fā)展提供可靠清潔能源保障，對加快石化等高碳排放產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型起到重要引領(lǐng)示范作用。
石化產(chǎn)業(yè)與核能耦合發(fā)展
位于連云港市徐圩新區(qū)的連云港石化產(chǎn)業(yè)基地，廠區(qū)內(nèi)管道交錯、塔罐林立，宛如一座“鋼鐵森林”。作為我國布局建設(shè)的七大石化產(chǎn)業(yè)基地之一，連云港石化產(chǎn)業(yè)基地近年來發(fā)展勢頭迅猛，目標(biāo)是打造世界級石化產(chǎn)業(yè)集群。但隨著“雙碳”目標(biāo)深入推進，產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨“天花板”。
石化產(chǎn)業(yè)對高溫高壓的工業(yè)蒸汽需求量大。此前，各石化廠區(qū)主要依靠自備的燃煤電廠獲取蒸汽，但煤炭等化石能源燃燒會產(chǎn)生大量碳排放。核能作為穩(wěn)定、高效的清潔能源，除單一發(fā)電能力外，還具備服務(wù)于更廣泛脫碳場景的巨大潛力。
綠色轉(zhuǎn)型的迫切需求推動雙方走在了一起。
中核蘇能核電有限公司（以下簡稱“中核蘇能”）黨委書記、董事長崔方水告訴記者，耦合是該項目最大的特點，這既包括核能與石化產(chǎn)業(yè)的耦合，也包括華龍一號壓水堆與高溫氣冷堆的耦合。
此前核能供熱項目主要利用發(fā)電后的余熱生產(chǎn)蒸汽，壓力、溫度相對較低。徐圩核能供熱項目則是將華龍一號壓水堆與高溫氣冷堆組合，讓二者實現(xiàn)協(xié)同運行。華龍一號首先對除鹽水進行加熱，制備出飽和蒸汽。隨后，高溫氣冷堆化身“高壓鍋”，憑借出口溫度高的優(yōu)勢，對飽和蒸汽進行二次升溫，生產(chǎn)出更高品質(zhì)的工業(yè)蒸汽。兩者互補，各展所長，共同實現(xiàn)熱電聯(lián)供。該項目建成后，在設(shè)計工況下，可供應(yīng)三種高品質(zhì)工業(yè)蒸汽，滿足石化產(chǎn)業(yè)的主要用汽需求。
創(chuàng)新技術(shù)實現(xiàn)“堆—機—熱”精準(zhǔn)匹配
創(chuàng)新的方案離不開創(chuàng)新技術(shù)的支撐。
中核蘇能設(shè)計管理處副處長陳剛告訴記者，以往的核能供熱項目都是以串聯(lián)形式運行，反應(yīng)堆、汽輪機和供熱之間的運作方式像是“單行線”，反應(yīng)堆產(chǎn)生蒸汽后首先要送給汽輪機進行發(fā)電，剩余熱量才會向外供應(yīng)。徐圩核能供熱項目則是將兩臺華龍一號機組與一臺高溫氣冷堆機組結(jié)合，形成了“2+1”的耦合供熱與發(fā)電模式。“該項目的主要目標(biāo)是供熱，反應(yīng)堆、汽輪機和供熱實際上是并聯(lián)運作的，這就要求，我們要在保障反應(yīng)堆安全的前提下，依據(jù)用戶的蒸汽需求，同時考慮電網(wǎng)的接受能力，對堆、機、熱三者進行精準(zhǔn)匹配。”陳剛說，這大大提升了設(shè)計、控制的復(fù)雜度。
為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，團隊創(chuàng)新研發(fā)出世界首創(chuàng)的“堆—機—熱”聯(lián)調(diào)控制方案，構(gòu)建了以熱能需求為牽引的運行機制。“我們以熱定電，可以實現(xiàn)對三臺機組的精準(zhǔn)聯(lián)控，確保堆、機、熱都處于合理運行區(qū)間。”陳剛說，該方案填補國際核能領(lǐng)域空白，證實了華龍一號壓水堆和高溫氣冷堆耦合熱電聯(lián)產(chǎn)的創(chuàng)新可行性。
安全是核能產(chǎn)業(yè)的生命線。當(dāng)三個機組、兩種堆型耦合在一起工作時，各自原本的安全防線是否依然牢固？面對評審部門嚴(yán)苛的安全審查要求，團隊從零起步，打造出整套機組仿真運行模型，對各類事件下可能發(fā)生的運行狀況進行了全方位仿真模擬。
“我們的模擬結(jié)果全面、翔實、清晰地回應(yīng)了審查提出的問題，證明了雙堆耦合的安全性萬無一失。”中核蘇能維修處儀控一科負(fù)責(zé)人龐偉介紹，接下來該模型會進一步完善，更加貼合真實運行情況，為后續(xù)建設(shè)安裝提供重要參考，并將進入模擬機為操作員進行運行訓(xùn)練提供支撐。
崔方水表示，未來隨著該項目的成熟運行，以及核能的綠色低碳價值被進一步發(fā)掘，雙堆耦合供熱模式有望為石化、冶金、建材等高碳排放產(chǎn)業(yè)提供綠色發(fā)展新選擇。
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