全球首个！中国核电站为石化基地“打气”

本报记者 樊 巍 本报特约记者 刘梓璇

建设中的中核集团江苏徐圩核能供热发电厂。

《环球时报》记者从中核集团获悉，1月16日，中核集团江苏徐圩核能供热发电厂1号机组核岛开始混凝土浇筑，这也是“十五五”开局之年我国开工的首台核电机组。据了解，该项目作为全球首个核能与石化大规模耦合项目，将实现核电站与国家级石化产业基地的能效互补和高效联动，让核反应堆在发电的同时，能够为石化产业的发展“打气”“输血”，从而开创全球核能应用新场景。该项目作为中核集团核能综合利用的最新应用，将为全球发展中国家同步实现工业现代化和“碳达峰、碳中和”目标贡献新的“中国智慧”和“中国方案”，并为全球“双碳”目标实现注入强劲动能。

赋能石化产业绿色低碳发展

位于江苏省连云港市徐圩新区的连云港石化产业基地，是国家布局的七大石化产业基地之一。这座规划面积约61.34平方公里，建设总规模为4000万吨级炼油、600万吨级乙烯、700万吨级芳烃的石化产业基地，以炼化一体化和多元化原料加工产业为基础。要确保这样一个大型石化基地的正常运转，除了需要大量的原油、天然气、煤炭等石化基础原料外，另一种必不可少的“原料”便是蒸汽。

“在石化产业中，蒸汽是通用性极强的核心能源介质，被称为石化生产的‘血液’之一，其用途贯穿原料的预处理、反应过程、产品分离、设备维护等全流程。”中核苏能生产准备处运行准备二科负责人张振强在接受《环球时报》记者采访时介绍称，蒸汽在石化产业中最核心的用途就是用于工艺加热与反应驱动，石化生产的多数反应，例如原油蒸馏、催化裂化、加氢精制、酯化反应等，都需要在特定高温条件下进行，蒸汽为整个反应体系提供稳定热量，保障反应高效、可控进行。

此外，石化产品的精细化分离也高度依赖蒸汽。据了解，在精馏、萃取、干燥等单元操作中，可以将蒸汽作为热源加热物料，从而使物料达到沸点实现气液分离，或通过加热去除物料中的水分、溶剂，提升产品纯度。而在石化装置中，汽轮机等动力设备的运转、管道的伴热保温与防冻防凝、装置设备的清洗与吹扫等生产环节中，也都需要大量的蒸汽参与其中。张振强称，“石化装置中的管道、储罐经常会输送或储存高粘度、易凝固的介质，例如原油、重油、蜡油等，若温度过低会导致物料凝固堵塞管路，引发安全隐患，因此需要蒸汽伴热保温与防冻防凝。”

据了解，在连云港石化产业基地中，园区每小时对于高中低压蒸汽的最大需求量达到了13141.3吨，其中每小时对于中低压蒸汽最大需求量达到9246吨。过去，这些日常所需的蒸汽生产主要依靠煤炭等化石燃料提供，其高能耗的发展模式已不符合“碳中和、碳达峰”战略的需求。

在这一背景之下，中核集团徐圩核能供汽项目将为连云港石化产业基地的绿色转型提供一个更全面的解决方案。数据显示，核能供汽碳足迹是燃煤热电联产蒸汽的1/600，是天然气热电联产蒸汽的1/100。此前，我国首个“和气一号”核能供汽项目——田湾核电站蒸汽供能项目运行仅一周年，就输送了超317万吨的清洁蒸汽，相当于减少燃烧标准煤26.42万吨，等效减排二氧化碳70.66万吨、二氧化硫121.51吨、氮氧化物173.69吨，为连云港石化产业基地节省碳排放指标46.23万吨。

“徐圩核能供热发电厂的建设以及未来的投产运行，将为连云港石化产业基地实现绿色低碳转型带来质的飞跃。”中核苏能党委书记、董事长崔方水向《环球时报》记者介绍称，未来该项目建成后年供应蒸汽6500万吨，能够满足石化园区70%的用汽需求。

据了解，徐圩核能供热发电厂项目的一期工程规划建设两台华龙一号机组与1台高温气冷堆机组，一期工程建成投产后，年供应工业蒸汽3250万吨，最大发电量超115亿度，每年可减少燃用标准煤726万吨，减少排放二氧化碳1960万吨。

“徐圩核能供热发电厂不仅将为连云港万亿级石化产业基地大规模供应高品质低碳工业蒸汽，还将为长三角地区石化产业绿色转型提供可靠的清洁能源保障，对加快绿色低碳转型具有引领示范作用。”崔方水称，徐圩核能供热发电厂将开创高耗能行业与核能大规模耦合的综合利用新业态，以核能助力连云港石化产业绿色高质量发展，催生核能热电联产新模式，形成高质量发展新动能。

开创核能利用新标杆
作为全球首个将压水堆与高温气冷堆耦合运行的项目，徐圩核能供热发电厂实现了“工业供热为主、兼顾电力供应”。据了解，该项目采用我国具有完全自主知识产权的三代核电技术“华龙一号”和四代核电技术高温气冷堆组合，创新应用“核反应堆-汽轮发电机组-供热系统”协同运行模式。“华龙一号”生成的主蒸汽，可通过逐级换热的方式将除盐水制备成不同压力等级的饱和蒸汽，再利用高温气冷堆主蒸汽对饱和蒸汽二次升温，制备为三种规格参数的外供工业蒸汽，建成后将同时具备高品质蒸汽供应能力和发电能力。

“‘华龙一号’百万千瓦级压水堆基荷发电稳定，承担着电网‘压舱石’的重任。高温气冷堆蒸汽温度高，能够满足化工行业高温蒸汽需求。”崔方水介绍称，前者主要负责饱和蒸汽，后者化身为“蒸汽升温升压器”，提升蒸汽品质，生产的主蒸汽达541摄氏度，高温蒸汽温度最高可达900摄氏度。两者互补，各展所长。

中核工程徐圩项目总设计师白玮向《环球时报》记者介绍称，当园区工业需要供热系统提供的热量较高时，核能供热系统可优先输出高品质过热蒸汽，实现“以热定电”。而当园区工业需要供热系统提供的热量下降时，核能供热系统可将富余热能切换为增发电量，从而实现“热电联供”。在电力市场竞争环境下，高温气冷堆机组和压水堆机组发挥各自优势特长，耦合供汽的经济性要高于单纯发电。“这种‘核反应堆-汽轮发电机组-供热系统’协同运行的模式还极为灵活，可实施“以热定电”的控制目标。”

在核能开发利用的过程中，核安全问题始终是重中之重，该项目在安全性上也采用了独特设计，以反应堆安全为核心优先级。白玮介绍称，华龙一号压水堆充分利用我国30多年来核电设计、建造、调试和运行的丰富经验，创新性地采用能动与非能动相结合的设计理念，具备60年设计寿命、177组件堆芯、全面的事故预防与缓解措施、强大的外部事件防护能力等多项先进特征，安全性达到国际先进水平。

高温气冷堆则具有固有安全性的特点。白玮介绍称，即便在事故情况下不进行任何人为干预，反应堆都能自然冷却，不会发生堆芯熔毁和放射性泄漏事故，这解决了核能利用的世界级难题。白玮介绍称，“该项目各加热回路独立运行，通过金属管壁物理交换热量，没有放射性物质的传递，保证安全可靠。”

作为全球首个核能与石化大规模耦合项目，江苏徐圩核能供热发电项目建设过程中还创新性地在全球首次采用了核电工程总承包模式下的全厂址建造服务，从而大幅提升核电建造效率和质量安全水平。
“该项目在建造过程中，我们需要应对克服不同条件复杂地质带来的一系列挑战。”中核华兴徐圩项目总经理李权向《环球时报》记者表示，地质情况越复杂，对于核反应堆建设的标准和要求则会越高，为此施工方中核华兴运用覆盖全地形、多堆型的核电全厂址建造服务能力，编制统一的标准化程序，深度应用建筑信息模型技术，并大量使用智能焊接和钢筋自动化加工这样的创新技术，有力支撑该项目的优质、高效、安全建设。

打造中国核能“新名片”
“核能供汽是一种清洁、稳定、高效的热能供应模式，除化工行业外，还可广泛应用于能源密集型、民生保障型等多个领域。”在中核苏能设计管理处副处长陈刚看来，徐圩核能供热发电厂项目具有很强的示范效应，未来有望将这种技术应用到冶金、造纸、建材、海水淡化等行业。“这些应用场景的共同特点是用汽量大、用汽时间连续、对能源清洁性要求高，与核能供汽的技术优势高度契合。”

此外，核能供热项目还被认为具有很强的牵引力，能够带动核能技术全产业链发展。据《环球时报》记者了解，核能供热项目的规模化应用将能够带动特种耐高温合金、高纯度核级石墨、高可靠性氦气设备等新材料和高端装备等上游研发制造企业发展，而在产业链中游，一些具备设计、建造、运营复杂能源枢纽能力的工程和技术服务公司也能实现协同发展。核能供热作为一种清洁供能方式，同时还能带动产业下游享受稳定、零碳和低成本热、电、汽供应的绿色工业企业发展。

“全球首个压水堆与高温气冷堆耦合项目建设，还将推进高温气冷堆技术产业化。” 陈刚认为，高温气冷堆符合国家核能综合利用产业化需求，徐圩核能供热发电项目这样的科技示范工程，可以为下一步的超高温工艺、制氢工艺的研发奠定坚实的科学基础，进一步巩固我国四代核电技术在商用核电方面的领先地位，占领国际先进核电技术制高点，提高我国核能国际竞争力。

而作为“国家名片”的“华龙一号”压水堆，在与高温气冷堆组合成综合能源解决方案后，无疑将成为中国向世界提供的一张核能供热“新名片”。

“对于既需要发展工业、又面临减排压力的发展中国家，以及希望对本国高耗能工业进行绿色改造的发达国家，‘华龙一号压水堆+高温气冷堆’这一方案具有极强的吸引力。”崔方水表示，“华龙一号压水堆+高温气冷堆”这种综合能源解决方案，将升级为先进能源系统和零碳发展模式的输出者，此举将极大地提升中国核能产业的国际影响力和话语权。