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1月16日，伴隨著機(jī)器的轟鳴聲，中核集團(tuán)江蘇徐圩核能供熱發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組核島正式開始混凝土澆筑，標(biāo)志著全球首個(gè)由華龍一號(hào)壓水堆與高溫氣冷堆雙堆耦合的核能綜合利用項(xiàng)目正式進(jìn)入主體工程建設(shè)階段。

作為全球首個(gè)以工業(yè)供熱為主、兼顧電力供應(yīng)的核能綜合利用項(xiàng)目，其一期工程建成投產(chǎn)后，年供應(yīng)工業(yè)蒸汽可達(dá)3250萬噸，減排二氧化碳1960萬噸，為連云港萬億級(jí)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(duì)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(cuò)、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(shì)頭迅猛，目標(biāo)是打造世界級(jí)石化產(chǎn)業(yè)集群。但隨著“雙碳”目標(biāo)深入推進(jìn)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨“天花板”。

石化產(chǎn)業(yè)對(duì)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(huì)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(chǎng)景的巨大潛力。

綠色轉(zhuǎn)型的迫切需求推動(dòng)雙方走在了一起。

中核蘇能核電有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中核蘇能”）黨委書記、董事長(zhǎng)崔方水告訴記者，耦合是該項(xiàng)目最大的特點(diǎn)，這既包括核能與石化產(chǎn)業(yè)的耦合，也包括華龍一號(hào)壓水堆與高溫氣冷堆的耦合。

此前核能供熱項(xiàng)目主要利用發(fā)電后的余熱生產(chǎn)蒸汽，壓力、溫度相對(duì)較低。徐圩核能供熱項(xiàng)目則是將華龍一號(hào)壓水堆與高溫氣冷堆組合，讓二者實(shí)現(xiàn)協(xié)同運(yùn)行。華龍一號(hào)首先對(duì)除鹽水進(jìn)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(shì)，對(duì)飽和蒸汽進(jìn)行二次升溫，生產(chǎn)出更高品質(zhì)的工業(yè)蒸汽。兩者互補(bǔ)，各展所長(zhǎng)，共同實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供。該項(xiàng)目建成后，在設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)“堆—機(jī)—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(jì)管理處副處長(zhǎng)陳剛告訴記者，以往的核能供熱項(xiàng)目都是以串聯(lián)形式運(yùn)行，反應(yīng)堆、汽輪機(jī)和供熱之間的運(yùn)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(jī)進(jìn)行發(fā)電，剩余熱量才會(huì)向外供應(yīng)。徐圩核能供熱項(xiàng)目則是將兩臺(tái)華龍一號(hào)機(jī)組與一臺(tái)高溫氣冷堆機(jī)組結(jié)合，形成了“2+1”的耦合供熱與發(fā)電模式。“該項(xiàng)目的主要目標(biāo)是供熱，反應(yīng)堆、汽輪機(jī)和供熱實(shí)際上是并聯(lián)運(yùn)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(shí)考慮電網(wǎng)的接受能力，對(duì)堆、機(jī)、熱三者進(jìn)行精準(zhǔn)匹配。”陳剛說，這大大提升了設(shè)計(jì)、控制的復(fù)雜度。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研發(fā)出世界首創(chuàng)的“堆—機(jī)—熱”聯(lián)調(diào)控制方案，構(gòu)建了以熱能需求為牽引的運(yùn)行機(jī)制?！拔覀円詿岫姡梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)三臺(tái)機(jī)組的精準(zhǔn)聯(lián)控，確保堆、機(jī)、熱都處于合理運(yùn)行區(qū)間?！标悇傉f，該方案填補(bǔ)國際核能領(lǐng)域空白，證實(shí)了華龍一號(hào)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(gè)機(jī)組、兩種堆型耦合在一起工作時(shí)，各自原本的安全防線是否依然牢固？面對(duì)評(píng)審部門嚴(yán)苛的安全審查要求，團(tuán)隊(duì)從零起步，打造出整套機(jī)組仿真運(yùn)行模型，對(duì)各類事件下可能發(fā)生的運(yùn)行狀況進(jìn)行了全方位仿真模擬。

“我們的模擬結(jié)果全面、翔實(shí)、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(huì)進(jìn)一步完善，更加貼合真實(shí)運(yùn)行情況，為后續(xù)建設(shè)安裝提供重要參考，并將進(jìn)入模擬機(jī)為操作員進(jìn)行運(yùn)行訓(xùn)練提供支撐。

崔方水表示，未來隨著該項(xiàng)目的成熟運(yùn)行，以及核能的綠色低碳價(jià)值被進(jìn)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。