近日，一声令下，在江苏连云港徐圩新区田湾核电基地，工业蒸汽不断地涌向连云港石化基地能源中枢虹洋热电，标志着我国首个工业用途核能供汽项目和气一号项目在该基地正式建成投产，也意味着我国核能综合利用从单一发电、民用供暖等，拓展进入到工业供汽领域。

远眺田湾核电基地。江苏核电 供图

在绿色能源和低碳发展的浪潮中，核能作为一种安全、经济、高效、可靠的清洁能源，备受关注。近些年，我国出台《十四五现代能源体系规划》《20242025年节能降碳行动方案》《2030年前碳达峰行动方案》等一系列政策，推动核能综合利用。

作为国家首批绿色低碳先进技术示范工程项目，和气一号为国内石化基地能源供应的绿色升级提供了新方案。核能如何输汽？核能与石化联手又将产生怎样的化学反应？

绿色：核能烧开水，为石化行业提供零碳蒸汽

和气一号承载了核电人的美好期许，从项目的命名就能体会到：和气取核汽谐音，既富行业特色，又寓意和和气气、和气生财。一号则体现了作为全国首家核能供汽项目的尝试，打破了石化行业的高温高压蒸汽主要使用煤炭作为热源的垄断。

蒸汽是石化行业不可或缺的生产要素，它可作为热源用于加热物料、反应器以及设备；在原油提炼、化学品分离过程中，对物质纯化也起到重要作用。每年，徐圩新区需要制备大量的蒸汽满足园区生产生活需求，采用核能供汽将有效降低能耗、减少碳排放。

核能如何生汽？就像在家烧开水一样。

热源和水是产生蒸汽的两个必备条件。田湾核电3、4号机组内的核燃料发生核裂变产生的能量，加热二回路的水，产生高温高压的蒸汽，成为和气一号的热源。江苏核电二厂厂长、正高级工程师张祥贵说，这一步产生的蒸汽能够驱动汽轮发电机发电，这也是核能发电的原理。若要实现供汽，则要从中抽取一部分蒸汽在能源站中加热海水淡化厂生产的除盐水，使除盐水成为符合工业标准的蒸汽，符合工业标准的蒸汽再经过三回路管网传送到用汽端。

和气一号项目的受汽端连云港石化基地。江苏核电 供图

据了解，工业蒸汽需达到1.8兆帕、248摄氏度的标准，且要在严格的工艺参数下进行控制，以确保产品质量。张祥贵补充解释道，进入汽轮发电机做功发电的核能蒸汽热效率一般不超过40%，这意味着剩余的热量将通过凝聚器外排。通过多级换热技术，热量可更充分地转化为工业蒸汽，使机组实际热效率得以提高。

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。不同于石化基地传统燃煤机组生产蒸汽，和气一号将清洁核能升级替代传统化石能源，大大降低了蒸汽生产中的碳排放。张祥贵算了一笔生态账，这意味着和气一号的实施，不仅能满足石化产业的用汽需求，更能为降低综合能耗和消除环境污染等方面提供有益助力。

据测算，项目的建成投产，每年可为连云港石化产业基地提供480万吨工业蒸汽，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。同时，随着碳核算的逐步展开，每年可为石化基地节省70多万吨碳排放指标，为地方打造万亿级石化产业集群、实施制造业重点产业链高质量发展提供有力支撑。

破局：创新超长距离供热技术，实现核能供汽自主化

和气一号作为核能供汽的破局者，国内外都无先例可循，这意味着项目从设计建设之初就要做探路者。

探索、调试、磨合几乎成了家常便饭。张祥贵表示，在初步设计阶段审查技术规格书、图纸、专篇等设计文件150余份，提出设计审查意见1000余条。而在运行机组方面，两台机组虽已实现汽轮机、发电机到常规岛的完全国产化，但其改造工程量之大，堪比建造一座百万千瓦级核电机组的常规岛。不过，令他印象深刻的还是蒸汽调试。

在蒸汽输送之初，蒸汽参数不达标问题曾让研发人员犯愁。现在看来，只需调整蒸汽发生器参数和液位就能解决的问题，当时困了大家好几个月。唯有逐个设备调整试验，尝试寻找症结所在。张祥贵说，纵有千难万阻，好在和气一号最终闯关成功，为核能综合利用技术国产化提供了样本，进行了开创性实践。

在田湾核电站内，核电站生产的工业蒸汽由一条银色管道输送到连云港石化基地。这条管道全长23.36公里，根据用汽需求，管道外直径设计为0.92米，是国内第一条超大口径、超长距离核能供热蒸汽管网。

和气一号项目的输汽管道（局部）。江苏核电 供图

长距离输送，如何降低蒸汽的热量损失？和气一号为此下足了功夫。据了解，在控温方面，该项目创新性采用了国内单套容量最大的双侧相变式蒸汽转换技术，可以实现冷热介质的逆向对流高效换热，确保出口蒸汽温度控制在260摄氏度左右。在保温防护上，管网材质方面也格外考究，采用了预制架空保温管，并以三重复合保温结构技术为核心，在工作管外层包裹了7层分别用纳米气凝胶、微孔硅酸钙瓦、聚氨酯等材质制成的高温层。经测试，重重包裹下的蒸汽可实现每公里温度下降不超过1摄氏度。同时，管网每隔一公里就设置温度、压力测点，精确感知管网输送介质情况。

在一般情况下，当正常室温遇到高温蒸汽，管网内外的巨大温差会使管道发生轻微膨胀变形出现位移。为最大程度减少位移对管网输送的影响，我们每隔一段距离就在管道加设U型弯，以吸收膨胀产生的位移量，确保管网走向、位置准确。张祥贵说。

输送高温蒸汽的管网犹如一条在海岸线蜿蜒的银色巨龙，格外显眼。据了解，在核电站内部，还有不少技术和设计创新，为源源不断地供汽送汽保驾护航。

和气一号设置了4套蒸汽转换装置，每套装置包括一台一级预热、一台二级预热、一台蒸发器和一台过热器，蒸汽的多级换热就是在其中完成的。不同于核能生电，这套设备要在蒸发器两侧同时完成水-汽和汽-水两种介质的转换，这是该项目的难点所在。张祥贵解释道，为解决这一难题，蒸发器采用管壳式、集成化设计理念，创新性地将管内凝结和管内过冷两组管束设置在同一蒸发器壳体内，让管侧（汽变水）和壳式（水变汽）的介质均发生相变传热。同时，这种设计设备体积小，能够节约占地空间。

此外，和气一号还解决了压水堆核电厂大规模工业供汽热电联产堆机热匹配技术。该项目配套的海水淡化项目是目前江苏省内最大，也是中国核电领域最大项目。据了解，项目平时采用海水直接淡化，冬季则可以利用3、4号机组海水排水隧道内的温排水，减少能耗，这为核电厂温排水的大规模综合利用提供了范例。

安心：设置多重安全屏障，确保稳定高效运行

和气一号以绿色安全、稳定高效作为项目定位。核电、石化对安全要求极高，对于大家所关心的核能供汽安全问题，张祥贵细述了项目的几道安全屏障。

和气一号能源站中控室。江苏核电 供图

首先，通过多重隔绝技术，确保核电厂一回路、二回路，及工业蒸汽回路系统各自独立运作、彼此隔离。这意味着在核能供汽过程中，只涉及热量交换，没有任何水或者蒸汽的物质交换，从而最大程度保证工业蒸汽的安全性。

其次，创新性加设辐射监测仪表和快关阀。和气一号在主蒸汽取汽管道和工业蒸汽管道上增加了辐射监测仪表，当仪表出现异常超过临界值时，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，确保放射性安检不合格的蒸汽绝不会流向用汽端。

根据调试测算的阀门关闭时间，我们为汽源切除等极端情况的发生制定应急预案。张祥贵介绍，他们每年还要对相关操作人员开展至少80学时的复训和模拟演练，定期进行考核。

保障了绿色、安全，核能供汽稳定高效的优势才能够更好地发挥。

近年来，煤炭、石油、天然气等大宗化石能源的价格波动明显，供应稳定性受到挑战。在业内人士看来，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。

据了解，目前田湾核电站可实现核电机组连续运行18个月不中断，为石化行业提供稳定的蒸汽供应。在设计上，我们对3、4号机组的加热汽源进行调整，采用单机组供汽或两台机组联合供汽两种方式。如此一来，即使是遇到机组换料大修，也能实现每小时600吨额定负荷无扰切换连续供汽，从而保证每年8000小时蒸汽连续供应。张祥贵说。

和气一号不仅拓展了核能的应用场景，为核能工业供汽提供了成功经验，也推动了核能综合利用和多元发展的探索。据了解，当前江苏还在探索海上光伏、工业制氢、抽水蓄能等项目。全部建成后，田湾基地将成为超1200万千瓦的大型清洁能源基地。