科技日报记者 金凤
黄海之滨，云台山下。
初冬时节，记者驱车从江苏连云港市区一路向东直奔黄海。当海的尽头出现一座座圆柱形“核岛”以及蜿蜒的管道、林立的塔架时，田湾核电基地到了。
这座全球在运和在建总装机容量最大的核电基地，于2024年6月19日投产了全国首个工业用途核能供汽工程——“和气一号”，每小时可产出600吨工业蒸汽。这些蒸汽随即被输送到20多公里外的连云港石化产业基地，驱动那里的工业马达。
“‘和气一号’的投产，标志着中国核能综合利用从单一发电、城市供暖拓展到工业供汽领域。”江苏核电有限公司党委书记、董事长张毅告诉记者，“这项工程每年提供的工业蒸汽，相当于减少40万吨标准煤的燃烧，新增植树造林面积2900公顷！”
安全有赖“自嗨锅”
站在田湾核电基地观景平台俯瞰，苍翠的云台山下，8台核电机组一字排开。在3、4号机组旁，一座新建的能源站镶嵌其间。这就是“和气一号”的“中枢神经”。
走近它，机器的轰鸣声逐渐清晰，那是热能转化发出的“交响”。
“和气一号”由3个独立回路组成，包括3、4号机组的一回路、二回路以及此次新建的工业蒸汽回路，3个回路各自独立、相互隔离运行。利用田湾核电3、4号机组裂变产生的热量，通过一回路蒸汽发生器，把二回路的水加热，生成高温高压的蒸汽。这些蒸汽中的一部分用来推动汽轮机，带动发电机发电；另一部分被抽到能源站，在物理隔绝的情况下，加热经过海水淡化处理后的除盐水，再用多级换热技术，产生可以用于工业生产的蒸汽。
“如果说核能发电像‘烧开水’，那么核能供汽可以看作是‘烧开水’与‘自嗨锅’的组合。”江苏核电有限公司培训处处长武文奇给记者打了个比方，“核能发电产生的蒸汽相当于‘自嗨锅’的发热包，除盐水相当于‘自嗨锅’中的食物，发热包与食物只有热量交换，没有物质接触，让生产更安全。”
穿梭于能源站内外，记者发现，主蒸汽取汽管道和工业蒸汽输出管道上还设置了“小机关”。“这是辐射监测仪表和快关阀，当监测到仪表数据超过临界值时，快关阀可在5秒内快速关闭。”江苏核电有限公司维修总经理刘永生告诉记者，这样的设计可以确保生产过程的安全与稳定。
水泵、预热器、工业除氧器、蒸汽发生器、过热器等各种设备相互接力，源源不断制造工业蒸汽。“这些工业蒸汽可以替代传统煤炭消耗，解决石化企业热源和动力源问题。”刘永生说。
升温再添“一把火”
在工业蒸汽产生的过程中，能源站设备的传热效率，直接影响工业蒸汽的利用价值。把20℃的除盐水加热为248℃的工业蒸汽，如此大的温差，对传热效率提出了更高要求。
在能源站，十几台预热器和加热器将除盐水逐级加热，当它们汇集到蒸发器的入口时，已经有约200℃的高温。这时，来自3、4号机组二回路的主蒸汽，从蒸发器另一端传来，再给它们“加一把火”，便可以在短时间内让除盐水升温沸腾，变成蒸汽。
“我们通过多级换热技术，再加上自主研发的国内单套容量最大的双侧相变式蒸汽转换装置，可以让热源蒸汽的利用效率达到90%以上。”刘永生说，“3、4号机组的实际热效率，也从原来的37%提高到42%。”
当“和气一号”产生的工业蒸汽离开田湾核电基地后，又将迎来一项新的挑战——在长达20多公里的跋涉中，要战胜各种自然和人为影响，保持一颗“滚烫的心”，直到抵达目的地。
“其中最大的难题是蒸汽管线的保温。”江苏方洋能源科技有限公司总经理助理叶圣陶介绍，根据项目方案的技术要求，每公里的温降要少于1.75℃。经过反复研讨、论证，他们采用了气凝胶+硅酸钙+聚氨酯发泡剂的复合式保温结构方案，就像给蒸汽管线穿上一件三重“保暖内衣”。
叶圣陶告诉记者：“这种复合式保温结构能够有效保持蒸汽管线的温度，减少能源浪费，提高工业蒸汽的利用价值。”据统计，全线管道使用的气凝胶棉毡如果全部铺开，面积能达372亩，所用硅酸钙瓦片达101万块。
海水淡化产能多
从田湾核电基地观景平台向机组望去，一大片水池映入记者眼帘，这是为“和气一号”新建的储存海水的前池。
就像血液一样，核能供汽需要大量的除盐水。“和气一号”每小时产出600吨工业蒸汽，这意味着每小时至少需要600吨除盐水。
“为了生产除盐水，我们建设了海水淡化工程。”武文奇介绍，该工程对海水进行预处理、超滤、两级反渗透膜过滤和离子床生产工艺加工。其中，水温对制水效率的影响尤为重要。当水温在25℃时，反渗透膜的处理效率最高。夏天水温接近25℃时，他们就用田湾前池中的海水；冬天水温低于10℃，制水效率降低，他们就用核电站排掉的温排水。
武文奇说，该海水淡化工程是全国核电行业和江苏省最大的，每小时能生产1520吨淡水，其中610吨用来制造工业蒸汽，剩下的约900吨供核电站自己用。
“和气一号”开闸送蒸汽后，连云港石化基地能源运转更加强劲了。
连云港虹洋热电有限公司是石化基地的公用热源点，为11家石化企业提供工业蒸汽。该公司副总经理张杜峰介绍，现在企业需要的蒸汽越来越多，出现了每小时1600吨的用汽缺口。有时候，一些企业因为缺蒸汽不得不减少生产。“和气一号”全力运行后，能帮他们解决37.5%的蒸汽缺口，让下游的化工企业用汽充足，不用担心限产了。
党的二十大报告提出，推动能源清洁低碳高效利用，推进工业、建筑、交通等领域清洁低碳转型。展望未来，张毅表示：“我们将建设核蓄光热多能互补的零碳示范能源基地，为工业、建筑和交通等关键领域的绿色转型提供创新解决方案！”
