特稿丨核能供暖的“小城故事”

◎ 科技日报记者 张盖伦

胶东半岛一座人口60万的小城——海阳，已经成为全国第一座主城区实现核能供暖全覆盖的城市。2021年至2022年的供暖季，海阳市共节约原煤18万吨。

近日，海阳核电900兆瓦远距离跨区域核能供热工程正式开工，预计于2023年投运。届时，供热面积可达烟台、青岛、威海地区，能满足100万人口的取暖需求。

海阳核电项目全景

“不能抱着试一试的心态，必须要做成”

核能供热并不是新概念。上世纪80年代，我国开始了核能供热反应堆研发，经过多年探索，虽取得了一些成果，但要让核能产生的热量“飞入寻常百姓家”，还有相当的距离。

山东核电有限公司党委书记、董事长吴放决定把这事做成。他在核电建设与管理领域工作多年，一直追求“多干点事，让更多人能享受到核能发展的成果”。

2017年，吴放到山东核电任职。次年，海阳核电1号机组商运，他提出了核能供热的构想。

核反应会释放大量的热，需海水作为冷却水，水加热后产生的蒸汽，可以推动涡轮发电机发电。核能供热，就是从核电机组抽取一部分已经完成发电任务的蒸汽作为热源，经过换热器进行多级换热，将热量传递给终端用户。

山东核电制定了“三步走”的战略：一期园区级供暖，二期县域级供暖，三期区域级供暖。这一套核能供暖技术，被命名为“暖核一号”。

海阳核电一期工程

吴放挂帅，在公司成立了项目推进小组。年轻的设计管理工程师张真，就在那时加入了团队。

“一开始也觉得有些孤立无援。”张真说，这是一项开创性工作，没有任何先例可循。当时，公司的业务重心在安全发电上。至于供热，到底能不能行，大家心里都没底。吴放就经常跟团队一起开会，鼓励大家：“不要抱着试一试的心态，我们必须要把这事做成。”

技术路线、安全评审、地方沟通、商业模式、公众宣传……团队认真梳理了需要完成的任务，发现“到处都是困难”，需要逐项推进、各个击破。

首先，得让人接受。项目在初期技术路线选择阶段，就采取了多重回路隔离设计。针对一些市民“谈核色变”的心态，团队做科普时常用“自热火锅”打比方——发热材料仅仅用来加热，不和食物直接接触。

再就是商业模式。在成熟的供暖体系中，新的热源要受到欢迎，必须实现多方共赢。“暖核一号”开创了“核电厂+政府平台+供热企业”的联合运行商业模式。

2019年，“暖核一号”一期31.5兆瓦工程投运，向周边70万平方米供热，核电厂的员工宿舍区及施工生活区率先用上了核能供暖。

海阳核电一期工程

“踏踏实实干，把创新的篇章续写下去”

接着，就是要攻关“暖核一号”二期202.5兆瓦工程。

和一期不同，要实现更大范围供暖，需完成一系列实体改造——高压缸排汽管道、阀门、换热器、凝汽器……除此之外，还涉及控制方案的改变。

比如，要从高压缸抽汽，就必然会影响汽轮机运行的状态。抽汽后，高压缸排汽压力变低，进汽口和排汽口压差变大，这将导致高压缸叶片载荷的上升。高压缸状态变化，下一级低压缸行状态也会随之变化。在低压缸的最后几级叶片中流动的蒸汽，本身会带一些小水滴，随着气流的流动，会冲击低压缸的转子，而抽汽之后，其对汽轮机末级叶片的水蚀程度会加剧。

安全第一。抽多少，怎么抽，每一个数值都马虎不得。项目团队和几家相关设计院一起分析、讨论。彼时恰逢新冠疫情，大家开启了“线上”作战模式。后来，两家设计院各自给出了计算数值，项目团队选择了相对更为严苛的数字。

回头看，“暖核一号”202.5兆瓦工程攻克了“核电机组常规岛汽轮机中间级抽汽”的相关技术，填补了“百万千瓦级中压饱和汽轮机组抽汽技术”的国内空白。他们还研发出适用于饱和蒸汽的大口径抽汽止回阀、快关调节阀等新型阀门，在核电热电联产关键设备上实现了国内首创。

技术方案定好，还需工程团队将其落地实施。在已运行的核电站里搞改造，以前几乎没有这方面的经验。工程团队要在重重限制下，寻求一个个“最优解”。

施工管理工程师闫健坦言，好多事情从来没干过。每一步，都必须慎之又慎。“几乎每天晚上都要开协调会，讨论技术和安全指标。”倒排计划、挂图作战，工程团队努力赶上每一个窗口期。

海阳核电二期工程开工

最棘手的是一次吊装施工。海阳核电1号机组有3条500千伏的高压架空线，供热项目的厂区循环水管道钢结构桁架要从高压线下方通过，全过程中高压线不能停电。

光是吊装方案的制定就花了两三个月时间。首先是吊车的站位。受周边物理空间以及吊装桁架的高度、重量限制，两台吊车的站位基本是固定的，无法调整。正式吊装之前，多个部门联合进行沙盘模拟演练，评估相关风险。正式吊装时，还专门安排一组人进行起吊空间和高压线距离的实时监测，保证时刻有10米以上的安全距离。

2021年11月，“暖核一号”二期202.5兆瓦工程投运了！海阳主城区从此告别了化石燃料供暖，与往年相比，居民的住宅取暖费每建筑平米下调了1元钱。

现在，全国乃至全球核领域的同行，都开始关注这座原本不起眼的小城。“暖核一号”团队也感到了成为创新者的自豪与责任。更多的有生力量加入进来，他们表示，要“踏踏实实干，把创新的篇章续写下去”。

来源：科技日报 文中图片均由山东核电提供

编辑：沈唯（实习）

审核：朱丽

终审：王郁