核能供暖的“小城故事”如何寫就

位于膠東半島的一座60萬(wàn)人口的小城——海陽(yáng)，已經(jīng)成為全國(guó)第一座主城區(qū)實(shí)現(xiàn)核能供暖全覆蓋的城市。2021—2022年的供暖季，海陽(yáng)市共節(jié)約原煤18萬(wàn)噸。

近日，海陽(yáng)核電900兆瓦遠(yuǎn)距離跨區(qū)域核能供熱工程正式開工，預(yù)計(jì)于2023年投運(yùn)。屆時(shí)，供熱面積可達(dá)煙臺(tái)、青島、威海地區(qū)，能滿足100萬(wàn)人口的取暖需求。

“不能抱著試一試的心態(tài)，必須要做成”

核能供熱并不是新概念。20世紀(jì)80年代，我國(guó)開始了核能供熱反應(yīng)堆研發(fā)，經(jīng)過(guò)多年探索，雖取得了一些成果，但要讓核能產(chǎn)生的熱量“飛入尋常百姓家”，還有相當(dāng)?shù)木嚯x。

山東核電有限公司黨委書記、董事長(zhǎng)吳放決定把這事做成。他在核電建設(shè)與管理領(lǐng)域工作多年，一直追求“多干點(diǎn)事，讓更多人能享受到核能發(fā)展的成果”。

2017年，吳放到山東核電任職。次年，海陽(yáng)核電1號(hào)機(jī)組商運(yùn)，他提出了核能供熱的構(gòu)想。

核反應(yīng)會(huì)釋放大量的熱，需海水作為冷卻水，水加熱后產(chǎn)生的蒸汽，可以推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。核能供熱，就是從核電機(jī)組抽取一部分已經(jīng)完成發(fā)電任務(wù)的蒸汽作為熱源，經(jīng)過(guò)換熱器進(jìn)行多級(jí)換熱，將熱量傳遞給終端用戶。

山東核電制定了“三步走”的戰(zhàn)略：一期園區(qū)級(jí)供暖，二期縣域級(jí)供暖，三期區(qū)域級(jí)供暖。這一套核能供暖技術(shù)，被命名為“暖核一號(hào)”。

吳放掛帥，在公司成立了項(xiàng)目推進(jìn)小組。年輕的設(shè)計(jì)管理工程師張真，就在那時(shí)加入了團(tuán)隊(duì)。

“一開始也覺(jué)得有些孤立無(wú)援。”張真說(shuō)，這是一項(xiàng)開創(chuàng)性工作，沒(méi)有任何先例可循。當(dāng)時(shí)，公司的業(yè)務(wù)重心在安全發(fā)電上。至于供熱，到底能不能行，大家心里都沒(méi)底。吳放就經(jīng)常跟團(tuán)隊(duì)一起開會(huì)，鼓勵(lì)大家：“不要抱著試一試的心態(tài)，我們必須要把這事做成?！?/p>

技術(shù)路線、安全評(píng)審、地方溝通、商業(yè)模式、公眾宣傳……團(tuán)隊(duì)認(rèn)真梳理了需要完成的任務(wù)，發(fā)現(xiàn)“到處都是困難”，需要逐項(xiàng)推進(jìn)、各個(gè)擊破。

首先，得讓人接受。項(xiàng)目在初期技術(shù)路線選擇階段，就采取了多重回路隔離設(shè)計(jì)。針對(duì)一些市民“談核色變”的心態(tài)，團(tuán)隊(duì)做科普時(shí)常用“自熱火鍋”打比方——發(fā)熱材料僅僅用來(lái)加熱，不和食物直接接觸。

再就是商業(yè)模式。在成熟的供暖體系中，新的熱源要受到歡迎，必須實(shí)現(xiàn)多方共贏?！芭艘惶?hào)”開創(chuàng)了“核電廠+政府平臺(tái)+供熱企業(yè)”的聯(lián)合運(yùn)行商業(yè)模式。

2019年，“暖核一號(hào)”一期31.5兆瓦工程投運(yùn)，向周邊70萬(wàn)平方米供熱，核電廠的員工宿舍區(qū)及施工生活區(qū)率先用上了核能供暖。

“踏踏實(shí)實(shí)干，把創(chuàng)新的篇章續(xù)寫下去”

接著，就是要攻關(guān)“暖核一號(hào)”二期202.5兆瓦工程。

和一期不同，要實(shí)現(xiàn)更大范圍供暖，需完成一系列實(shí)體改造——高壓缸排汽管道、閥門、換熱器、凝汽器……除此之外，還涉及控制方案的改變。

比如，要從高壓缸抽汽，就必然會(huì)影響汽輪機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)。抽汽后，高壓缸排汽壓力變低，進(jìn)汽口和排汽口壓差變大，這將導(dǎo)致高壓缸葉片載荷的上升。高壓缸狀態(tài)變化，下一級(jí)低壓缸行狀態(tài)也會(huì)隨之變化。在低壓缸的最后幾級(jí)葉片中流動(dòng)的蒸汽，本身會(huì)帶一些小水滴，隨著氣流的流動(dòng)，會(huì)沖擊低壓缸的轉(zhuǎn)子，而抽汽之后，其對(duì)汽輪機(jī)末級(jí)葉片的水蝕程度會(huì)加劇。

安全第一。抽多少，怎么抽，每一個(gè)數(shù)值都馬虎不得。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和幾家相關(guān)設(shè)計(jì)院一起分析、討論。彼時(shí)恰逢新冠疫情，大家開啟了“線上”作戰(zhàn)模式。后來(lái)，兩家設(shè)計(jì)院各自給出了計(jì)算數(shù)值，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)選擇了相對(duì)更為嚴(yán)苛的數(shù)字。

回頭看，“暖核一號(hào)”202.5兆瓦工程攻克了“核電機(jī)組常規(guī)島汽輪機(jī)中間級(jí)抽汽”的相關(guān)技術(shù)，填補(bǔ)了“百萬(wàn)千瓦級(jí)中壓飽和汽輪機(jī)組抽汽技術(shù)”的國(guó)內(nèi)空白。他們還研發(fā)出適用于飽和蒸汽的大口徑抽汽止回閥、快關(guān)調(diào)節(jié)閥等新型閥門，在核電熱電聯(lián)產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。

技術(shù)方案定好，還需工程團(tuán)隊(duì)將其落地實(shí)施。在已運(yùn)行的核電站里搞改造，以前幾乎沒(méi)有這方面的經(jīng)驗(yàn)。工程團(tuán)隊(duì)要在重重限制下，尋求一個(gè)個(gè)“最優(yōu)解”。

施工管理工程師閆健坦言，好多事情從來(lái)沒(méi)干過(guò)。每一步，都必須慎之又慎?！皫缀趺刻焱砩隙家_協(xié)調(diào)會(huì)，討論技術(shù)和安全指標(biāo)。”倒排計(jì)劃、掛圖作戰(zhàn)，工程團(tuán)隊(duì)努力趕上每一個(gè)窗口期。

最棘手的是一次吊裝施工。海陽(yáng)核電1號(hào)機(jī)組有3條500千伏的高壓架空線，供熱項(xiàng)目的廠區(qū)循環(huán)水管道鋼結(jié)構(gòu)桁架要從高壓線下方通過(guò)，全過(guò)程中高壓線不能停電。

光是吊裝方案的制定就花了兩三個(gè)月時(shí)間。首先是吊車的站位。受周邊物理空間以及吊裝桁架的高度、重量限制，兩臺(tái)吊車的站位基本是固定的，無(wú)法調(diào)整。正式吊裝之前，多個(gè)部門聯(lián)合進(jìn)行沙盤模擬演練，評(píng)估相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。正式吊裝時(shí)，還專門安排一組人進(jìn)行起吊空間和高壓線距離的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證時(shí)刻有10米以上的安全距離。

2021年11月，“暖核一號(hào)”二期202.5兆瓦工程投運(yùn)了！海陽(yáng)主城區(qū)從此告別了化石燃料供暖，與往年相比，居民的住宅取暖費(fèi)每建筑平米下調(diào)了1元錢。

現(xiàn)在，全國(guó)乃至全球核領(lǐng)域的同行，都開始關(guān)注這座原本不起眼的小城?！芭艘惶?hào)”團(tuán)隊(duì)也感到了成為創(chuàng)新者的自豪與責(zé)任。更多的有生力量加入進(jìn)來(lái)，他們表示，要“踏踏實(shí)實(shí)干，把創(chuàng)新的篇章續(xù)寫下去”。