黨的二十大報告明確指出，積極安全有序發展核電。核能是我國能源戰略的重要組成部分，對優化我國能源結構、保障能源安全、構建新型能源體系、助力實現“雙碳”目標具有重要作用。石化和化工行業作為基礎性產業，肩負著支撐國民經濟發展的重要責任。當前，國家“雙碳”戰略縱深推進，發展并應用高溫氣冷堆技術是實現石化行業的綠色發展，服務國家產業結構升級和能源結構優化的必然選擇。

高溫氣冷堆具有固有安全性好、環境適應性強、系統簡單、綠色零碳、經濟性高等特點，是保障國家能源安全、實現能源綠色轉型的重要途徑，也是匹配石化生產需求的最佳配置。高溫氣冷堆與石化耦合可行且必要，利用核能供熱、供汽、供電替代煤炭消耗，是石化行業面臨保障穩定供應與清潔低碳轉型雙重挑戰下的優選方案。

下面結合典型石化工業園區用汽需求及高溫氣冷堆機組特點介紹一種典型的高溫氣冷堆汽輪機供熱方案。

1、典型工業抽汽需求

近年來原油加工基地和大規模煉化一體化項目需求增大，此類項目一般都有長期、大量、多種參數的工業用汽需求。表1列出了某典型項目的工業用汽需求，其中超高壓工業用汽參數要求達到10~12.5MPa，490℃~540℃。

表1 某典型項目的工業用汽需求

過去這檔10~12.5MPa、490℃~540℃的超高壓蒸汽一般由工業園區自備的高溫高壓參數鍋爐直接供給，但由于小鍋爐供汽煤耗較高、污染物排放問題較嚴重，用大型超超臨界火電汽輪機供汽也面臨供汽參數不匹配導致高品質蒸汽浪費等問題，所以近幾年同類項目的可研咨詢階段、投標階段出現了用高溫氣冷堆汽輪機大量抽汽集中滿足石化工業園區用汽的需求。采用汽輪機抽汽滿足工業用汽，除了額定抽汽工況的抽汽壓力和抽汽溫度要達到額定抽汽參數外，還需要滿足機組在部分負荷運行時也能穩定的提供額定參數的工業抽汽。

2、高溫氣冷堆機組供熱的優勢

大流量、超高壓、定參數工業抽汽的最佳解決方案就是采用高溫氣冷堆機組的主蒸汽進行供汽。這是因為高溫氣冷堆機組主蒸汽供汽具備以下幾個優勢：

(1)高溫氣冷堆的主蒸汽參數約為13.24MPa/536℃。主蒸汽的壓力和溫度與超高壓工業用汽需求恰好匹配，可以直接采用高溫氣冷堆主蒸汽參數進行供汽并且維持較高的經濟性。此外，核電是清潔能源，供汽碳排放為零。

(2)高溫氣冷堆采用定主汽參數模式運行。當機組處于部分負荷運行時，主蒸汽參數仍為額定主汽參數。即機組在全負荷平臺都可以在滿足汽輪機安全運行的前提下從主蒸汽抽取超高壓工業蒸汽，不需要切換汽源，也不需要增設附加的加熱設備。抽汽工況運行靈活性較高。

(3)高溫氣冷堆是第四代核電技術，具有固有安全性高的特點。由于核電機組設計要求、運行要求均高于火電機組，因此采用高溫氣冷堆機組主汽供汽還具有運行穩定性高的優勢。

(4)高溫氣冷堆機組的核島采用單元制，可以通過多個反應堆模塊的組合形成不同功率等級的核島，匹配不同功率等級的汽輪機和不同用汽量的工業園區。

(5)高溫氣冷堆機組有較大的主蒸汽供熱能力。根據目前高溫氣冷堆項目前期配合數據，10模塊高溫氣冷堆蒸汽發生器出口流量可達到4300t/h，如果全部進入汽輪機發電，汽輪機功率等級為1350MW級;如果抽取部分主蒸汽用于工業用汽，剩余主蒸汽進入汽輪機發電;在工業用汽需求量極大的情況下，甚至可以將全部主蒸汽用于工業用汽，不配置汽輪機發電。

3、典型高溫氣冷堆機組供熱方案

下圖是某高溫氣冷堆主蒸汽供汽系統示意圖。高溫氣冷堆核島由6個單元核反應堆模塊組成，總核島熱功率約為1500MW級。核反應堆產生的熱量通過蒸汽發生器(SG)加熱常規島二回路給水，蒸汽發生器出口二回路主蒸汽流量為2142t/h。在汽輪機主汽閥前，一部分主蒸汽抽走進入供熱島，另一部分主蒸汽進入汽輪機做功。主蒸汽抽汽進入供熱島的表面式換熱器與三回路工質進行換熱，被加熱后的三回路工質進入工業園區供熱，換熱后冷凝的二回路抽汽凝結水回收至二回路凝結水泵出口，并經過回熱加熱器加熱到規定的給水溫度再進入蒸汽發生器。

圖1 某6模塊高溫氣冷堆主蒸汽供汽方案的示意圖

汽輪機根據汽輪機進汽量最大的最小工業抽汽工況進行選型，以確保在規定的各工業抽汽工況下核島熱功率均可以滿發而不會受到汽輪機通流能力的限制。

高溫氣冷堆核島一般要求最終給水溫度偏離額定值不超過一定范圍，但當汽輪機運行在部分負荷工況、工業抽汽量較大的工況時，由于汽輪機進汽量減小，一抽壓力下降會導致最終給水溫度降低，可能會超出核島允許范圍。此時可以通過增設0號高加的方式提高最終給水溫度至允許范圍內。

4、小結

本文簡要介紹了高溫氣冷堆汽輪機供熱的優勢和一種典型方案。高溫氣冷堆機組供熱具有清潔零碳、供熱蒸汽參數高、供熱能力強、供汽參數穩定、運行靈活等優勢，是大流量、超高壓、定參數工業抽汽需求的絕佳解決方案。