加熱器端差變化對(duì)1 000 MW核電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響分析

周 楠，袁 猛，崔春暉

（1.中國核電工程有限公司，北京 100840；2.東北電力大學(xué)，吉林 吉林 132012）

加熱器端差變化對(duì)1 000 MW核電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響分析

周 楠1，袁 猛2，崔春暉2

（1.中國核電工程有限公司，北京 100840；2.東北電力大學(xué)，吉林 吉林 132012）

利用等效熱降法計(jì)算某1 000 MW壓水堆核電機(jī)組二回路熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況下的實(shí)際循環(huán)熱效率和熱耗率，并分析設(shè)計(jì)工況下各表面式加熱器端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響，為機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供理論指導(dǎo)。

1 000 MW核電機(jī)組；加熱器端差；熱效率；熱耗率；等效熱降

截至2014年底，污染物排放較大的化石燃料電廠所占比重高達(dá)67.4%，隨著節(jié)能減排力度的不斷加大，核電技術(shù)的發(fā)展將越來越快。根據(jù)2014年底統(tǒng)計(jì)，我國核電在役裝機(jī)容量達(dá)1 988萬kW，核電發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)為7 489 h，根據(jù) 《核電中長期發(fā)展規(guī)劃》，到2020年我國核電在役裝機(jī)容量將達(dá)到4 000萬kW，研究核電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)節(jié)能具有重要意義。

目前，針對(duì)火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析的研究比較廣泛［1-3］，而針對(duì)壓水堆核電機(jī)組二回路熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性研究主要集中于計(jì)算方法［4-6］，對(duì)其運(yùn)行時(shí)設(shè)備參數(shù)變化或回?zé)嵯到y(tǒng)變化對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響研究較少。研究在役機(jī)組系統(tǒng)或設(shè)備變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響，有助于改善機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，提高機(jī)組運(yùn)行水平。

1 機(jī)組設(shè)計(jì)工況原始資料

某1 000 MW壓水堆核電機(jī)組二回路熱力系統(tǒng)如圖1所示，其設(shè)計(jì)工況下計(jì)算所需原始參數(shù)如表1-表3所示。

計(jì)算用其它參數(shù)：給水泵出口壓力為 6.27 MPa；給水泵焓升為7.495 kJ／kg；凝結(jié)水泵出口壓力為2.943 MPa；給水泵效率為0.81；汽輪機(jī)機(jī)械效率為0.99；發(fā)電機(jī)效率為0.99；小汽輪機(jī)排汽壓力為0.008 2 MPa；排汽焓值為2 340.5 kJ／kg；機(jī)械效率為0.95；小汽輪機(jī)用汽份額為0.016 3。

2 計(jì)算過程

2.1 等效熱降法相關(guān)參數(shù)計(jì)算

結(jié)合某1 000 MW壓水堆核電機(jī)組二回路熱力系統(tǒng)圖并根據(jù)等效熱降法計(jì)算規(guī)定，對(duì)回?zé)岢槠诩訜崞髦械姆艧崃縬j、疏水在加熱器中的放熱量rj和給水在加熱器中的焓升τj進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表4所示。

2.2 抽汽等效焓降及抽汽效率計(jì)算

抽汽等效焓降計(jì)算公式如下：

圖1 1 000 MW壓水堆核電機(jī)組二回路熱力系統(tǒng)

表1 機(jī)組運(yùn)行初、終參數(shù)和再熱蒸汽參數(shù)

表2 整理后的回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù)

表3 軸封蒸汽參數(shù)

表4 qj、rj和τj計(jì)算結(jié)果 kJ／kg

式中 Hj——j級(jí)抽汽等效焓降，kJ／kg；

hj——j級(jí)抽汽焓值，kJ／kg；

hc——排汽焓值，kJ／kg；

Ar——r級(jí)給水在加熱器內(nèi)吸熱量，kJ／kg；

qr——r級(jí)抽汽在加熱器內(nèi)放熱量，kJ／kg；

Hr——r級(jí)抽汽等效焓降，kJ／kg。

抽汽效率計(jì)算公式如下：

式中 ηj——j級(jí)抽汽效率，%；

qj——j級(jí)抽汽在加熱器內(nèi)放熱量，kJ／kg。

計(jì)算結(jié)果如表5所示。

2.3 新蒸汽等效熱降及循環(huán)熱效率計(jì)算

新蒸汽等效熱降計(jì)算公式如下：

式中 Hgr——新蒸汽毛等效熱降，kJ／kg；

h0——新蒸汽焓值，kJ／kg；

qrh——再熱蒸汽吸熱量，kJ／kg；

τj——給水在j級(jí)加熱器內(nèi)吸熱量，kJ／kg。

式中 H——新蒸汽凈等效熱降，kJ／kg；

∑Π——輔助成分做功損失，kJ／kg。

工質(zhì)循環(huán)吸熱量計(jì)算公式如下：

式中

q——工質(zhì)循環(huán)吸熱量，kJ／kg；

αrh——再熱蒸汽份額，%；

hfw——給水焓值，kJ／kg。

實(shí)際循環(huán)熱效率計(jì)算公式如下：

計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6 H、q及ηi計(jì)算結(jié)果

2.4 表面式加熱器端差增大對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響

在分析某級(jí)表面式加熱器端差增大對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響時(shí)，認(rèn)為其它加熱器端差不變，j級(jí)加熱器端差增大時(shí)，會(huì)引起j級(jí)和 （j＋1）級(jí)給水焓升，從而引起新蒸汽等效熱降變化，同時(shí)加熱器端差變化還會(huì)引起循環(huán)吸熱量變化。

加熱器端差變化引起的新蒸汽等效熱降變化計(jì)算公式如下：

式中 ΔH——端差變化引起的新蒸汽等效熱降變

化，kJ／kg；

Δτj——端差變化引起的給水焓升，kJ／kg。

加熱器端差變化引起循環(huán)吸熱量變化計(jì)算公式如下：

式中 Δq——加熱器端差變化引起的循環(huán)吸熱量變化，kJ／kg；

hfw′——端差變化后的給水焓值，kJ／kg；

αrh′——端差變化后的再熱蒸汽份額。

加熱器端差變化引起的實(shí)際循環(huán)熱效率變化計(jì)算公式如下：

加熱器端差變化引起的機(jī)組熱耗率變化計(jì)算公式如下：

式中 Δq0——加熱器端差變化引起機(jī)組熱耗率的絕對(duì)變化量，kJ／kWh；

q0——機(jī)組熱耗率，kJ／kWh。以加熱器端差增大1℃為例，計(jì)算結(jié)果如表7所示。

表7 表面式加熱器端差增大對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響計(jì)算結(jié)果

由表7可見，機(jī)組運(yùn)行中表面式加熱器端差增大會(huì)引起機(jī)組實(shí)際循環(huán)熱效率下降，機(jī)組熱耗率增加，熱經(jīng)濟(jì)性下降。其中3、4號(hào)加熱器端差增大對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響較大，運(yùn)行時(shí)要尤其注意控制這2級(jí)加熱器的端差變化。

3 結(jié)論

a. 由于核電機(jī)組二回路蒸汽初參數(shù)低 （5.88 MPa，274.3℃），對(duì)于1 000 MW機(jī)組，實(shí)際循環(huán)熱效率僅有34.82%，熱耗率高達(dá)10 548.81 kJ／kWh。

b. 機(jī)組運(yùn)行時(shí)加熱器端差增大引起機(jī)組實(shí)際循環(huán)熱效率下降，機(jī)組熱耗率增加，熱經(jīng)濟(jì)性下降，運(yùn)行中應(yīng)盡量保持加熱器端差接近設(shè)計(jì)值。

c.3號(hào)表面式加熱器端差增大對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響最大，端差每增大1℃，引起熱效率相對(duì)下降0.059 5%，熱耗率增加6.28 kJ／kWh。

［1］ 楊劍永，張 敏，周 亮.國產(chǎn)600 MW汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性分析［J］.東北電力技術(shù)，2006，27（8）：6-8.

［2］ 牛雪峰，薛永鋒，張南川.360 MW機(jī)組電動(dòng)泵改汽動(dòng)泵經(jīng)濟(jì)性分析 ［J］.東北電力技術(shù)，2011，32（11）：31-33.

［3］ 胡思科，邢嬌嬌.耗差分析法在電站機(jī)組能耗分析中的應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（4）：37-39.

［4］ 嚴(yán)俊杰，李運(yùn)澤，林萬超.壓水堆核電機(jī)組二回路定量分析方法的研究 ［J］.西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，64（5）：19-23.

［5］ 王 虎，奇光才，李少華，等.基于壓水堆核電機(jī)組等效熱降法的改進(jìn)算法 ［J］.核動(dòng)力工程，2011，32（5）：80-82.

［6］ 潘 誠，李鵬飛.1 000 MW壓水堆核電機(jī)組二回路熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性分析 ［J］.熱力發(fā)電，2011，40（8）：22-24.

Heat Economy Influence Analysis of Terminal Temperature Difference of Heater on 1 000 MW Nuclear Power Unit

ZHOU Nan1，YUAN Meng2，CUI Chun?hui2
（1.China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd.，Beijing 100840，China；2.Northeast Dianli University，Jilin，Jilin 132012，China）

This paper studies and calculates the actual cycle efficiency and heat rate of the secondary circuit thermodynamic system of 1 000 MW PWR nuclear power plant under design conditions by using equivalent enthalpy drop method.Heat economy of the unit influ?enced by the terminal temperature difference of surface heaters under design conditions are analyzed，which supply theoretical direction on the economical operation of the unit.

1 000 MW nuclear power unit；Terminal temperature difference of heater；Thermal efficiency；Heat rate；Equivalent enthalpy drop

TK263

A

1004-7913（2015）11-0046-03

周 楠 （1989—），女，碩士，助理工程師，主要從事核電設(shè)備采購工作。

2015-08-21）