關(guān)于CPR1000核電機(jī)組低功率運(yùn)行停運(yùn)一臺CRF泵的影響分析

吳進(jìn)國,王建國

(遼寧紅沿河核電有限公司技術(shù)處，遼寧大連116000)

關(guān)于CPR1000核電機(jī)組低功率運(yùn)行停運(yùn)一臺CRF泵的影響分析

吳進(jìn)國,王建國

(遼寧紅沿河核電有限公司技術(shù)處，遼寧大連116000)

文章對北方某核電站機(jī)組電功率850MW運(yùn)行時(shí)停運(yùn)一臺CRF泵進(jìn)行了分析，得出在保證設(shè)備可靠的情況下，停運(yùn)一臺CRF 泵，機(jī)組可以正常運(yùn)行，增加機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益約6MWh；并對機(jī)組滿功率時(shí)若單列凝汽器海水泄漏，一臺CRF泵運(yùn)行時(shí)，機(jī)組電功率的運(yùn)行平臺提供了借鑒。

核電站；CRF泵

CPR1000核電機(jī)組CRF(循環(huán)水系統(tǒng))系統(tǒng)配備兩臺容量為50%的立式混流泵，電機(jī)功率約為6MW。統(tǒng)計(jì)北方某核電站2015年期間機(jī)組受電網(wǎng)要求電功率降至850MW時(shí)的運(yùn)行時(shí)長，1號機(jī)組850MW運(yùn)行約1228.24h，2號機(jī)組850MW運(yùn)行約410.32h，3號機(jī)組850MW運(yùn)行約315.88h，3臺機(jī)組850MW運(yùn)行共計(jì)約1954.44h。

機(jī)組電功率850MW運(yùn)行時(shí)，若停運(yùn)一臺CRF循環(huán)水泵，節(jié)省廠用電功率約6MWH，2015年可節(jié)約廠用電約1172萬度電，增加機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益約470萬元。以下對機(jī)組電功率850MW運(yùn)行時(shí)，停運(yùn)一臺CRF泵進(jìn)行分析。

1 理論分析

1.1 參考設(shè)計(jì)文件分析

參考設(shè)計(jì)文件《AAW11200001S40B45GN》(熱平衡圖)，匯總機(jī)組一回路滿功率情況下，正常運(yùn)行與停運(yùn)一臺CRF 泵時(shí)的機(jī)組參數(shù)見表1。

通過表1可以看出，SCR工況在海水溫度26.2℃時(shí)，停運(yùn)一臺CRF泵，機(jī)組電功率可以發(fā)至997.15MW，背壓約14.85kPa，機(jī)組不會(huì)超功率運(yùn)行。

表1 正常運(yùn)行與停運(yùn)一臺CRF泵時(shí)的機(jī)組參數(shù)表
Table 1 Unit parameter table during normal operation and shutdown a CRF pump

WCR(冬季)工況MCR(設(shè)計(jì))工況SCR夏季)工況一回路熱功率/MW2903.782903.782903.73CRF海水溫度/℃0.81326.2停運(yùn)一臺CRF泵電功率/MW1095.11062.66997.15背壓/kPa5.798.314.85機(jī)組正常運(yùn)行電功率/MW11211118.791077.25背壓/kPa2.13.67.15

故通過設(shè)計(jì)文件可以看出，機(jī)組850MW運(yùn)行時(shí)，停運(yùn)一臺CRF泵，機(jī)組熱功率不會(huì)超2905MW，可以正常運(yùn)行。

1.2 理論計(jì)算

通過機(jī)組微增出力公式，即電功率隨背壓的變化關(guān)系公式：

W=((-805.997×((H_PX97(P/1 000，((P+13.8)/(P+16)))-2 276.94)-0.85×((805.997×34.12)∧2-(805.997×V_PH97(P/1000，H_PX97(P/1000，(0.9977×(P+13.8)/(P+16)))))∧2)/2/112∧2/1000)+1118790))/1000

(1)

式中：W——電功率；

H——焓值；

X——干度；

P——凝汽器背壓。

采用凝汽器變工況計(jì)算方法，對正常運(yùn)行和一臺CRF泵運(yùn)行時(shí)的背壓出力曲線繪制如圖1所示，圖1運(yùn)行工況計(jì)算中一回路熱功率均為2903.8MW。

從圖1可以看出，一臺CRF泵運(yùn)行，一回路熱功率為2903.8MW時(shí)，電功率最低可達(dá)1000MW左右，且背壓不會(huì)超過15kPa。若機(jī)組電功率運(yùn)行在850MW，一臺CRF泵運(yùn)行可以滿足機(jī)組不會(huì)超功率且背壓不會(huì)達(dá)停機(jī)值(23kPa)。

2 機(jī)組電功率降至850MW運(yùn)行情況

2.1 機(jī)組正常850MW運(yùn)行數(shù)據(jù)匯總

梳理歷史機(jī)組電功率正常850MW運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)，匯總?cè)鐖D2所示。

圖1 正常運(yùn)行和一臺CRF泵運(yùn)行時(shí)的背壓出力曲線Fig.1 Back-pressure and power curve during normal operation and shutdown a CRF pump

圖2 機(jī)組電功率正常850 MW運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)圖Fig.2 Normal operation of 850 MW electrical power curve

從圖2可以看出，機(jī)組電功率正常運(yùn)行在850MW時(shí)，海水溫度26℃左右，一回路熱功率最大約2360MW，機(jī)組效率約為36%。

通過歷史數(shù)據(jù)得出機(jī)組電功率850MW運(yùn)行時(shí)，背壓與熱功率關(guān)系：

F=-0.545 3×P^2+33.128×P+2 173.8

(2)

式中：F——一回路熱功率；

P——凝汽器背壓。

2.2 機(jī)組停運(yùn)一臺CRF泵，850MW運(yùn)行分析

通過機(jī)組850MW運(yùn)行時(shí)背壓與熱功率關(guān)系及凝汽器變工況計(jì)算方法，對機(jī)組停運(yùn)一臺CRF泵，繪制850MW運(yùn)行時(shí)的海水溫度與熱功率關(guān)系曲線如圖3及海水溫度與背壓關(guān)系曲線如圖4所示。

圖3 850MW運(yùn)行時(shí)海水溫度與熱功率關(guān)系曲線Fig.3 Seawater temperature and thermal power curve in 850MW

圖4 850MW運(yùn)行時(shí)海水溫度與背壓關(guān)系曲線Fig.4 Seawater temperature and back-pressure curve in 850MW

從圖3和圖4可以看出，機(jī)組停運(yùn)一臺CRF泵，850MW 運(yùn)行時(shí)，一回路熱功率夏季最大約2500MW，背壓最大約13kPa。機(jī)組不會(huì)達(dá)背壓停機(jī)值23kPa，不會(huì)超功率2905MW運(yùn)行。

3 經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 廠用電情況

機(jī)組停運(yùn)一臺CRF 泵，節(jié)省廠用電功率約6MWh，每天節(jié)約廠用電量約14.4萬度電，每天增加機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益約6.2萬元。

3.2 燃料消耗情況

機(jī)組停運(yùn)一臺CRF泵，850MW 運(yùn)行時(shí)，一回路熱功率夏季最大約2500MW，冬季最大約2300MW，相較正常運(yùn)行時(shí)，熱功率增加50～140MW，增加燃耗0.7～1.9MWD/TU。對于12個(gè)月 、18個(gè)月?lián)Q料機(jī)組而言，相應(yīng)增加了機(jī)組核燃料利用率。

4 機(jī)組安全分析

機(jī)組停運(yùn)一臺CRF泵，850MW運(yùn)行時(shí)對機(jī)組安全進(jìn)行分析：

4.1 一回路熱功率

一回路熱功率在2300～2500MW之間，不存在超功率風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 CVI (凝汽器抽真空系統(tǒng))真空

機(jī)組停運(yùn)一臺CRF泵，850MW運(yùn)行時(shí)，CVI真空值在4～13kPa之間。機(jī)組背壓報(bào)警值/跳閘值為23kPa，真空低報(bào)警值為8～18kPa(根據(jù)汽機(jī)負(fù)荷變化)。停運(yùn)一臺CRF泵，850MW時(shí)汽機(jī)負(fù)荷與背壓值關(guān)系曲線與正常汽機(jī)進(jìn)汽壓力低背壓報(bào)警關(guān)系曲線繪制如圖5所示。

圖5 850MW時(shí)汽機(jī)進(jìn)汽壓力與背壓值關(guān)系曲線與正常汽機(jī)進(jìn)汽壓力低背壓報(bào)警關(guān)系曲線Fig.5 Turbine inlet pressure and back-pressure curve in 850MW with one CRF pump and normal turbine inlet steam pressure curve of low back-pressure alarm

從圖5可以看出，停運(yùn)一臺CRF泵，850MW運(yùn)行時(shí)，CVI真空不會(huì)達(dá)到凝汽器真空低報(bào)警值。

4.3 SEN(輔助冷卻水)系統(tǒng)

停運(yùn)一臺CRF泵，SEN系統(tǒng)失去一列冗余，停運(yùn)期間需要保證SEN設(shè)備的可靠性。

4.4 CRF系統(tǒng)

停運(yùn)一臺CRF泵期間，若另一臺CRF泵跳泵，會(huì)引起機(jī)組跳機(jī)跳堆。在大亞灣核電站，曾發(fā)生過凝汽器單列海水泄露，機(jī)組未停機(jī)，降功率后一臺CRF泵運(yùn)行進(jìn)行查漏的情況。對于北方某核電站，建議避開水母爆發(fā)時(shí)節(jié)停運(yùn)一臺CRF泵，減少機(jī)組跳機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

5 總結(jié)

1) 機(jī)組電功率850MW時(shí)，停運(yùn)一臺CRF泵，保證設(shè)備可靠的情況下，機(jī)組可以正常運(yùn)行，節(jié)省廠用電約6MWh，機(jī)組燃耗相應(yīng)增加0.7～1.9MWD/TU。

2) 本文章對機(jī)組一回路滿功率時(shí)一臺CRF泵運(yùn)行，機(jī)組電功率的運(yùn)行平臺提供了理論分析基礎(chǔ)。

3) 機(jī)組冷源減少冗余，相應(yīng)增加了機(jī)組跳機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，需要關(guān)注SEN、CRF設(shè)備的可靠性及海水微生物爆發(fā)時(shí)節(jié)對冷源造成的影響。

[1] 東方汽輪機(jī)有限公司，紅沿河核電站1～4號機(jī)組，熱平衡圖[R]. 2011.

[2] 杜亞榮，韓中合，付文峰，平玉環(huán).凝汽器變工況特性計(jì)算分析[J]. 汽輪機(jī)技術(shù)，2007(49).

[3] 朱玉娜，王培紅，呂震中.凝汽器變工況核算及其傳熱系數(shù)的確定方法[J]. Power System Engineering，1998(11).

[4] 廣東核電培訓(xùn)中心. 900MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備[M]. 北京：原子能出版社，2004.

Impact Analysis of CPR1000 Nuclear Power Plant Outage One CRF Pump at Low Power

WU Jin-guo， WANG Jian-guo

(Liaoning HongYanhe Nuclear Power Co.，LTD，Department Technology， Dalian of Liaoning Prov.，116000，China)

Analyzed the north of nuclear power plant unit in electric power 850MW when stop the one pump of CRF， concluded that in the case of ensure reliable， stop one pump of CRF，the unit can run normally，increase the economic benefit of unit about 6MWh； And the full power of unit when stop one pump of CRF， provides reference for the unit operation mode.

Nuclear Power Plant Unit； Pump of CRF

2017-01-13

吳進(jìn)國(1988—)，男，漢族，山東日照，工程師，本科，哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)，從事性能試驗(yàn)監(jiān)督工作

TK-9

A 文章編號：0258-0918(2017)01-0113-04