兩例尖峰鍋爐配置方案對某小型堆熱電聯(lián)產的影響

張臣剛

【摘 要】本文以相同的熱網(wǎng)和熱源條件，對比了在兩例不同的尖峰負荷加熱器配置方案下，某核反應堆的聯(lián)供產能。

【關鍵詞】小型堆；熱電聯(lián)產；尖峰加熱器；配置方案

0 引言

在我國北方地區(qū)大力推廣采用熱電聯(lián)產供熱機組， 是國家倡導的節(jié)能降耗， 降低排放的電力和熱力生產方式[1]。進入21世紀以來，小型核反應堆以其安全性高、經(jīng)濟性好和應用靈活的優(yōu)點[2]，得到了全世界范圍內的高度關注，研究和開發(fā)小型堆已經(jīng)成為國內外研究熱點，并不斷取得階段性成果，小型堆應用于熱電聯(lián)產將是其重要的應用方向之一，小型堆連接到熱網(wǎng)的方式、連接參數(shù)以及與尖峰負荷加熱器的配置方式等等都對其熱電產能有著很大的影響。本文以兩例技術方案的產能分析和計算，探討了不同尖峰鍋爐連接方式對小型堆聯(lián)供的影響。

1 基本條件

兩臺熱電聯(lián)產核反應堆機組，單堆熱功率為200MWt，通過汽輪機抽汽供熱，每臺機組熱功率輸出為107MWt， 兩臺尖峰加熱器PH，每臺PH容量為29MWt，在極寒尖峰負荷時候，熱網(wǎng)熱水/回水溫度分別為130/70℃。抽汽輸送管道壓力損失按照8%考慮，加熱器熱端差按照5度考慮。在部分熱負荷供熱的情況下，發(fā)電能力比滿熱負荷時候的高，提高的發(fā)電能力按照熱負荷率線性變化計算。

計算采用的熱負荷曲線如下：

2 方案介紹

2.1 方案一

該方案見圖2，采用PH獨立連接到熱網(wǎng)的方式，采用這種方式在尖峰負荷的時候，PH鍋爐需要分流少部分回水，在由基本負荷向尖峰負荷過渡的時候流經(jīng)BH的回水會有所降低。

根據(jù)基本條件，熱水最高溫度130℃，回水最高溫度70℃，那BH出口溫度也必須要能夠達到130℃才能輸送到熱網(wǎng)中，考慮熱端差的情況下加熱蒸汽的飽和溫度就應該為135℃，對應的飽和壓力為3.13bar，考慮輸汽壓損后最高抽汽壓力需要達到3.38bar，在極寒尖峰負荷的時候，經(jīng)過PH的焓升為253.12kJ/kg，兩臺PH總容量為58MWt，這樣PH的流量為825t/h，經(jīng)過單臺BH的焓升同樣為253.12kJ/kg，根據(jù)每臺機組輸入熱功率107MWt我們可以計算出單臺BH的流量為1521.8t/h，兩臺為3043.6t/h，熱網(wǎng)回水總流量為3868.6t/h。汽輪機在通過抽汽輸出熱功率為107MWt時，其發(fā)電功率為26.6MWe，夏季最高發(fā)電功率為48.7MWe。

2.2 方案二

見圖3，該方案采用PH與BH串聯(lián)后再接入到熱網(wǎng)的連接方式。采用這種方式在基本負荷向尖峰負荷切換的時候，PH鍋爐直接對BH的輸出熱水進行加熱。

在同樣的熱網(wǎng)容量下，極寒尖峰期的回水流量是相同的，根據(jù)2.1節(jié)的計算結果可見回水總流量為3868.6t/h，每臺機組的流量為1934.3t/h，PH1容量為29MW，這樣我們可以計算出PH1/PH2的焓升為54kJ/kg，PH入口焓為492.4kJ/kg，對應的溫度為117.3度，BH熱端飽和溫度為122.3度，對應的飽和壓力為2.13bar，考慮輸汽壓損后抽汽壓力為2.3bar。

根據(jù)計算，在抽汽輸出熱功率為107MWt時候的抽汽量為164.7t/h，這時候對應的電功率為33.1MWe，夏季發(fā)電功率與方案1相比沒有變化。

3 聯(lián)供能力比較

3.1 方案一

根據(jù)圖1的熱負荷曲線，整個供暖季滿負荷運行時長：1號機為3480小時，2號機為811小時。

1號機整個供暖季都是滿熱負荷，2號機部分熱負荷轉化成單機滿負荷運行時長：

●拐點以下區(qū)域平均負荷率0.388，則等效時長為3341.7h；

●拐點以上區(qū)域平均負荷率為0.888，則等效時長為495.1h。

整個供暖季單機滿負荷總時長為8127.8h，總發(fā)電量為2.16億度；非供暖季的發(fā)電量如果按照滿負荷率和100%可用率計算，總發(fā)電量為5.14億度；全年總發(fā)電量為7.3億度，電價按照0.4元/度計，全年發(fā)電收入為2.92億元。按照熱負荷曲線計算出年供暖量為2.14×106GJ，熱價按照28元/GJ計，全年供熱收入0.60億元。這樣，全年熱電收入為3.52億元。

3.2 方案二

同樣，根據(jù)圖1的熱負荷曲線，整個供暖季單機滿負荷運行時長：1號機為3480小時，2號機為811小時。

部分負荷轉化為單機滿負荷運行時長：

●拐點以下區(qū)域平均負荷率0.388，則等效時長為2854.2h；

●拐點以上區(qū)域平均負荷率為0.888，則等效時長為477h。

整個供暖季單機滿負荷總時長為7622.2小時，供暖季總發(fā)電量2.52億度；非供暖季兩臺機組的發(fā)電功率與方案一相比沒有變化，總發(fā)電量為5.14億度；全年總發(fā)電量為7.66億度，電價按照0.4元/度計，全年發(fā)電收入為3.06億元；方案二和方案一采用的是同一熱負荷曲線，全年供熱量相同，供熱收入為0.6億元，方案二全年熱電收入3.66億元。

4 結語

從上述計算可見，在完全相同的熱網(wǎng)和熱源條件下，方案二僅僅通過改變尖峰加熱器的連接方式，就可以增加年收入1400萬元。這主要是因為方案二通過合理地配置PH，使BH的熱水出口參數(shù)大幅度降低，從而使BH的抽汽壓力得以較大幅度降低，抽出的蒸汽在被抽取之前可以更多地做功。因此，在配置尖峰負荷加熱器的時候，建議優(yōu)先選用PH和BH串聯(lián)后直接連接到熱網(wǎng)的連接方式。

【參考文獻】

[1]初立森，李敏，李海峰.供熱機組的熱力與運行特性探討[J].吉林電力，2009.06，37（3）（總第202期）.

[2]楊玨，孫吉良，楊偉國，等.多用途小型堆ACPR100概念設計[J].原子能科學技術，2014.10，48（10）.endprint