CANDU6 核電機(jī)組降低廠用電率實(shí)踐

毛先亮

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 嘉興 314000）

0 引言

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及社會(huì)用電負(fù)荷不斷增加的形勢(shì)下， 給電力企業(yè)帶來了更大的電能生產(chǎn)壓力。 而且隨著我國(guó)核電技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)的核電站建設(shè)數(shù)量也在不斷增加，緩解傳統(tǒng)火電廠電能生產(chǎn)壓力的同時(shí)，也對(duì)保護(hù)環(huán)境起到重要作用。 在電廠中，廠用電率是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，廠用電率的降低能降低發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)成本， 提高經(jīng)濟(jì)效益。CANDU6 重水堆核電廠由于設(shè)計(jì)特點(diǎn)，其綜合廠用電率不但高于同裝機(jī)容量的火電機(jī)組，也高于壓水堆核電機(jī)組，因此降低廠用電率十分必要。

1 C AN DU 6 核電機(jī)組綜合廠用電率計(jì)算方法

綜合廠用電率是指統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)考慮有外購(gòu)電情況下全廠發(fā)電量和上網(wǎng)電量的差值與全廠發(fā)電量的百分比。

為綜合廠用電率；發(fā)電機(jī)發(fā)電量；為關(guān)口電量， 即主變高壓側(cè)正向有功電量；為外購(gòu)電量，即啟動(dòng)/備用變壓器反向有功電量，該電量為主變檢修時(shí)電網(wǎng)通過啟動(dòng)/備用變壓器反向供電的電量；為互供電量，即主變高壓側(cè)反向有功電量，該電量為大小修期間機(jī)組停運(yùn)后電網(wǎng)或其他機(jī)組通過主變反向供電的電量。

通過以上計(jì)算公式可知，降低綜合廠用電率主要有兩條途徑，一是提高發(fā)電量；二是降低機(jī)組廠用電，包括外購(gòu)電量和互供電量。

2 降低廠用電率的原則和組織措施

2.1 降低廠用電率的原則

降低廠用電率的總體原則如下：（1） 縱向?qū)Ρ仍瓌t：機(jī)組與自身最佳廠用電率進(jìn)行對(duì)比，挑戰(zhàn)自我，追求卓越。 （2）能耗降低原則：工藝系統(tǒng)降低生產(chǎn)用電能耗，辦公場(chǎng)所降低非生產(chǎn)用電能耗。 （3）效率提高原則：通過系統(tǒng)改造、運(yùn)行方式優(yōu)化等方式提高設(shè)備運(yùn)行效率或機(jī)組功率水平。 （4）保守決策原則：降低廠用電率必須保持機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行為前提。

2.2 降低廠用電率的組織措施

2.2.1 嚴(yán)格風(fēng)險(xiǎn)管控，確保不發(fā)生非計(jì)劃停堆停機(jī)

從廠用電率計(jì)算公式計(jì)算分析，大小修工期對(duì)廠用電率影響較大。 原因是機(jī)組停運(yùn)會(huì)增加外購(gòu)和互供電量，同時(shí)機(jī)組啟停階段廠用電率較高。 因此，要降低綜合廠用電率， 首要的是保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，確保不發(fā)生有人員責(zé)任的非計(jì)劃停堆停機(jī)事件。 為此電廠編制了《生產(chǎn)活動(dòng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)控制》管理程序，按照要求組織日常的檢修和運(yùn)行操作，確保風(fēng)險(xiǎn)受控。 同時(shí)加強(qiáng)人員培訓(xùn)，提高人員技能。 持續(xù)優(yōu)化大修工期、嚴(yán)格控制非計(jì)劃停堆停機(jī)導(dǎo)致的小修，最終減少大小修造成的發(fā)電量損失。 積極與電網(wǎng)調(diào)度部門溝通，減少調(diào)停、降功率運(yùn)行造成的發(fā)電量損失。

2.2.2 成立節(jié)能減排工作領(lǐng)導(dǎo)小組，落實(shí)主體責(zé)任

在電廠成立“節(jié)能減排工作領(lǐng)導(dǎo)小組”，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)開展常態(tài)化節(jié)能減排和控制廠用電率等工作。 領(lǐng)導(dǎo)小組由電廠總經(jīng)理?yè)?dān)任組長(zhǎng)， 組員包含了電廠生產(chǎn)運(yùn)行、維修、技術(shù)、安全質(zhì)量領(lǐng)域主管領(lǐng)導(dǎo)及運(yùn)行、技術(shù)等相關(guān)處室負(fù)責(zé)人；下設(shè)節(jié)能減排辦公室，由經(jīng)營(yíng)計(jì)劃處負(fù)責(zé)人擔(dān)任辦公室主任，電廠每年編制節(jié)能減排工作計(jì)劃，開展節(jié)能減排宣傳和實(shí)施改進(jìn)活動(dòng)。 編制《廠用電管理》管理程序，明確了降低廠用電工作的各歸口處室職責(zé)，將工作落實(shí)到程序中，使之成為常態(tài)化的工作。 為了更好地跟蹤廠用電率的控制情況，電廠開發(fā)了廠用電率計(jì)算軟件模塊，定期統(tǒng)計(jì)廠用電數(shù)據(jù)，分析廠用電績(jī)效指標(biāo)完成情況，掌握廠用電變化趨勢(shì)。 制定獎(jiǎng)勵(lì)措施，對(duì)降低廠用電量做出突出貢獻(xiàn)的部門予以獎(jiǎng)勵(lì)。

2.2.3 強(qiáng)化節(jié)能減排理念

節(jié)能減排是公司的一項(xiàng)重要工作，有助于提高公司業(yè)績(jī)，必須全員重視。 在公司倡導(dǎo)節(jié)能減排意識(shí)，辦公區(qū)域嚴(yán)格節(jié)能減排要求，養(yǎng)成隨手關(guān)燈，下班關(guān)閉空調(diào)、電腦和打印機(jī)的習(xí)慣，夏季設(shè)定空調(diào)設(shè)定值不低于26℃，冬季不高于20℃。

2.2.4 嚴(yán)格控制高能耗變更改造項(xiàng)目

對(duì)涉及耗水、耗電、耗氣的變更改造項(xiàng)目，在項(xiàng)目評(píng)估階段對(duì)其必要性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行充分論證，嚴(yán)格審批立項(xiàng)。

3 增加發(fā)電量的實(shí)踐

在CANDU6 核電機(jī)組運(yùn)行初期， 主要通過汽輪機(jī)、葉片等改造，提高機(jī)組出力，在機(jī)組穩(wěn)定后電廠主要采取了以下措施。

3.1 降低蒸汽發(fā)生器排污流量

給水在蒸汽發(fā)生器中的蒸發(fā)，導(dǎo)致給水中不易揮發(fā)雜質(zhì)在蒸汽發(fā)生器內(nèi)沉積。 隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，這些雜質(zhì)積累得越來越多，會(huì)導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器傳熱管因腐蝕而發(fā)生破裂。 為了控制雜質(zhì)的積累，蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)對(duì)四個(gè)蒸汽發(fā)生器進(jìn)行了連續(xù)排污，將含有濃縮雜質(zhì)的水排出，每個(gè)蒸汽發(fā)生器的排污流量為1.5 kg/s。 連續(xù)的排污造成熱量的損失和除鹽水的流失。通過對(duì)二回路水質(zhì)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)， 電廠將蒸汽發(fā)生器連續(xù)排污流量從1.5 kg/s 調(diào)整為1.0 kg/s， 預(yù)計(jì)機(jī)組電功率能增加0.2 MW，一臺(tái)機(jī)組每年可增加發(fā)電量約為160 萬kWh。

3.2 優(yōu)化汽輪機(jī)調(diào)門全行程試驗(yàn)周期

汽輪機(jī)調(diào)門的作用是調(diào)節(jié)進(jìn)汽量， 將汽輪機(jī)功率和轉(zhuǎn)速控制在設(shè)定值，在汽輪機(jī)脫扣時(shí)防止超速。 調(diào)門全行程試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證所有調(diào)門能正常全關(guān)和開啟，閥門無卡澀。 試驗(yàn)周期設(shè)計(jì)為1 個(gè)月1 次，每次試驗(yàn)時(shí)需降功率至90%。電廠組織安全論證，通過評(píng)估修改了技術(shù)規(guī)格書中對(duì)調(diào)門的相關(guān)限制條款， 將調(diào)門試驗(yàn)周期調(diào)整為3 個(gè)月1 次， 從而減少了發(fā)電機(jī)降功率的次數(shù)，調(diào)整后全年可增加發(fā)電約100 萬kWh。增加了發(fā)電量的同時(shí)減少了機(jī)組升降功率所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

4 降低廠用電的實(shí)踐措施

4.1 優(yōu)化維持真空泵的運(yùn)行

CANDU6 核電機(jī)組抽真空系統(tǒng)有三臺(tái)維持真空泵和一臺(tái)啟動(dòng)真空泵， 其主要功能是在機(jī)組啟動(dòng)期間抽除汽機(jī)內(nèi)部的空氣， 正常運(yùn)行期間抽除漏入與凝汽器相連設(shè)備的空氣和由于化學(xué)水處理產(chǎn)生的非凝結(jié)氣體， 以維持凝汽器壓力在合適的值， 保證汽機(jī)正常運(yùn)行。 按照設(shè)計(jì)的運(yùn)行模式需要在夏季凝汽器壓力高時(shí)啟動(dòng)第二臺(tái)以及第三臺(tái)維持真空泵， 而根據(jù)啟泵后的實(shí)際情況來看， 維持真空泵只能抽除漏入凝汽器以及相關(guān)管道內(nèi)的空氣，啟動(dòng)第二臺(tái)、第三臺(tái)對(duì)緩解因凝結(jié)水溫度上升而引起真空的上升沒有任何幫助。 凝汽器真空直接與海水溫度直接相關(guān)， 與維持真空泵的運(yùn)行沒有關(guān)系， 一臺(tái)維持真空泵運(yùn)行足以將漏入系統(tǒng)的空氣以及不凝結(jié)氣體排出。 因此，無論是冬季還是夏季，電廠均采用只運(yùn)行一臺(tái)維持真空泵的方式， 少運(yùn)行一臺(tái)凝汽器維持真空泵一年可節(jié)約廠用電約93 萬kWh。

4.2 優(yōu)化凝汽器循環(huán)水泵的運(yùn)行

CANDU6 核電機(jī)組共有兩臺(tái)凝汽器循環(huán)水泵（簡(jiǎn)稱CCW 泵）， 其功能是利用海水向汽機(jī)廠房?jī)?nèi)的凝汽器提供足夠流量的冷卻水， 以保證電站在額定運(yùn)行工況時(shí)， 汽輪機(jī)低壓缸排汽口和凝汽器汽側(cè)維持在額定背壓。 正常功率運(yùn)行時(shí)兩臺(tái)CCW 泵均保持運(yùn)行。在機(jī)組小修或調(diào)停期間，通過停運(yùn)其中一臺(tái)CCW泵， 保持一臺(tái)運(yùn)行以維持凝汽器真空的方式可節(jié)約部分廠用電。 一臺(tái)循環(huán)水泵停運(yùn)一天可節(jié)省廠用電約6.8 萬kWh。

4.3 優(yōu)化再循環(huán)冷卻水系統(tǒng)泵、熱交換器模式切換的準(zhǔn)則

再循環(huán)冷卻水系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱RCW 系統(tǒng)）功能是向反應(yīng)堆廠房、輔助廠房和汽輪機(jī)廠房中對(duì)水質(zhì)或壓力要求而不適合用海水來冷卻的設(shè)備提供冷卻水。從電站設(shè)備吸收的熱量通過RCW 熱交換器傳遞給重要海水冷卻水系統(tǒng)（RSW 系統(tǒng)），并最終釋放到大海之中。RCW 系統(tǒng)是一個(gè)閉式系統(tǒng)，通過兩個(gè)自動(dòng)的旁路控制閥控制系統(tǒng)壓力。 正常運(yùn)行時(shí)，保持兩臺(tái)RCW/RSW 泵和兩臺(tái)熱交換器運(yùn)行，在夏季高溫時(shí)，三臺(tái)冷卻泵（RCW/RSW 泵）運(yùn)行，三臺(tái)RCW 熱交換器投運(yùn)，極端高溫時(shí)四臺(tái)RSW泵和四臺(tái)熱交換器均投運(yùn)，一般根據(jù)海水溫度進(jìn)行模式切換。 根據(jù)長(zhǎng)期的實(shí)踐，電廠對(duì)RCW 泵、熱交換器模式切換的條件進(jìn)行了優(yōu)化， 將切換條件由海水溫度改成RCW 旁路控制閥的開度，同時(shí)通過對(duì)RCW 系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)長(zhǎng)期跟蹤，逐步修正通過RCW 旁路控制閥開度切換的閾值。切換條件修改后三臺(tái)RCW/RSW 泵運(yùn)行的時(shí)間縮短，兩臺(tái)熱交換器換熱模式向三臺(tái)熱交換器換熱模式切換時(shí)間比原來推后，三臺(tái)熱交換器換熱模式向兩臺(tái)熱交換器換熱模式切換時(shí)間提前， 同時(shí)四臺(tái)RSW 泵和四臺(tái)熱交換器換熱模式時(shí)間縮短。 通過一年的實(shí)踐，節(jié)約廠用電約110 萬kWh。

4.4 優(yōu)化空調(diào)、風(fēng)機(jī)和廠房加熱器的運(yùn)行

通過對(duì)生產(chǎn)廠房房間溫度控制范圍進(jìn)行分析，調(diào)整各房間空調(diào)、風(fēng)機(jī)和加熱器的運(yùn)行方式，降低能耗。在夏季時(shí)，關(guān)閉或關(guān)小空調(diào)新風(fēng)風(fēng)門，優(yōu)化部分空調(diào)的設(shè)定值，提高空調(diào)的運(yùn)行效率。 部分房間送風(fēng)機(jī)的運(yùn)行會(huì)將室外高溫的空氣送入室內(nèi)，反而不利于房間溫度控制，將這些房間的送風(fēng)機(jī)停運(yùn)，不僅降低了房間溫度，也減少了能耗。 在冬季時(shí)，為了控制廠房部分區(qū)域的室溫，需要投運(yùn)房間的電加熱器。 通過實(shí)踐優(yōu)化各房間的電加熱器的投運(yùn)，在房間的溫度仍能滿足要求的前提下停運(yùn)部分電加熱器，對(duì)于部分長(zhǎng)期無人的區(qū)域，則停運(yùn)全部加熱器。 在迎峰度冬期間，共停運(yùn)了加熱器36 個(gè)，總功率為869 kW，預(yù)計(jì)一年可節(jié)約廠用電約100 萬kWh。不投運(yùn)加熱器同時(shí)減少了運(yùn)行迎峰度冬期間的加熱器投運(yùn)和停運(yùn)操作。

4.5 優(yōu)化空調(diào)冷凍水循環(huán)泵的運(yùn)行

主給水泵房空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)在夏季高溫時(shí)為主給水泵房等有溫度控制要求的房間提供冷卻。 在冬季空調(diào)保持停運(yùn)。 原設(shè)計(jì)在空調(diào)停運(yùn)后，位于室外的冷凍水循環(huán)泵需保持一臺(tái)運(yùn)行，防止系統(tǒng)內(nèi)的冷凍水結(jié)冰而損害設(shè)備和管道。 根據(jù)對(duì)冬季歷史最低溫度的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)乙二醇濃度滿足要求時(shí)，可以不運(yùn)行循環(huán)泵，系統(tǒng)內(nèi)的冷凍水不會(huì)達(dá)到冰點(diǎn)。 于是電廠經(jīng)評(píng)估后升版了運(yùn)行規(guī)程， 在主給水泵房空調(diào)停運(yùn)后，通過對(duì)冷凍水回路取樣分析，確認(rèn)乙二醇含量不低于20%后，保持兩臺(tái)冷凍水循環(huán)泵停運(yùn)。 此項(xiàng)操作一年可節(jié)省廠用電約13.5 萬kWh。 循環(huán)泵停運(yùn)后同時(shí)減少了每月一次的切換操作。

4.6 優(yōu)化RCW 備用系統(tǒng)的投運(yùn)

RCW 備用系統(tǒng)的目的是在機(jī)組計(jì)劃停堆檢修期間， 替代RCW 系統(tǒng)給那些必須連續(xù)冷卻的用戶提供足夠的冷卻水， 從而將RCW/RSW 系統(tǒng)退出運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)RCW/RSW 系統(tǒng)的閥門/管道等的維修或更換。為了確保在機(jī)組大修期間RCW 備用系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，大修前會(huì)安排RCW 備用系統(tǒng)的檢修， 檢修完成后安排試運(yùn)行一段時(shí)間，一般為一個(gè)月左右。電廠通過編制RCW 備用系統(tǒng)檢修后的啟動(dòng)方案，在檢修完成后啟動(dòng)系統(tǒng)試運(yùn)行一周左右， 驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行正常并調(diào)節(jié)系統(tǒng)水質(zhì)至合格后停運(yùn)系統(tǒng)， 在大修RCW 系統(tǒng)停運(yùn)兩至三天前再啟動(dòng)備用系統(tǒng)， 減少RCW 備用系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間，從而節(jié)約部分廠用電。經(jīng)計(jì)算，RCW 備用系統(tǒng)少運(yùn)行一周可節(jié)省約15 萬kWh。

4.7 優(yōu)化電站廠房照明

廠房照明是電站廠用電的一部分，對(duì)照明主要采取以下兩種方式節(jié)能，一是室外采用光控開關(guān)改變長(zhǎng)明的運(yùn)行方式、管廊等獨(dú)立區(qū)域采用聲控開啟、延時(shí)關(guān)閉的運(yùn)行方式；二是采用節(jié)能燈和LED 照明燈替代傳統(tǒng)的照明燈。 尤其是LED 燈具的使用，功率可下降至原燈具的一半以上，使用壽命一般為50 000 小時(shí)以上，是原燈具的8～10 倍。 考慮到成本因素，目前電廠采取的策略是逐步進(jìn)行更換和改造。 更換完成后電廠可減少大量的燈具備件，同時(shí)也節(jié)約了大量的管理和人力成本。

4.8 變頻節(jié)能改造

采用先進(jìn)的變頻技術(shù)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，達(dá)到節(jié)能的目的。 目前已對(duì)水處理廠的部分小型耗電轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行了改造，出于成本的考慮，目前大型設(shè)備還不具備升級(jí)改造條件。

5 后續(xù)改進(jìn)措施

通過以上的措施，節(jié)約了部分廠用電，取得了一定的成績(jī)，在增加發(fā)電量和節(jié)約廠用電的同時(shí)，還可減少部分運(yùn)行操作和設(shè)備維護(hù)。隨著CANDU6 核電機(jī)組的運(yùn)行，機(jī)組逐漸老化，傳熱效率下降，導(dǎo)致機(jī)組出力可能減少。 后續(xù)的改造方向主要有通過技術(shù)改造提高反應(yīng)堆功率、對(duì)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行變頻改造或優(yōu)化其運(yùn)行方式、對(duì)功率因素較低的電機(jī)增加就地補(bǔ)償裝置、對(duì)蒸汽發(fā)生器排污流量進(jìn)行再回收利用、 優(yōu)化部分定期試驗(yàn)和操作以減少設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、動(dòng)態(tài)控制廠房溫度以減少空調(diào)耗能、在廠區(qū)增加光伏發(fā)電等。 總之，降低廠用電，節(jié)能減排是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作。 電廠應(yīng)認(rèn)真開展節(jié)能評(píng)價(jià)工作，深挖潛力，集思廣益，使節(jié)能工作取得實(shí)效。