核電站循環水系統優化運行方式探究

　　隨著國家經濟與電力發展的需要，我國核電總裝機容量可能調整到6000萬kw以上。隨著核電裝機容量的迅速增加，考慮到核電機組一般帶基本負荷運行，其運行經濟性將成為重要研究課題。核電站循環水系統的優化運行，將有效提高凝汽器真空，從而使汽輪機出力增加，節約廠用電。根據AP1000核電機組的特點，探求機組不同負荷和循環水進口溫度下的循環水泵（簡稱循泵）編組運行方式，為機組今后的運行提供依據。
　　
　　一、凝汽器壓力計算

　　
　　二、AP1000核電機組熱力系統計算
　　
　　AP1000核電機組（l250MW級）熱力系統見圖1。熱力系統采用7段抽汽，汽水分離再熱器（MSR）為兩級再熱。高壓加熱器（高加）的疏水逐級自流至除氧器，3號、4號低壓加熱器（低加）疏水經疏水泵打人主凝結水管道，位于凝汽器喉部的1號、2號低加疏水逐級自流至凝汽器熱井。　　
　　由于回熱系統的不同，核電機組二回路熱力系統的計算比常規火電機組更為復雜，需要針對汽水分離器和再熱器進行單獨計算閉，得出汽水分離器的疏水份額和一級、二級再熱器所用的加熱蒸汽份額。　　
　　根據機組的熱力系統計算，結合式（4一6），可以得到熱力系統計算結果見表1。　　
　　三、循環水系統優化運行
　　
　　3.1優化運行分析
　　
　　在機組負荷和循環水溫一定的情況下，隨著循環水流量的增加，凝汽器真空提高，汽輪機的出力增加，但同時循泵的耗功亦隨之增多，抵償汽輪機出力增加的收益，使汽輪機的增發出力與循泵耗功之差達到zui大值的循環水流量稱*循環水流量，相應的凝汽器真空稱*真空困，而此時的循泵編組運行方式為*編組運行方式。對于循環水流量不能連續調節（即循泵動葉不可調）的機組，只能通過改變循泵的不同編組方式對循環水流量進行間斷調節。在此情況下，循環水系統優化運行的目標函數為：　　
　　式（7）目標函數求解的關鍵是確定不同循環水流量下機組出力的增值△Peo由于循環水流量的不連續性，在已知機組出力和循環水溫下，循泵的運行規則為：若多開或者少開1臺循泵時，應使△P＞0；否則，應當保持循泵運行臺數不變，從而使循環水系統達到經濟的運行狀態。
　　
　　在設備配置確定的條件下，循環水流量的變化將引起凝汽器真空變化，從而帶來機組出力的變化。因此，必須基于凝汽器真空和機組熱力系統的變工況計算，確定循環水流量變化對機組出力的影響。
　　
　　3.2循環水系統*運行方式計算
　　
　　結合凝汽器壓力及AP1000核電機組熱力系統的計算方法，可進行循環水系統*運行方式的計算：在不同的循環水溫下，首先選定機組負荷，計算出主蒸汽流量，再按照主蒸汽流量，改變循泵運行臺數，計算出機組相應的出力，得出△P。然后改變機組負荷，重復計算得出一系列的△P，而△P=0的點，即為循泵運行臺數的切換點。
　　
　　圖2為循環水流量不變條件下，凝汽器壓力隨著機組負荷和循環水溫的變化曲線。從圖2中看出，凝汽器壓力隨著機組負荷和循環水溫的增加而升高，特別是在循環水溫比較高時，凝汽器壓力增加幅度越來越大，真空變差，將嚴重影響機組的出力。因此，必須通過多開循泵臺數來增大循環水流量，改善凝汽器真空，提高汽輪機出力。　　
　　圖3為3臺循泵比2臺循泵運行時的汽輪機出力增值。從圖3中看出，當循環水溫、機組負荷較低時，運行3臺循泵提高真空而獲得的汽輪機出力增值不足以抵消循泵本身的耗功值，在這種情況下，機組只需要運行2臺循泵。在冷卻水溫較高、機組負荷較大時，運行3臺循泵比2臺循泵獲得汽輪機出力增值較大，而且隨著循環水溫以及機組負荷的升高，此時運行3臺循泵能夠顯著提高全廠經濟性。　　
　　圖4給出了在機組不同負荷、循環水溫下循泵的優化運行區域。從圖4中看出，在機組負荷較低以及循環水溫較低時，只需2臺循泵運行；在機組負荷較大以及循環水溫較高時，需要3臺循泵運行。　　
　　3.3計算方法合理性驗證
　　
　　為了驗證本文計算方法的合理性，通過計算得到了機組在不同負荷下主蒸汽流量和熱耗率的計算值，并且與設計值進行了比較（表2）。從表2中數據看出，在40%-100％機組負荷范圍內，計算值和設計值的誤差均小于1％。，從而可以驗證計算方法的合理性。　　
　　四、結語
　　
　　針對APl000核電站1250MW機組熱力系統特點，給出了熱力系統計算的方法，在此基礎上結合凝汽器壓力的計算，得出了該機組循環水系統*運行方式的計算方法和循環水系統優化運行區域圖，對于AP1000核電機組循環水系統優化運行具有指導作用。