AP1000核電站1250MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行研究邵樹(shù)峰中國(guó)電能成套設(shè)備有限公司,北京100011[摘要]凝汽器真空是影響機(jī)組出 力的主要因素之一,它主要取決于凝汽器與循環(huán)水的參數(shù)。.在不同循環(huán)水進(jìn)口溫度條件下,合理改變循環(huán)水流量是維持凝汽器真空的有效辦法。對(duì)于循環(huán)水流量不連續(xù)變化的循環(huán)水系統(tǒng),確定其在機(jī)組不同負(fù)荷和循環(huán)水進(jìn)口溫度下最經(jīng)濟(jì)的循環(huán)水泵編組運(yùn)行方式,對(duì)電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。針對(duì)國(guó)內(nèi)AP1000核電機(jī)組,結(jié)合該機(jī)組熱力系統(tǒng)的特殊性,以變工況計(jì)算為基礎(chǔ),依據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,確定了在機(jī)組不同負(fù)荷和循環(huán)水進(jìn)口溫度下循環(huán)水系統(tǒng)的最佳運(yùn)行方式,為機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行提供了依據(jù)。[關(guān)鍵詞] AP1000核電站;1 250 MW;循環(huán)水系統(tǒng);熱力系統(tǒng);運(yùn)行優(yōu)化[中圖分類(lèi)號(hào)] TK264. 1[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] E[文章編號(hào)] 1002 - 3364<(2010)11 - 0065 -04[DOI編號(hào)] 10. 3969/j. issn. 1002 - 3364.2010.11. 065STUDY ON OPERATION OPTIMIZATION OF CIRCULATING WATERSYSTEM FOR 1 250 MW In AP1000 NUCLEAR POWER PLANTSHAO ShufengChina Electrie Energy Complete Set Equipment Co Ltd, Bejing 100011 ,PRCAbstract: The vacuum in condenser is one of the factors affecting the output capacity of unit, the saidvacuum depends mainly on the parameters of condenser and circulating water. An effective method formaintaining the vacuum in condenser is to change the flow rate of circulating water according to its dif-ferent inlet temperature. For the circulating water system, where the flow rate of circulating water can't be continuously changed,it is necessary to optimize the grouping operation of circulating water pumps電發(fā)at various loads of unit and at different inlet temperature of circulating water , and this has important技significance for economic operation of the power plant. Directing against the AP1000 nuclear power u-nit at home, combined with specialities of the thermodynamic system for said unit, the optimal opera-tion mode of circulating water system at different load of unit and different inlet temperature of the cir-culating water has been determined on the basis of calculation for variable operating conditions , and熱based on the mathematical model of circulating water system optimization, providing basis for opera-tion optimization of the unit.中國(guó)煤化工作者簡(jiǎn)介:邵樹(shù)峰(1979-),山東秦安人,博士,畢業(yè)于 西安交通大學(xué)熱能工程專業(yè),現(xiàn)為,HCNMHG采購(gòu)與合同管理工首師。E- mail: shaoshufeng@cpcec. com65Key words: circulating water system;operation optimization;AP1000 nuclear power plant;1 250 MW;thermodynamic system截至2008年底我國(guó)核電總裝機(jī)容量為885萬(wàn)循環(huán)水出口溫度,C;Otw為循環(huán)水在凝汽器中的溫kW,占全國(guó)電力總裝機(jī)容量的1. 11%,而火電總裝機(jī).升,C，Ot. =tm-tml ;δ, 為凝汽器的傳熱端差,C,8容量所占比例高達(dá)75. 87%。對(duì)煤炭的高度依賴給=t。-tn●工業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)輸和節(jié)能減排帶來(lái)巨大的壓力,發(fā)展核電根據(jù)凝汽器熱量平衡方程,循環(huán)水溫升:已成為優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、保證能源安全、改善環(huán)境的(2優(yōu)先選擇。根據(jù)參考文獻(xiàn)[2],到2020年我國(guó)核電運(yùn)行裝機(jī)容量爭(zhēng)取達(dá)到4 000萬(wàn)kW。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)與式中:D。為進(jìn)人凝汽器的汽輪機(jī)排汽流量,kg/s;G.電力發(fā)展的需要,這一規(guī)模還可能調(diào)整到6000萬(wàn)kW為循環(huán)水流量,kg/s;qn為1 kg排汽在凝汽器中的凝以上。結(jié)放熱量,kJ/kg;cw為循環(huán)水的比熱容, kJ/(kg隨著核電裝機(jī)容量的迅速增加,考慮到核電機(jī)組般帶基本負(fù)荷運(yùn)行,其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性將成為重要研究根據(jù)傳熱方程,凝汽器傳熱端差:課題。核電站循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行,將有效提高凝δ.=(n-lun)exp(- C.G)(3)汽器真空,從而使汽輪機(jī)出力增加，節(jié)約廠用電。根據(jù)式中:k為凝汽器傳熱系數(shù)，kW/(m. C);F。為凝汽AP1000核電機(jī)組的特點(diǎn),探求機(jī)組不同負(fù)荷和循環(huán)器傳熱面積,m’。水進(jìn)口溫度下最經(jīng)濟(jì)的循環(huán)水泵(簡(jiǎn)稱循泵)編組運(yùn)行方式,為機(jī)組今后的運(yùn)行提供依據(jù)。2AP1000核電機(jī)組熱力系統(tǒng)計(jì)算1凝汽器 壓力計(jì)算AP1000核電機(jī)組(1 250 MW級(jí))熱力系統(tǒng)見(jiàn)圖凝汽器真空由凝汽器壓力決定,而凝汽器壓力通1。熱力系統(tǒng)采用7段抽汽,汽水分離再熱器(MSR)過(guò)凝汽器的飽和水溫度來(lái)確定。凝汽器壓力pa所對(duì)為兩級(jí)再熱。高壓加熱器(高加)的疏水逐級(jí)自流至除氧器,3號(hào).4號(hào)低壓加熱器(低加)疏水經(jīng)疏水泵打人應(yīng)的飽和水溫度t。為間to=2w+Ot.+δ(1)主凝結(jié)水管道,位于凝汽器喉部的1號(hào)、2號(hào)低加疏水.式中,to為循環(huán)水進(jìn)口溫度(簡(jiǎn)稱循環(huán)水溫),C;in為逐級(jí)自流至凝汽器熱井。主蒸汽再熱蒸汽瓜缸低壓缸.發(fā)“汽水分離器再熱器電發(fā)生器技J h.tuhtytha白自白a.|i0自自由自自自中凝汽器壇⑦內(nèi)“中國(guó)煤化工圈1 AP1000 核電機(jī)維MYHCNMHG66由于回?zé)嵯到y(tǒng)的不同,核電機(jī)組二回路熱力系統(tǒng)OP=△P.-△P,(7)的計(jì)算比常規(guī)火電機(jī)組更為復(fù)雜,需要針對(duì)汽水分離式中:OP.是循環(huán)水流量增大引起的機(jī)組出力的增值，器和再熱器進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算[4] ,得出汽水分離器的疏水kW;OP,是循環(huán)水流量增大引起的循泵耗功增值，份額和一-級(jí)、二級(jí)再熱器所用的加熱蒸汽份額。kW。在不同循環(huán)水溫、流量及機(jī)組負(fù)荷下,△P最大根據(jù)汽水分離器和再熱器的能量平衡,可得:值曲線即為機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)最佳運(yùn)行曲線,相應(yīng)最優(yōu)a=n二Aa∞(4)編組運(yùn)行方式。式(7)目標(biāo)函數(shù)求解的關(guān)鍵是確定不同循環(huán)水流at =中二=aa(5)量下機(jī)組出力的增值△P..由于循環(huán)水流量的不連續(xù)h'- Thl性,在已知機(jī)組出力和循環(huán)水溫下,循泵的運(yùn)行規(guī)則hn二hlag(6)為:若多開(kāi)或者少開(kāi)1臺(tái)循泵時(shí),應(yīng)使0P>0;否則,應(yīng)ho- The .式中:aman、anavah分別為汽水分離器疏水份額.一當(dāng)保持循泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)不變,從而使循環(huán)水系統(tǒng)達(dá)到經(jīng)級(jí)、二級(jí)再熱器加熱蒸汽份額和再熱蒸汽份額;hs、hw、濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。htl、ht、h'、ho分別為五段抽汽、汽水分離器出口蒸在設(shè)備配置確定的條件下,循環(huán)水流量的變化將汽、一級(jí)、二級(jí)再熱器出口蒸汽及加熱蒸汽的比焓值,.引起凝汽器真空變化,從而帶來(lái)機(jī)組出力的變化。因kJ/kg;Z.、動(dòng)分別為汽水分離器.一 級(jí)、二級(jí)再熱此,必須基于凝汽器真空和機(jī)組熱力系統(tǒng)的變工況計(jì)器疏水比焓值,kJ/kg.算,確定循環(huán)水流量變化對(duì)機(jī)組出力的影響。根據(jù)機(jī)組的熱力系統(tǒng)計(jì)算[5] ,結(jié)合式(4)~(6),可以得到熱力系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1.3.2循環(huán)水系 統(tǒng)最佳運(yùn)行方式計(jì)算結(jié)合凝汽器壓力及AP1000核電機(jī)組熱力系統(tǒng)的表1熱力系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果計(jì)算方法,可進(jìn)行循環(huán)水系統(tǒng)最佳運(yùn)行方式的計(jì)算:在項(xiàng)目水側(cè)焓升η汽側(cè)放熱量q; 疏水放熱量2;抽汽份額不同的循環(huán)水溫下,首先選定機(jī)組負(fù)荷,計(jì)算出主蒸汽/kJ.kg-' /kJ. kg~/kJ. kg-'流量,再按照主蒸汽流量，改變循泵運(yùn)行臺(tái)數(shù),計(jì)算出1號(hào)160.71 921.9157. 10.048 18機(jī)組相應(yīng)的出力,得出△P.然后改變機(jī)組負(fù)荷,重復(fù)2號(hào)64.31 594. 30. 024 19計(jì)算得出一系列的△P,而OP=0的點(diǎn),即為循泵運(yùn)行加3號(hào)119. 72298.2.143. 40.032 60臺(tái)數(shù)的切換點(diǎn)。器4號(hào)1132293.1.0.032 78.6號(hào)107.51 747.4100.40.049 06圖2為循環(huán)水流量不變條件下,凝汽器壓力隨著7號(hào)116.81 784.900.057 34機(jī)組負(fù)荷和循環(huán)水溫的變化曲線。從圖2中看出,凝174.11 953. 7204.10. 061 88汽器壓力隨著機(jī)組負(fù)荷和循環(huán)水溫的增加而升高,特ax-0.091 66;0h1=0. 047 85$aha=0. 026 96別是在循環(huán)水溫比較高時(shí),凝汽器壓力增加幅度越來(lái).越大,真空變差,將嚴(yán)重影響機(jī)組的出力。因此,必須3循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行通過(guò)多開(kāi)循泵臺(tái)數(shù)來(lái)增大循環(huán)水流量,改善凝汽器真空,提高汽輪機(jī)出力。發(fā)3.1 優(yōu)化運(yùn)行分析10在機(jī)組負(fù)荷和循環(huán)水溫一定的情況下，隨著循環(huán)些水流量的增加,凝汽器真空提高,汽輪機(jī)的出力增加，云但同時(shí)循泵的耗功亦隨之增多,抵償汽輪機(jī)出力增加的收益,使汽輪機(jī)的增發(fā)出力與循泵耗功之差達(dá)到最勢(shì)大值的循環(huán)水流量稱最佳循環(huán)水流量,相應(yīng)的凝汽器真空稱最佳真空[0，而此時(shí)的循泵編組運(yùn)行方式為最備宮優(yōu)編組運(yùn)行方式。對(duì)于循環(huán)水流量不能連續(xù)調(diào)節(jié)(即中國(guó)煤化工循泵動(dòng)葉不可調(diào))的機(jī)組,只能通過(guò)改變循泵的不同編TYHCN M H G1200 1400組方式對(duì)循環(huán)水流量進(jìn)行間斷調(diào)節(jié)。在此情況下,循P。/MW環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)函數(shù)為:圍2凝汽器壓力隨機(jī)組 負(fù)荷和循環(huán)水溫的變化7圖3為3臺(tái)循泵比2臺(tái)循泵運(yùn)行時(shí)的汽輪機(jī)出力了機(jī)組在不同負(fù)荷下主蒸汽流量和熱耗率的計(jì)算值，增值。從圖3中看出,當(dāng)循環(huán)水溫、機(jī)組負(fù)荷較低時(shí)，并且與設(shè)計(jì)值進(jìn)行了比較(表2)。從表2中數(shù)據(jù)看運(yùn)行3臺(tái)循泵提高真空而獲得的汽輪機(jī)出力增值不足出,在40%~100%機(jī)組負(fù)荷范圍內(nèi),計(jì)算值和設(shè)計(jì)值以抵消循泵本身的耗功值,在這種情況下,機(jī)組只需要的誤差均小于1%o,從而可以驗(yàn)證計(jì)算方法的合理性。運(yùn)行2臺(tái)循泵。在冷卻水溫較高、機(jī)組負(fù)荷較大時(shí),運(yùn)行3臺(tái)循泵比2臺(tái)循泵獲得汽輪機(jī)出力增值較大,而表2不同負(fù)荷下主蒸汽流和熱耗率設(shè)計(jì)值和計(jì)算值的比較且隨著循環(huán)水溫以及機(jī)組負(fù)荷的升高，此時(shí)運(yùn)行3臺(tái)功率/MW主蒸汽流量/t.h-T熱耗率/k小.(kW.h)-T設(shè)計(jì)值計(jì)算值循泵能夠顯著提高全廠經(jīng)濟(jì)性。1253. 06 799. 06 799.79 811.69 810.81 127.76 107.56 108.19 936. 69 936. 8939.85 093. 35 089. 110 175.810168. 7626.53461. 83 463.510 820.410 825.7501.22 826. 02 825.011 261.011 256. 8最大相對(duì)0.080.07偏差/%4結(jié)語(yǔ)4005000080001012001300P/MW針對(duì)AP1000核電站1 250 MW機(jī)組熱力系統(tǒng)特圈3 3臺(tái)循泵比2臺(tái)循泵運(yùn)行時(shí)汽輪機(jī)出力增值點(diǎn),給出了熱力系統(tǒng)計(jì)算的方法,在此基礎(chǔ)上結(jié)合凝汽器壓力的計(jì)算,得出了該機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)最佳運(yùn)行方圖4給出了在機(jī)組不同負(fù)荷、循環(huán)水溫下循泵的式的計(jì)算方法和循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行區(qū)域圖,對(duì)于優(yōu)化運(yùn)行區(qū)域。從圖4中看出,在機(jī)組負(fù)荷較低以及AP1000核電機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行具有指導(dǎo)作循環(huán)水溫較低時(shí),只需2臺(tái)循泵運(yùn)行;在機(jī)組負(fù)荷較大用。以及循環(huán)水溫較高時(shí),需要3臺(tái)循泵運(yùn)行。[參考文獻(xiàn)]1300-1 200F3臺(tái)循泵運(yùn)行區(qū)域[1] 中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì).2008年全國(guó)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)快報(bào)一1 100覽表[R].2008.3I000[2] 國(guó)家發(fā)改委.《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》(2005 - 2020年)900[R]. 2007.oof[3] 林萬(wàn)超.火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論[M].西安:西安交通大[2臺(tái)循泉運(yùn)行區(qū)域oo學(xué)出版社,1994.發(fā)502 610141822630[4] 楊豫森,嚴(yán)俊杰,劉立成,等.壓水堆核電機(jī)組二回路熱力6.n/'系統(tǒng)計(jì)算的研究[J].熱能動(dòng)力工程,2004,19(1) :25 - 28.技團(tuán)4循泵的優(yōu)化運(yùn)行區(qū)域[5] 嚴(yán)俊杰,等.發(fā)電廠熱力系統(tǒng)及設(shè)備[M].西安:西安交通術(shù)大學(xué)出版社,2003.壇6] 崔修強(qiáng),馮仁海.300 MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行方式3.3計(jì)算方法合 理性驗(yàn)證的研究[J].江西電力,2005 ,29(4);1-5. .為了驗(yàn)證本文計(jì)算方法的合理性,通過(guò)計(jì)算得到勢(shì)第發(fā)39 電中國(guó)煤化工歡迎訂閱”1歡迎投稿HCNMH(后廣告明068