核電站循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方式探究

　　隨著國家經(jīng)濟(jì)與電力發(fā)展的需要，我國核電總裝機(jī)容量可能調(diào)整到6000萬kw以上。隨著核電裝機(jī)容量的迅速增加，考慮到核電機(jī)組一般帶基本負(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，將有效提高凝汽器真空，從而使汽輪機(jī)出力增加，節(jié)約廠用電。根據(jù)AP1000核電機(jī)組的特點(diǎn)，探求機(jī)組不同負(fù)荷和循環(huán)水進(jìn)口溫度下的循環(huán)水泵（簡稱循泵）編組運(yùn)行方式，為機(jī)組今后的運(yùn)行提供依據(jù)。
　　
　　一、凝汽器壓力計(jì)算

　　
　　二、AP1000核電機(jī)組熱力系統(tǒng)計(jì)算
　　
　　AP1000核電機(jī)組（l250MW級）熱力系統(tǒng)見圖1。熱力系統(tǒng)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(jīng)疏水泵打人主凝結(jié)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?zé)嵯到y(tǒng)的不同，核電機(jī)組二回路熱力系統(tǒng)的計(jì)算比常規(guī)火電機(jī)組更為復(fù)雜，需要針對汽水分離器和再熱器進(jìn)行單獨(dú)計(jì)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(jù)機(jī)組的熱力系統(tǒng)計(jì)算，結(jié)合式（4一6），可以得到熱力系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果見表1。　　
　　三、循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行
　　
　　3.1優(yōu)化運(yùn)行分析
　　
　　在機(jī)組負(fù)荷和循環(huán)水溫一定的情況下，隨著循環(huán)水流量的增加，凝汽器真空提高，汽輪機(jī)的出力增加，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zui大值的循環(huán)水流量稱*循環(huán)水流量，相應(yīng)的凝汽器真空稱*真空困，而此時(shí)的循泵編組運(yùn)行方式為*編組運(yùn)行方式。對于循環(huán)水流量不能連續(xù)調(diào)節(jié)（即循泵動葉不可調(diào)）的機(jī)組，只能通過改變循泵的不同編組方式對循環(huán)水流量進(jìn)行間斷調(diào)節(jié)。在此情況下，循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)函數(shù)為：　　
　　式（7）目標(biāo)函數(shù)求解的關(guān)鍵是確定不同循環(huán)水流量下機(jī)組出力的增值△Peo由于循環(huán)水流量的不連續(xù)性，在已知機(jī)組出力和循環(huán)水溫下，循泵的運(yùn)行規(guī)則為：若多開或者少開1臺循泵時(shí)，應(yīng)使△P＞0；否則，應(yīng)當(dāng)保持循泵運(yùn)行臺數(shù)不變，從而使循環(huán)水系統(tǒng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。
　　
　　在設(shè)備配置確定的條件下，循環(huán)水流量的變化將引起凝汽器真空變化，從而帶來機(jī)組出力的變化。因此，必須基于凝汽器真空和機(jī)組熱力系統(tǒng)的變工況計(jì)算，確定循環(huán)水流量變化對機(jī)組出力的影響。
　　
　　3.2循環(huán)水系統(tǒng)*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)的計(jì)算方法，可進(jìn)行循環(huán)水系統(tǒng)*運(yùn)行方式的計(jì)算：在不同的循環(huán)水溫下，首先選定機(jī)組負(fù)荷，計(jì)算出主蒸汽流量，再按照主蒸汽流量，改變循泵運(yùn)行臺數(shù)，計(jì)算出機(jī)組相應(yīng)的出力，得出△P。然后改變機(jī)組負(fù)荷，重復(fù)計(jì)算得出一系列的△P，而△P=0的點(diǎn)，即為循泵運(yùn)行臺數(shù)的切換點(diǎn)。
　　
　　圖2為循環(huán)水流量不變條件下，凝汽器壓力隨著機(jī)組負(fù)荷和循環(huán)水溫的變化曲線。從圖2中看出，凝汽器壓力隨著機(jī)組負(fù)荷和循環(huán)水溫的增加而升高，特別是在循環(huán)水溫比較高時(shí)，凝汽器壓力增加幅度越來越大，真空變差，將嚴(yán)重影響機(jī)組的出力。因此，必須通過多開循泵臺數(shù)來增大循環(huán)水流量，改善凝汽器真空，提高汽輪機(jī)出力。　　
　　圖3為3臺循泵比2臺循泵運(yùn)行時(shí)的汽輪機(jī)出力增值。從圖3中看出，當(dāng)循環(huán)水溫、機(jī)組負(fù)荷較低時(shí)，運(yùn)行3臺循泵提高真空而獲得的汽輪機(jī)出力增值不足以抵消循泵本身的耗功值，在這種情況下，機(jī)組只需要運(yùn)行2臺循泵。在冷卻水溫較高、機(jī)組負(fù)荷較大時(shí)，運(yùn)行3臺循泵比2臺循泵獲得汽輪機(jī)出力增值較大，而且隨著循環(huán)水溫以及機(jī)組負(fù)荷的升高，此時(shí)運(yùn)行3臺循泵能夠顯著提高全廠經(jīng)濟(jì)性。　　
　　圖4給出了在機(jī)組不同負(fù)荷、循環(huán)水溫下循泵的優(yōu)化運(yùn)行區(qū)域。從圖4中看出，在機(jī)組負(fù)荷較低以及循環(huán)水溫較低時(shí)，只需2臺循泵運(yùn)行；在機(jī)組負(fù)荷較大以及循環(huán)水溫較高時(shí)，需要3臺循泵運(yùn)行。　　
　　3.3計(jì)算方法合理性驗(yàn)證
　　
　　為了驗(yàn)證本文計(jì)算方法的合理性，通過計(jì)算得到了機(jī)組在不同負(fù)荷下主蒸汽流量和熱耗率的計(jì)算值，并且與設(shè)計(jì)值進(jìn)行了比較（表2）。從表2中數(shù)據(jù)看出，在40%-100％機(jī)組負(fù)荷范圍內(nèi)，計(jì)算值和設(shè)計(jì)值的誤差均小于1％。，從而可以驗(yàn)證計(jì)算方法的合理性。　　
　　四、結(jié)語
　　
　　針對APl000核電站1250MW機(jī)組熱力系統(tǒng)特點(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)*運(yùn)行方式的計(jì)算方法和循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行區(qū)域圖，對于AP1000核電機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行具有指導(dǎo)作用。