加熱器端差變化對1 000 MW核電機組熱經濟性影響分析

周 楠，袁 猛，崔春暉

（1.中國核電工程有限公司，北京 100840；2.東北電力大學，吉林 吉林 132012）

加熱器端差變化對1 000 MW核電機組熱經濟性影響分析

周 楠1，袁 猛2，崔春暉2

（1.中國核電工程有限公司，北京 100840；2.東北電力大學，吉林 吉林 132012）

利用等效熱降法計算某1 000 MW壓水堆核電機組二回路熱力系統設計工況下的實際循環熱效率和熱耗率，并分析設計工況下各表面式加熱器端差變化對機組熱經濟性的影響，為機組經濟運行提供理論指導。

1 000 MW核電機組；加熱器端差；熱效率；熱耗率；等效熱降

截至2014年底，污染物排放較大的化石燃料電廠所占比重高達67.4%，隨著節能減排力度的不斷加大，核電技術的發展將越來越快。根據2014年底統計，我國核電在役裝機容量達1 988萬kW，核電發電設備平均利用小時數為7 489 h，根據 《核電中長期發展規劃》，到2020年我國核電在役裝機容量將達到4 000萬kW，研究核電機組運行經濟性對節能具有重要意義。

目前，針對火電機組熱經濟性分析的研究比較廣泛［1-3］，而針對壓水堆核電機組二回路熱力系統熱經濟性研究主要集中于計算方法［4-6］，對其運行時設備參數變化或回熱系統變化對機組經濟性的影響研究較少。研究在役機組系統或設備變化對機組熱經濟性的影響，有助于改善機組經濟性，提高機組運行水平。

1 機組設計工況原始資料

某1 000 MW壓水堆核電機組二回路熱力系統如圖1所示，其設計工況下計算所需原始參數如表1-表3所示。

計算用其它參數：給水泵出口壓力為 6.27 MPa；給水泵焓升為7.495 kJ／kg；凝結水泵出口壓力為2.943 MPa；給水泵效率為0.81；汽輪機機械效率為0.99；發電機效率為0.99；小汽輪機排汽壓力為0.008 2 MPa；排汽焓值為2 340.5 kJ／kg；機械效率為0.95；小汽輪機用汽份額為0.016 3。

2 計算過程

2.1 等效熱降法相關參數計算

結合某1 000 MW壓水堆核電機組二回路熱力系統圖并根據等效熱降法計算規定，對回熱抽汽在加熱器中的放熱量qj、疏水在加熱器中的放熱量rj和給水在加熱器中的焓升τj進行計算，結果如表4所示。

2.2 抽汽等效焓降及抽汽效率計算

抽汽等效焓降計算公式如下：

圖1 1 000 MW壓水堆核電機組二回路熱力系統

表1 機組運行初、終參數和再熱蒸汽參數

表2 整理后的回熱系統參數

表3 軸封蒸汽參數

表4 qj、rj和τj計算結果 kJ／kg

式中 Hj——j級抽汽等效焓降，kJ／kg；

hj——j級抽汽焓值，kJ／kg；

hc——排汽焓值，kJ／kg；

Ar——r級給水在加熱器內吸熱量，kJ／kg；

qr——r級抽汽在加熱器內放熱量，kJ／kg；

Hr——r級抽汽等效焓降，kJ／kg。

抽汽效率計算公式如下：

式中 ηj——j級抽汽效率，%；

qj——j級抽汽在加熱器內放熱量，kJ／kg。

計算結果如表5所示。

2.3 新蒸汽等效熱降及循環熱效率計算

新蒸汽等效熱降計算公式如下：

式中 Hgr——新蒸汽毛等效熱降，kJ／kg；

h0——新蒸汽焓值，kJ／kg；

qrh——再熱蒸汽吸熱量，kJ／kg；

τj——給水在j級加熱器內吸熱量，kJ／kg。

式中 H——新蒸汽凈等效熱降，kJ／kg；

∑Π——輔助成分做功損失，kJ／kg。

工質循環吸熱量計算公式如下：

式中

q——工質循環吸熱量，kJ／kg；

αrh——再熱蒸汽份額，%；

hfw——給水焓值，kJ／kg。

實際循環熱效率計算公式如下：

計算結果如表6所示。

表6 H、q及ηi計算結果

2.4 表面式加熱器端差增大對機組經濟性影響

在分析某級表面式加熱器端差增大對機組經濟性的影響時，認為其它加熱器端差不變，j級加熱器端差增大時，會引起j級和 （j＋1）級給水焓升，從而引起新蒸汽等效熱降變化，同時加熱器端差變化還會引起循環吸熱量變化。

加熱器端差變化引起的新蒸汽等效熱降變化計算公式如下：

式中 ΔH——端差變化引起的新蒸汽等效熱降變

化，kJ／kg；

Δτj——端差變化引起的給水焓升，kJ／kg。

加熱器端差變化引起循環吸熱量變化計算公式如下：

式中 Δq——加熱器端差變化引起的循環吸熱量變化，kJ／kg；

hfw′——端差變化后的給水焓值，kJ／kg；

αrh′——端差變化后的再熱蒸汽份額。

加熱器端差變化引起的實際循環熱效率變化計算公式如下：

加熱器端差變化引起的機組熱耗率變化計算公式如下：

式中 Δq0——加熱器端差變化引起機組熱耗率的絕對變化量，kJ／kWh；

q0——機組熱耗率，kJ／kWh。以加熱器端差增大1℃為例，計算結果如表7所示。

表7 表面式加熱器端差增大對機組熱經濟性影響計算結果

由表7可見，機組運行中表面式加熱器端差增大會引起機組實際循環熱效率下降，機組熱耗率增加，熱經濟性下降。其中3、4號加熱器端差增大對機組經濟性影響較大，運行時要尤其注意控制這2級加熱器的端差變化。

3 結論

a. 由于核電機組二回路蒸汽初參數低 （5.88 MPa，274.3℃），對于1 000 MW機組，實際循環熱效率僅有34.82%，熱耗率高達10 548.81 kJ／kWh。

b. 機組運行時加熱器端差增大引起機組實際循環熱效率下降，機組熱耗率增加，熱經濟性下降，運行中應盡量保持加熱器端差接近設計值。

c.3號表面式加熱器端差增大對機組經濟性影響最大，端差每增大1℃，引起熱效率相對下降0.059 5%，熱耗率增加6.28 kJ／kWh。

［1］ 楊劍永，張 敏，周 亮.國產600 MW汽輪機經濟性分析［J］.東北電力技術，2006，27（8）：6-8.

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［3］ 胡思科，邢嬌嬌.耗差分析法在電站機組能耗分析中的應用［J］.東北電力技術，2014，35（4）：37-39.

［4］ 嚴俊杰，李運澤，林萬超.壓水堆核電機組二回路定量分析方法的研究 ［J］.西安交通大學學報，2000，64（5）：19-23.

［5］ 王 虎，奇光才，李少華，等.基于壓水堆核電機組等效熱降法的改進算法 ［J］.核動力工程，2011，32（5）：80-82.

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Heat Economy Influence Analysis of Terminal Temperature Difference of Heater on 1 000 MW Nuclear Power Unit

ZHOU Nan1，YUAN Meng2，CUI Chun?hui2
（1.China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd.，Beijing 100840，China；2.Northeast Dianli University，Jilin，Jilin 132012，China）

This paper studies and calculates the actual cycle efficiency and heat rate of the secondary circuit thermodynamic system of 1 000 MW PWR nuclear power plant under design conditions by using equivalent enthalpy drop method.Heat economy of the unit influ?enced by the terminal temperature difference of surface heaters under design conditions are analyzed，which supply theoretical direction on the economical operation of the unit.

1 000 MW nuclear power unit；Terminal temperature difference of heater；Thermal efficiency；Heat rate；Equivalent enthalpy drop

TK263

A

1004-7913（2015）11-0046-03

周 楠 （1989—），女，碩士，助理工程師，主要從事核電設備采購工作。

2015-08-21）