某核电机组冬夏季工况热力浅析和提高电站经济效益方法的研究    

某核电机组冬夏季工况热力浅析和提高电站经济效益方法的研究    

沈斌      ,         

中核核电运行管理有限公司对外服务处  浙江 嘉兴  314300  

摘要:某核电机组根据海水温度的不同分成冬季工况和夏季工况，两种工况各有特点。提高核电站经济效益，可以通过运行和管理两个方面的改进。本文通过分析冬夏季工况不同特点并引述了几种提出提高电站经济效益的方法。

关键词：冬夏季；效率；经济效益

一、某核电机组热力系统综述

核电厂的热力系统包括反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、凝汽器、加热器以及相关的泵、阀门和管道。以下是典型的核电厂热力系统简图（见图1.1）：

图1.1  典型的核电厂热力系统简图

该核电站所处地理位置，气候属于亚热带湿润气候，四季分明。所以冬夏季工况有很大区别，冬季工况海水温度较低，机组可以维持足够的真空来满负荷发电；夏季工况则受限于海水温度过高，只能以较低的功率发电。

二、该核电机组冬夏季工况热力分析

在作分析时，时间上取1h进行计算。以下是具体计算方法：

1、反应堆释热Qa1

Qa1=Pa*t（Pa是核功率MW/h，t是时间h）

2、蒸汽发生器二次侧吸收的热量Qc1

Qc1=(hz’’-hg)*mg (mg是给水质量流量，hz’’是给水变蒸汽的焓，hz’是蒸汽发生器的水在饱和温度下的焓，hg是给水进蒸汽发生器前的焓)

3、汽轮机做功W

W=(hj-hg+hd-hn)*mw(hj是汽机调节级前蒸汽的焓，hg是汽轮机高压缸出口焓，hd是低压缸入口焓，hn是低压缸出口焓，mw是汽机蒸汽质量流量)

4、一二回路能量转换效率n1

n1=Q1/Qc1

    5、电站综合效率n

n=We/Qa1

具体数据和计算结果详见表2.1

表2.1  核电站冬夏季工况对比及计算结果

从上表不难看出，夏季工况下机组效率明显低于冬季工况下机组的，这个主要原因是由于夏季海水温度较高冷却效果较差，使得凝汽器真空较低，从而凝汽器中饱和温度较高，造成汽轮机中总的焓降减少，热量损失增大。

夏季工况下需要冷却的工作量大增，使得厂用电率大幅度提高，从一定程度上限制了汽机出力。所以冬夏季工况特点主要区别就是：夏季工况下机组自身耗电率上升，机组出力下降，电站综合效率有所降低。

三、关于计算误差产生原因的分析以及机组效率的修正

1、主系统及二回路各管道散热

该机组现在一回路管道所采用的保温材料是核级硅酸盐制品，二回路采用的保温材料是复合硅酸盐。在技术文件中规定保温层外侧壁温不超过T2=50度，一二回路主管道蒸汽或冷却剂温度平均为T1=280度左右，导热系数q=0.08~0.1W/m2 ℃，保温层厚度l=80mm。所以：管道单位面积总的散热损失Qs=q*（T1-T2）/l=0.09*(280-50)\0.08=258.75W

2、运行期间各阀门泄漏以及正常疏水引起的热量损失。

3、各种泵对系统的加热。这类泵中，尤其是比较大的泵，如主泵、主给水泵、凝结水泵等对介质有一定的加热效果，这部分热量也会带来一定的损失。

4、在进行计算时由于每一段抽气量不是很清楚，只能够按设计参数进行大致的估算。

5、高低压缸实际排出蒸汽的干度难以确定，只能以设计参数进行计算。

综合以上因素以及其它因素的影响，大致有2%左右的误差，最终计算的效率大约要减少2%左右，一二回路热转换效率n1大约为夏季35.68%，冬季37.25%。综合效率由于在计算时采用的是最终电功率，已经包含了所有能量的损失。

从宏观来看，电厂的效率并不是很高，这主要是由于技术原因的限制所引起的，如果能够优化目前电厂的运行方式以及管理方式，那么提高电站的经济效益也不是不可能的。

四、提高核电厂经济效益方法的研究

1、核电厂经济性评价指标

核电站也是正常的企业，必定有追求盈利的需要，因此建立科学的评价方法对核电站的发展有着重要的影响。管理层所关注的正是在核电站安全有保证的前提下，追求一定的经济效益。而经济效益的创造，不仅要依靠电站本身的发电情况，更要靠合理的运行方式和管理方式来提高电站的综合经济效益。

2、从管理方面提高核电站的经济效益

管理上主要是优化核燃料循环周期，如何延长核燃料的使用时间，增加燃耗深度，在核燃料采购、运输、安装等过程中采取最优化策略减少成本，优化大修计划，合理安排工作，缩短大修时间。充分激励员工，减少机组非计划停堆。要建立起充分的合理的管理制度，降低生产成本。

3、从运行方式提高核电站的经济效益

a、根据冬夏季运行工况的特点，合理升降功率，保证运行发电的最优化。由于夏季工况主要受制于海水温度的变化，所以在保证汽轮机合理调门极限的情况下，根据海水温度的变化和一回路平均温度的变化情况，酌情升降功率，既保证机组安全又能兼顾到经济效益。另外根据海水温度的变化，可以适当增减循环水泵的运行台数，减少厂用电。

b、改善电站预防性维修策略。现行的维修策略是根据设备手册所规定的预防维修周期进行，但是实际上一部分设备由于经常使用，会在未到预维的情况下提前出现缺陷，却得不得维修；另一部分设备则不经常使用，即使到了预维周期设备工况依然十分良好，无需维修，但由于预维对该设备进行了维修，实际上是增加了运行成本，另外维修工作本身也会造成设备的一些损坏，增大了风险成本。所以在这种情况下，采用SRCM方法对电站设备进行系统的分析，用规范化的逻辑决断方法，确定出针对各失效后果的最佳预防性对策，可以有效降低维修方面的经济成本。

c、根据核电厂废水废气利用特点，充分利用废水废气，减少电站的废水排放量，在保护环境的同时也减少了生产除盐水的成本。

d、对电站已经落后并存在明显缺陷的设备线路进行升级换代，不仅可以减少事故隐患也可以提高效率。

五、结论

1、核电厂由于明显的海水温度差异，使得汽机做功的能力在夏季受到限制，夏季工况在效率上明显低于冬季工况，而且厂用电率较高。

2、采用合理的运行和管理方式提高核电站的综合经济效益是可行的，也是必须的。

作者简介：沈斌（1987-），男，本科，工程师，研究方向：核电运行

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