加热器端差变化对1 000 MW核电机组热经济性影响分析

周 楠，袁 猛，崔春晖

（1.中国核电工程有限公司，北京 100840；2.东北电力大学，吉林 吉林 132012）

加热器端差变化对1 000 MW核电机组热经济性影响分析

周 楠1，袁 猛2，崔春晖2

（1.中国核电工程有限公司，北京 100840；2.东北电力大学，吉林 吉林 132012）

利用等效热降法计算某1 000 MW压水堆核电机组二回路热力系统设计工况下的实际循环热效率和热耗率，并分析设计工况下各表面式加热器端差变化对机组热经济性的影响，为机组经济运行提供理论指导。

1 000 MW核电机组；加热器端差；热效率；热耗率；等效热降

截至2014年底，污染物排放较大的化石燃料电厂所占比重高达67.4%，随着节能减排力度的不断加大，核电技术的发展将越来越快。根据2014年底统计，我国核电在役装机容量达1 988万kW，核电发电设备平均利用小时数为7 489 h，根据 《核电中长期发展规划》，到2020年我国核电在役装机容量将达到4 000万kW，研究核电机组运行经济性对节能具有重要意义。

目前，针对火电机组热经济性分析的研究比较广泛［1-3］，而针对压水堆核电机组二回路热力系统热经济性研究主要集中于计算方法［4-6］，对其运行时设备参数变化或回热系统变化对机组经济性的影响研究较少。研究在役机组系统或设备变化对机组热经济性的影响，有助于改善机组经济性，提高机组运行水平。

1 机组设计工况原始资料

某1 000 MW压水堆核电机组二回路热力系统如图1所示，其设计工况下计算所需原始参数如表1-表3所示。

计算用其它参数：给水泵出口压力为 6.27 MPa；给水泵焓升为7.495 kJ／kg；凝结水泵出口压力为2.943 MPa；给水泵效率为0.81；汽轮机机械效率为0.99；发电机效率为0.99；小汽轮机排汽压力为0.008 2 MPa；排汽焓值为2 340.5 kJ／kg；机械效率为0.95；小汽轮机用汽份额为0.016 3。

2 计算过程

2.1 等效热降法相关参数计算

结合某1 000 MW压水堆核电机组二回路热力系统图并根据等效热降法计算规定，对回热抽汽在加热器中的放热量qj、疏水在加热器中的放热量rj和给水在加热器中的焓升τj进行计算，结果如表4所示。

2.2 抽汽等效焓降及抽汽效率计算

抽汽等效焓降计算公式如下：

图1 1 000 MW压水堆核电机组二回路热力系统

表1 机组运行初、终参数和再热蒸汽参数

表2 整理后的回热系统参数

表3 轴封蒸汽参数

表4 qj、rj和τj计算结果 kJ／kg

式中 Hj——j级抽汽等效焓降，kJ／kg；

hj——j级抽汽焓值，kJ／kg；

hc——排汽焓值，kJ／kg；

Ar——r级给水在加热器内吸热量，kJ／kg；

qr——r级抽汽在加热器内放热量，kJ／kg；

Hr——r级抽汽等效焓降，kJ／kg。

抽汽效率计算公式如下：

式中 ηj——j级抽汽效率，%；

qj——j级抽汽在加热器内放热量，kJ／kg。

计算结果如表5所示。

2.3 新蒸汽等效热降及循环热效率计算

新蒸汽等效热降计算公式如下：

式中 Hgr——新蒸汽毛等效热降，kJ／kg；

h0——新蒸汽焓值，kJ／kg；

qrh——再热蒸汽吸热量，kJ／kg；

τj——给水在j级加热器内吸热量，kJ／kg。

式中 H——新蒸汽净等效热降，kJ／kg；

∑Π——辅助成分做功损失，kJ／kg。

工质循环吸热量计算公式如下：

式中

q——工质循环吸热量，kJ／kg；

αrh——再热蒸汽份额，%；

hfw——给水焓值，kJ／kg。

实际循环热效率计算公式如下：

计算结果如表6所示。

表6 H、q及ηi计算结果

2.4 表面式加热器端差增大对机组经济性影响

在分析某级表面式加热器端差增大对机组经济性的影响时，认为其它加热器端差不变，j级加热器端差增大时，会引起j级和 （j＋1）级给水焓升，从而引起新蒸汽等效热降变化，同时加热器端差变化还会引起循环吸热量变化。

加热器端差变化引起的新蒸汽等效热降变化计算公式如下：

式中 ΔH——端差变化引起的新蒸汽等效热降变

化，kJ／kg；

Δτj——端差变化引起的给水焓升，kJ／kg。

加热器端差变化引起循环吸热量变化计算公式如下：

式中 Δq——加热器端差变化引起的循环吸热量变化，kJ／kg；

hfw′——端差变化后的给水焓值，kJ／kg；

αrh′——端差变化后的再热蒸汽份额。

加热器端差变化引起的实际循环热效率变化计算公式如下：

加热器端差变化引起的机组热耗率变化计算公式如下：

式中 Δq0——加热器端差变化引起机组热耗率的绝对变化量，kJ／kWh；

q0——机组热耗率，kJ／kWh。以加热器端差增大1℃为例，计算结果如表7所示。

表7 表面式加热器端差增大对机组热经济性影响计算结果

由表7可见，机组运行中表面式加热器端差增大会引起机组实际循环热效率下降，机组热耗率增加，热经济性下降。其中3、4号加热器端差增大对机组经济性影响较大，运行时要尤其注意控制这2级加热器的端差变化。

3 结论

a. 由于核电机组二回路蒸汽初参数低 （5.88 MPa，274.3℃），对于1 000 MW机组，实际循环热效率仅有34.82%，热耗率高达10 548.81 kJ／kWh。

b. 机组运行时加热器端差增大引起机组实际循环热效率下降，机组热耗率增加，热经济性下降，运行中应尽量保持加热器端差接近设计值。

c.3号表面式加热器端差增大对机组经济性影响最大，端差每增大1℃，引起热效率相对下降0.059 5%，热耗率增加6.28 kJ／kWh。

［1］ 杨剑永，张 敏，周 亮.国产600 MW汽轮机经济性分析［J］.东北电力技术，2006，27（8）：6-8.

［2］ 牛雪峰，薛永锋，张南川.360 MW机组电动泵改汽动泵经济性分析 ［J］.东北电力技术，2011，32（11）：31-33.

［3］ 胡思科，邢娇娇.耗差分析法在电站机组能耗分析中的应用［J］.东北电力技术，2014，35（4）：37-39.

［4］ 严俊杰，李运泽，林万超.压水堆核电机组二回路定量分析方法的研究 ［J］.西安交通大学学报，2000，64（5）：19-23.

［5］ 王 虎，奇光才，李少华，等.基于压水堆核电机组等效热降法的改进算法 ［J］.核动力工程，2011，32（5）：80-82.

［6］ 潘 诚，李鹏飞.1 000 MW压水堆核电机组二回路热力系统的热经济性分析 ［J］.热力发电，2011，40（8）：22-24.

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，硕士，助理工程师，主要从事核电设备采购工作。

2015-08-21）