关于CPR1000核电机组低功率运行停运一台CRF泵的影响分析

吴进国,王建国

(辽宁红沿河核电有限公司技术处，辽宁大连116000)

关于CPR1000核电机组低功率运行停运一台CRF泵的影响分析

吴进国,王建国

(辽宁红沿河核电有限公司技术处，辽宁大连116000)

文章对北方某核电站机组电功率850MW运行时停运一台CRF泵进行了分析，得出在保证设备可靠的情况下，停运一台CRF 泵，机组可以正常运行，增加机组经济效益约6MWh；并对机组满功率时若单列凝汽器海水泄漏，一台CRF泵运行时，机组电功率的运行平台提供了借鉴。

核电站；CRF泵

CPR1000核电机组CRF(循环水系统)系统配备两台容量为50%的立式混流泵，电机功率约为6MW。统计北方某核电站2015年期间机组受电网要求电功率降至850MW时的运行时长，1号机组850MW运行约1228.24h，2号机组850MW运行约410.32h，3号机组850MW运行约315.88h，3台机组850MW运行共计约1954.44h。

机组电功率850MW运行时，若停运一台CRF循环水泵，节省厂用电功率约6MWH，2015年可节约厂用电约1172万度电，增加机组经济效益约470万元。以下对机组电功率850MW运行时，停运一台CRF泵进行分析。

1 理论分析

1.1 参考设计文件分析

参考设计文件《AAW11200001S40B45GN》(热平衡图)，汇总机组一回路满功率情况下，正常运行与停运一台CRF 泵时的机组参数见表1。

通过表1可以看出，SCR工况在海水温度26.2℃时，停运一台CRF泵，机组电功率可以发至997.15MW，背压约14.85kPa，机组不会超功率运行。

表1 正常运行与停运一台CRF泵时的机组参数表
Table 1 Unit parameter table during normal operation and shutdown a CRF pump

WCR(冬季)工况MCR(设计)工况SCR夏季)工况一回路热功率/MW2903.782903.782903.73CRF海水温度/℃0.81326.2停运一台CRF泵电功率/MW1095.11062.66997.15背压/kPa5.798.314.85机组正常运行电功率/MW11211118.791077.25背压/kPa2.13.67.15

故通过设计文件可以看出，机组850MW运行时，停运一台CRF泵，机组热功率不会超2905MW，可以正常运行。

1.2 理论计算

通过机组微增出力公式，即电功率随背压的变化关系公式：

W=((-805.997×((H_PX97(P/1 000，((P+13.8)/(P+16)))-2 276.94)-0.85×((805.997×34.12)∧2-(805.997×V_PH97(P/1000，H_PX97(P/1000，(0.9977×(P+13.8)/(P+16)))))∧2)/2/112∧2/1000)+1118790))/1000

(1)

式中：W——电功率；

H——焓值；

X——干度；

P——凝汽器背压。

采用凝汽器变工况计算方法，对正常运行和一台CRF泵运行时的背压出力曲线绘制如图1所示，图1运行工况计算中一回路热功率均为2903.8MW。

从图1可以看出，一台CRF泵运行，一回路热功率为2903.8MW时，电功率最低可达1000MW左右，且背压不会超过15kPa。若机组电功率运行在850MW，一台CRF泵运行可以满足机组不会超功率且背压不会达停机值(23kPa)。

2 机组电功率降至850MW运行情况

2.1 机组正常850MW运行数据汇总

梳理历史机组电功率正常850MW运行时的数据，汇总如图2所示。

图1 正常运行和一台CRF泵运行时的背压出力曲线Fig.1 Back-pressure and power curve during normal operation and shutdown a CRF pump

图2 机组电功率正常850 MW运行时数据图Fig.2 Normal operation of 850 MW electrical power curve

从图2可以看出，机组电功率正常运行在850MW时，海水温度26℃左右，一回路热功率最大约2360MW，机组效率约为36%。

通过历史数据得出机组电功率850MW运行时，背压与热功率关系：

F=-0.545 3×P^2+33.128×P+2 173.8

(2)

式中：F——一回路热功率；

P——凝汽器背压。

2.2 机组停运一台CRF泵，850MW运行分析

通过机组850MW运行时背压与热功率关系及凝汽器变工况计算方法，对机组停运一台CRF泵，绘制850MW运行时的海水温度与热功率关系曲线如图3及海水温度与背压关系曲线如图4所示。

图3 850MW运行时海水温度与热功率关系曲线Fig.3 Seawater temperature and thermal power curve in 850MW

图4 850MW运行时海水温度与背压关系曲线Fig.4 Seawater temperature and back-pressure curve in 850MW

从图3和图4可以看出，机组停运一台CRF泵，850MW 运行时，一回路热功率夏季最大约2500MW，背压最大约13kPa。机组不会达背压停机值23kPa，不会超功率2905MW运行。

3 经济性分析

3.1 厂用电情况

机组停运一台CRF 泵，节省厂用电功率约6MWh，每天节约厂用电量约14.4万度电，每天增加机组经济效益约6.2万元。

3.2 燃料消耗情况

机组停运一台CRF泵，850MW 运行时，一回路热功率夏季最大约2500MW，冬季最大约2300MW，相较正常运行时，热功率增加50～140MW，增加燃耗0.7～1.9MWD/TU。对于12个月 、18个月换料机组而言，相应增加了机组核燃料利用率。

4 机组安全分析

机组停运一台CRF泵，850MW运行时对机组安全进行分析：

4.1 一回路热功率

一回路热功率在2300～2500MW之间，不存在超功率风险。

4.2 CVI (凝汽器抽真空系统)真空

机组停运一台CRF泵，850MW运行时，CVI真空值在4～13kPa之间。机组背压报警值/跳闸值为23kPa，真空低报警值为8～18kPa(根据汽机负荷变化)。停运一台CRF泵，850MW时汽机负荷与背压值关系曲线与正常汽机进汽压力低背压报警关系曲线绘制如图5所示。

图5 850MW时汽机进汽压力与背压值关系曲线与正常汽机进汽压力低背压报警关系曲线Fig.5 Turbine inlet pressure and back-pressure curve in 850MW with one CRF pump and normal turbine inlet steam pressure curve of low back-pressure alarm

从图5可以看出，停运一台CRF泵，850MW运行时，CVI真空不会达到凝汽器真空低报警值。

4.3 SEN(辅助冷却水)系统

停运一台CRF泵，SEN系统失去一列冗余，停运期间需要保证SEN设备的可靠性。

4.4 CRF系统

停运一台CRF泵期间，若另一台CRF泵跳泵，会引起机组跳机跳堆。在大亚湾核电站，曾发生过凝汽器单列海水泄露，机组未停机，降功率后一台CRF泵运行进行查漏的情况。对于北方某核电站，建议避开水母爆发时节停运一台CRF泵，减少机组跳机风险。

5 总结

1) 机组电功率850MW时，停运一台CRF泵，保证设备可靠的情况下，机组可以正常运行，节省厂用电约6MWh，机组燃耗相应增加0.7～1.9MWD/TU。

2) 本文章对机组一回路满功率时一台CRF泵运行，机组电功率的运行平台提供了理论分析基础。

3) 机组冷源减少冗余，相应增加了机组跳机的风险，需要关注SEN、CRF设备的可靠性及海水微生物爆发时节对冷源造成的影响。

[1] 东方汽轮机有限公司，红沿河核电站1～4号机组，热平衡图[R]. 2011.

[2] 杜亚荣，韩中合，付文峰，平玉环.凝汽器变工况特性计算分析[J]. 汽轮机技术，2007(49).

[3] 朱玉娜，王培红，吕震中.凝汽器变工况核算及其传热系数的确定方法[J]. Power System Engineering，1998(11).

[4] 广东核电培训中心. 900MW压水堆核电站系统与设备[M]. 北京：原子能出版社，2004.

Impact Analysis of CPR1000 Nuclear Power Plant Outage One CRF Pump at Low Power

WU Jin-guo， WANG Jian-guo

(Liaoning HongYanhe Nuclear Power Co.，LTD，Department Technology， Dalian of Liaoning Prov.，116000，China)

Analyzed the north of nuclear power plant unit in electric power 850MW when stop the one pump of CRF， concluded that in the case of ensure reliable， stop one pump of CRF，the unit can run normally，increase the economic benefit of unit about 6MWh； And the full power of unit when stop one pump of CRF， provides reference for the unit operation mode.

Nuclear Power Plant Unit； Pump of CRF

2017-01-13

吴进国(1988—)，男，汉族，山东日照，工程师，本科，哈尔滨工业大学(威海)，从事性能试验监督工作

TK-9

A 文章编号：0258-0918(2017)01-0113-04