两例尖峰锅炉配置方案对某小型堆热电联产的影响

张臣刚

【摘 要】本文以相同的热网和热源条件，对比了在两例不同的尖峰负荷加热器配置方案下，某核反应堆的联供产能。

【关键词】小型堆；热电联产；尖峰加热器；配置方案

0 引言

在我国北方地区大力推广采用热电联产供热机组， 是国家倡导的节能降耗， 降低排放的电力和热力生产方式[1]。进入21世纪以来，小型核反应堆以其安全性高、经济性好和应用灵活的优点[2]，得到了全世界范围内的高度关注，研究和开发小型堆已经成为国内外研究热点，并不断取得阶段性成果，小型堆应用于热电联产将是其重要的应用方向之一，小型堆连接到热网的方式、连接参数以及与尖峰负荷加热器的配置方式等等都对其热电产能有着很大的影响。本文以两例技术方案的产能分析和计算，探讨了不同尖峰锅炉连接方式对小型堆联供的影响。

1 基本条件

两台热电联产核反应堆机组，单堆热功率为200MWt，通过汽轮机抽汽供热，每台机组热功率输出为107MWt， 两台尖峰加热器PH，每台PH容量为29MWt，在极寒尖峰负荷时候，热网热水/回水温度分别为130/70℃。抽汽输送管道压力损失按照8%考虑，加热器热端差按照5度考虑。在部分热负荷供热的情况下，发电能力比滿热负荷时候的高，提高的发电能力按照热负荷率线性变化计算。

计算采用的热负荷曲线如下：

2 方案介绍

2.1 方案一

该方案见图2，采用PH独立连接到热网的方式，采用这种方式在尖峰负荷的时候，PH锅炉需要分流少部分回水，在由基本负荷向尖峰负荷过渡的时候流经BH的回水会有所降低。

根据基本条件，热水最高温度130℃，回水最高温度70℃，那BH出口温度也必须要能够达到130℃才能输送到热网中，考虑热端差的情况下加热蒸汽的饱和温度就应该为135℃，对应的饱和压力为3.13bar，考虑输汽压损后最高抽汽压力需要达到3.38bar，在极寒尖峰负荷的时候，经过PH的焓升为253.12kJ/kg，两台PH总容量为58MWt，这样PH的流量为825t/h，经过单台BH的焓升同样为253.12kJ/kg，根据每台机组输入热功率107MWt我们可以计算出单台BH的流量为1521.8t/h，两台为3043.6t/h，热网回水总流量为3868.6t/h。汽轮机在通过抽汽输出热功率为107MWt时，其发电功率为26.6MWe，夏季最高发电功率为48.7MWe。

2.2 方案二

见图3，该方案采用PH与BH串联后再接入到热网的连接方式。采用这种方式在基本负荷向尖峰负荷切换的时候，PH锅炉直接对BH的输出热水进行加热。

在同样的热网容量下，极寒尖峰期的回水流量是相同的，根据2.1节的计算结果可见回水总流量为3868.6t/h，每台机组的流量为1934.3t/h，PH1容量为29MW，这样我们可以计算出PH1/PH2的焓升为54kJ/kg，PH入口焓为492.4kJ/kg，对应的温度为117.3度，BH热端饱和温度为122.3度，对应的饱和压力为2.13bar，考虑输汽压损后抽汽压力为2.3bar。

根据计算，在抽汽输出热功率为107MWt时候的抽汽量为164.7t/h，这时候对应的电功率为33.1MWe，夏季发电功率与方案1相比没有变化。

3 联供能力比较

3.1 方案一

根据图1的热负荷曲线，整个供暖季满负荷运行时长：1号机为3480小时，2号机为811小时。

1号机整个供暖季都是满热负荷，2号机部分热负荷转化成单机满负荷运行时长：

●拐点以下区域平均负荷率0.388，则等效时长为3341.7h；

●拐点以上区域平均负荷率为0.888，则等效时长为495.1h。

整个供暖季单机满负荷总时长为8127.8h，总发电量为2.16亿度；非供暖季的发电量如果按照满负荷率和100%可用率计算，总发电量为5.14亿度；全年总发电量为7.3亿度，电价按照0.4元/度计，全年发电收入为2.92亿元。按照热负荷曲线计算出年供暖量为2.14×106GJ，热价按照28元/GJ计，全年供热收入0.60亿元。这样，全年热电收入为3.52亿元。

3.2 方案二

同样，根据图1的热负荷曲线，整个供暖季单机满负荷运行时长：1号机为3480小时，2号机为811小时。

部分负荷转化为单机满负荷运行时长：

●拐点以下区域平均负荷率0.388，则等效时长为2854.2h；

●拐点以上区域平均负荷率为0.888，则等效时长为477h。

整个供暖季单机满负荷总时长为7622.2小时，供暖季总发电量2.52亿度；非供暖季两台机组的发电功率与方案一相比没有变化，总发电量为5.14亿度；全年总发电量为7.66亿度，电价按照0.4元/度计，全年发电收入为3.06亿元；方案二和方案一采用的是同一热负荷曲线，全年供热量相同，供热收入为0.6亿元，方案二全年热电收入3.66亿元。

4 结语

从上述计算可见，在完全相同的热网和热源条件下，方案二仅仅通过改变尖峰加热器的连接方式，就可以增加年收入1400万元。这主要是因为方案二通过合理地配置PH，使BH的热水出口参数大幅度降低，从而使BH的抽汽压力得以较大幅度降低，抽出的蒸汽在被抽取之前可以更多地做功。因此，在配置尖峰负荷加热器的时候，建议优先选用PH和BH串联后直接连接到热网的连接方式。

【参考文献】

[1]初立森，李敏，李海峰.供热机组的热力与运行特性探讨[J].吉林电力，2009.06，37（3）（总第202期）.

[2]杨珏，孙吉良，杨伟国，等.多用途小型堆ACPR100概念设计[J].原子能科学技术，2014.10，48（10）.endprint