某新建核电站辅助蒸汽系统设计优化探讨

2022-09-10

1. 概述

辅助蒸汽系统是核电厂重要的蒸汽系统, 为核电厂调试、启动、运行等各阶段提供稳定可靠的汽源, 它由辅助蒸汽生产系统和辅助蒸汽分配系统组成。在核电机组首堆启动阶段, 由辅助蒸汽生产系统的辅助锅炉提供所需的辅助蒸汽。在核电机组正常运行阶段, 由各机组汽轮机抽汽系统提供所需的辅助蒸汽。

某新建核电站规划为一台1000MW的核电机组, 位于巴基斯坦西北部C地区, 采用华龙一号技术。C地区已布置有4台300MW核电机组 (1-4号) , 新机组位于3、4号机组的南侧, 三台机组紧邻。参考岭澳核电站辅助蒸汽系统的设计优化案例, 拟对新建核电机组的辅助蒸汽系统进行设计优化, 以节省建设投资, 并提高机组运行的经济性。本文将对该设计优化方案的可行性进行探讨。

2. 方案简介

新建核电机组为单堆布置, 辅助蒸汽系统的初步设计方案为:设置一套辅助蒸汽生产系统 (包含2台辅助燃油锅炉及配套设施、汽轮机抽汽系统等) 和辅助蒸汽分配系统。机组调试、启动和停堆期间所需的辅助蒸汽由辅助燃油锅炉提供, 机组正常运行期间所需的辅助蒸汽由汽轮机抽汽提供。

3. 优化可行性分析

针对以上设计优化方案, 本章将从辅助蒸汽量平衡计算、对运行的影响、优化后的经济效益、设计寿命及其他问题等四个方面进行分析。

1) 汽量平衡分析

a) 辅助蒸汽生产量

3、4号机组

单台机组汽轮机抽汽, 可供的最大辅助蒸汽量为31t/h。

四台燃油锅炉, 每台蒸汽产量为12.5t/h, 辅助蒸汽产量共计50t/h。

新建机组

汽轮机抽汽, 可供的最大辅助蒸汽量为41t/h。

b) 蒸汽负荷

根据3号、4号核电站的辅助蒸汽系统手册, 以及参考华龙一号的其它核电站资料, 各机组运行、启动、冷停所需的最小辅助蒸汽用量如下:

3号、4号机组正常运行的总蒸汽负荷, 详见表1。注:*汽机启动用汽可以与其它用户错开供应。总蒸汽量=1+2+4+5+6+7+8+9+10。考虑管网损失10%, 同时使用系数0.9, 所需辅助蒸汽量为44.5t/h (冬天) , 48.6t/h (夏天) 。

新建机组的蒸汽负荷, 详见表2。

c) 汽量平衡分析

由于各种工况组合的数量较多, 为便于分析, 按照三个电站机组运行台数并考虑几种不利工况进行汽量平衡分析。因此, 只需要分析各机组同时运行、同时启动、部分机组启动和运行等工况 (3号、4号机组相同, 只分析一种情况) 。

3台机组同时运行, 辅助锅炉房不运行

辅助蒸汽最大生产量:31+31+41=103t/h。

辅助蒸汽最小消耗量:25+48.6=73.6t/h。

判断辅助蒸汽量可以满足要求。

3台机组同时启动, 辅助锅炉房运行

辅助蒸汽最大生产量:50t/h。

辅助蒸汽最小消耗量:48.6+71=119.6t/h。

判断辅助蒸汽量不满足要求。

3号机组启动, 4号和新建机组运行, 辅助锅炉房运行

辅助蒸汽最大生产量:31+41+50=122t/h。

辅助蒸汽最小消耗量:25+48.6=73.6t/h。

判断辅助蒸汽量可以满足要求。

3号机组启动, 4号机组运行, 新建机组启动, 辅助锅炉房运行

辅助蒸汽最大生产量:31+50=81t/h。

辅助蒸汽最小消耗量:71+48.6=119.6t/h。

判断辅助蒸汽量不满足要求。

2) 对运行方式的影响

根据汽量平衡分析的结果, 若采用设计优化方案后, 应避免以下三种工况:

a) 3台机组同时启动;

b) 3号机组启动, 4号机组运行, 新建机组启动, 辅助锅炉房运行;

c) 3号和4号机组运行, 新建机组启动, 辅助锅炉房运行;

4.结论

根据以上信息得知, 辅助蒸汽系统设计优化后, 总包方可以减少机组的建设投资及启动、调试期间的锅炉燃料费用, 业主可以节省运行期间的锅炉燃料、设备维护、检修等费用。若业主通过改进运行管理制度, 协调多机组正常运行, 将有利于推进核电群堆管理模式。但优化后的方案因存在设计寿命差异、在运电站改造、辅助蒸汽量无法满足所有工况等问题, 带来了一定的隐患。是否采用该设计优化, 还需根据项目情况作进一步分析。

摘要：本文对国外某新建单堆布置核电站的辅助蒸汽系统初设方案进行分析, 探讨与邻近机组辅助蒸汽系统联网共用的可行性。

关键词：核电站,辅助蒸汽,辅助锅炉,设计优化