APP下载

CPR1000机组临停期间通过APG冷却一回路分析

2016-05-05高志勇胡鹤飞

企业技术开发·下旬刊 2016年4期
关键词:冷却

高志勇++胡鹤飞

摘 要:文章应用传热学基本原理对CPR1000机组临停期间一二回路传热进行了分析,从理论上对APG冷却一回路的运行方式进行了模型建立及理论计算,证明了该种运行方式的可行性。由于定量计算选用的是CPR1000机组的通用参数,因此具备推广应用的可行性,为后续同类机组临停期间保持该种运行方式提供了参考。

关键词:CPR1000;临停;APG;冷却

中图分类号:TK21 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2016)12-0104-02

1 背景概述

根据电网的要求,CPR1000机组会面临长时间停运的实际情况。NS/SG模式(蒸汽发生器冷却正常停堆模式)是一种可供选择的模式,该模式下停运机组能够在需要时以最短时间达到冲转并网的条件;从技术规范角度分析,该模式相对安全,涉及的RPR试验均可执行,不存在超期无法执行的风险。

CPR1000机组后撤至NS/SG模式:一回路在标准热停平台下,硼浓度高于热停硼浓度,三台主泵运行。常规岛水侧正常投运,辅机系统正常投运,主蒸汽隔离阀开启,凝汽器真空不破坏。

为避免GCTa投运浪费水资源及防止GCTc阀门波动,一回路温度控制可采用特殊的冷却方式——通过APG冷却一回路。即三台蒸汽发生器(以下简称SG)由APD供水并通过ARE小阀自动控制,GCTa/GCTc保持关闭,APG正常投运,通过APG排污流量导出热量并调节一回路的温度。

2 临停期间机组通过APG冷却的传热分析

从能量传递过程的角度分析:一回路热量通过SG传递到二回路,一部分将给水加热成VVP新蒸汽,另一部分转化为APG高温排污水。VVP新蒸汽冷凝成疏水后排向冷凝器。APG排污水经APG002RF冷却,大部分热量被带入除氧器,少部分热量(排污水)排入冷凝器。在除氧器液位、压力稳定的状态下,多余的热量通过ADG005VL排入冷凝器,最后传递到海水。

从能量传递能力的角度分析:三台RCP主泵和PZR加热器的总功率约10 MW,堆芯衰变热的功率小于10 MW,因此一回路总的热功率小于20 MW。而APG002RF设计传热能力为20.5 MW,APG001RF设计传热能力为10.8 MW。因此,不考虑散热损失,通过APG002RF能够将一回路的热量导出。

3 临停期间机组通过APG冷却的传热模型

一二回路的热量建立平衡后,忽略散热损失,最终简化的传热模型,如图1所示。

简图中各项参数物理意义如下:

Q总:一回路传递到二回路的总功率;

q0、T0:给水流量、给水温度;

QVVP、q2、T1:VVP新蒸汽的功率、蒸汽流量、蒸汽温度;

QAPG、q1、T1:APG排污水的功率、排污水流量、排污水温度(近似等于蒸汽温度);

T2:APG002RF冷却水侧的出水温度;

q3:APG002RF冷却水流量;

T3:冷器凝冷凝水温度。

通过某核电机组NS/SG模式临停并通过APG冷却一回路的实践运行,可以得知实际运行的一种稳定运行参数如下:

给水总流量:q0=59.83 t/h;

主给水温度:T0=113.67 ℃;

APG排污流量:q1=39.38 t/h;

VVP主蒸汽温度:T1=290.19 ℃;

VVP新蒸汽流量:q2=q0-q1=20.45 t/h;

APG冷却水流量:q3=79.76 t/h;

APG冷却水出水温度:T2=131.74 ℃;

冷凝器凝结水温度:T3=29.45 ℃;

凝结水泵出口压力:2.6 MPa.g;

主给水压力:9.3 MPa.g;

主蒸汽压力:7.2 MPa.g。

通过查询,得到以下数据:

压力:9.3 MPa.g;温度113.67 ℃给水焓值:h1=483.57 kJ/kg;

压力:7.2 MPa.g的饱和蒸汽焓值:h2=2 768.6 kJ/kg;

压力:7.2 MPa.g的饱和水焓值:h3=1 282.7 kJ/kg;

压力:2.6 MPa.g的定压比热容:Cp=4.2 kJ/(kg*℃)。

根据上述数据计算可得:

一回路传递到二回路的总功率:Q总=QVVP+QAPG=q2(h2-h1)+ q1(h3-h1)=21.72 MW;

通过APG排污水带走的功率:QAPG=q1(h3-h1)=8.74 MW;

通过APG002RF传递的功率:QAPG=q3Cp(T2-T3)=9.52 MW。

通过排污水焓值计算的QAPG与通过APG002RF计算的QAPG有一定的偏差,这是由于模型简化造成的偏差、各仪表测量的误差等共同引起的。

考虑更一般的运行工况,分别对VVP新蒸汽流量在10 t/h、15 t/h、20 t/h三种工况及APG流量在10 t/h、20 t/h、30 t/h、40 t/h、 50 t/h、60 t/h、70 t/h七种工况进行计算,得出以下的计算值:

不考虑APG排污时,不同流量的新蒸汽导出的一回路功率(QVVP=q2(h2-h1)),见表1。

不考虑新蒸汽时,不同流量的APG排污水导出的一回路功率(QAPG=q1(h3-h1)),见表2。

根据上述结果,得到不同新蒸汽流量、不同排污流量组合下可导出的对应一回路热功率,见表3。

根据表3结果可知:CPR1000机组稳定在NS/SG模式下,机组可通过VVP与APG导热的方式导出一回路的热功率。新蒸汽流量约在15~20 t/h(仪表无法测出准确流量),将APG排污水调至最大流量,能够导出的一回路热量约为25 MW。

需要说明的是:在不同的运行工况下,SG内部的饱和压力与饱和温度会有轻微的变化,并且排污水的温度略低于饱和温度,所以表3结果只是对传热功率的概算。

4 结论及建议

根据前面的分析可以得出结论:通过调节APG排污流量改变SG的给水流量,进而可以调节一回路的温度,因此NS/SG模式下CPR1000机组通过APG冷却一回路的冷却方式具有可行性。由于定量计算选用的是CPR1000机组的通用参数,因此具备推广应用的可行性,为后续同类机组临停期间保持该种运行方式提供了参考。

尽管通过APG冷却一回路的冷却方式具有可行性,但是此运行方式仍有三点需要加强关注:

①此种运行方式下二回路的热量主要是通过液相热传递实现的,在SG中沸腾汽化传热的比例减小很多,因此二回路整体热平衡相对比较脆弱,需要加强对二回路水侧重要参数的监视及调整。

②此种运行方式下一回路热量均需要通过VVP新蒸汽及APG002RF进行传递,因此一回路热功率降到约25 MW以下是投运此种运行方式的前提条件。

③此种运行方式下SG水位通过ARE小阀自动控制,但水位控制的前馈环节已切除,自动控制仅通过水位闭环控制来实现,响应时间较长,在水汽回路引入干扰时可能导致SG水位大幅波动。

参考文献:

[1] 沈维道,童均耕.工程热力学[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2] 杨世铭,陶文铨.传热学[M].北京:高等教育出版社,2006.

猜你喜欢

冷却
柴油机冷却系、润滑系的型式结构及使用维护
从专利角度分析非晶材料成型中的单辊式结晶器冷却系统的发展
EBZ132CZ悬臂式掘进机改进及应用
提高大直径铝合金环形件车加工精度方法
炉窑冷却专利技术综述
运动后勿忘“冷却”身体
一种纯电动轿车电池组冷却系统设计及仿真