摘 要:改進(jìn)型三環(huán)路壓水堆核電機(jī)組輔助蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)在某些情況下偶爾會(huì)出現(xiàn)壓力不穩(wěn)定的情況。為了確定短時(shí)間壓力波動(dòng)是否影響常規(guī)島用戶的正常運(yùn)行,文章對(duì)下游用戶的運(yùn)行特點(diǎn)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析。通過(guò)計(jì)算比較用戶與輔助蒸汽的換熱量,理論驗(yàn)證了當(dāng)常規(guī)島部分輔助蒸汽壓力下降到#小值 0.45MPa 時(shí),也能夠滿足下游長(zhǎng)期用戶的使用需求。
改進(jìn)型壓水堆機(jī)組(簡(jiǎn)稱 CPR1000)的輔助蒸汽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱 STR)和電鍋爐系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱 XCA)是輔助蒸汽的生產(chǎn)者,生產(chǎn)出額定參數(shù)的飽和蒸汽提供給輔助蒸汽分配系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱 SVA)。在正常運(yùn)行時(shí) SVA 輔助蒸汽壓力穩(wěn)定,但是當(dāng)輔助蒸汽的生產(chǎn)者由 XCA 切換到 STR(或 STR 切換到 XCA),或者設(shè)備本身存在故障時(shí),將導(dǎo)致產(chǎn)汽壓力不穩(wěn)定。
為了確定 SVA 蒸汽壓力波動(dòng)期間是否滿足下游用戶的正常使用,需要確定輔助蒸汽管道壓力允許波動(dòng)的范圍。只要壓力有波動(dòng)期間控制在此范圍內(nèi)可以保證用戶運(yùn)行。
在后續(xù)理論計(jì)算中使用的物理符號(hào)的意義和單位的說(shuō)明如下:
Qs 為通過(guò)調(diào)節(jié)閥的蒸汽流量,kg/h;P1 為調(diào)節(jié)閥前蒸汽壓力,MPa;KV 為調(diào)節(jié)閥計(jì)算流量系數(shù);CV 為調(diào)節(jié)閥流量系數(shù);K 為 1+0.0013Tsh,其中 Tsh 為蒸汽過(guò)熱溫度,℃(飽和蒸汽的 K 取 1);CV1 為蒸汽壓力1.2MPa 時(shí) SES202VV 的 CV 值;CV2 為蒸汽壓力 1.2MPa時(shí) STR015VV 的 CV 值;Qa1 為正常流入 SES 的輔助蒸汽流量,kg/s;Qb1 為正常流入 STR 除氧器的輔助蒸汽流量,kg/s;Qq 為輔助蒸汽凝結(jié)成水釋放的汽化潛熱量;Qn 為凝結(jié)水降溫所釋放的熱量;Qq1 為正常輔助蒸汽向SES 系統(tǒng)釋放的汽化潛熱量,kJ/s;Qq2 為正常輔助蒸汽向 STR 除氧器所釋放的汽化潛熱量,kJ/s;C 為水的比熱容,4.2×103J/(kg·℃);m 為水的質(zhì)量;Δt 為水下降溫度;Qn1 為正常輔助蒸汽凝結(jié)水溫度降低對(duì) SES 釋放的熱量,kJ/s;Qn2 為正常工況輔助蒸汽凝結(jié)水溫度降低對(duì) STR 除氧器所釋放的熱量,kJ/s;Q 為輔助蒸汽與用戶的總換熱量;QA 為輔助蒸汽凝結(jié)盛水所釋放的汽化潛熱量,kJ/s;Qb 為輔助蒸汽凝結(jié)成水后溫度下降釋放的熱量,kJ/s;Qv1 為蒸汽在 0.45MPa 下 SES202VV的 CV 值;Qv2 為蒸汽在 0.45MPa 下 STR015VV 的 CV 值;Qq1為蒸汽#低壓力下與SES換熱器釋放的汽化潛熱量,kJ/s;Qq2 為蒸汽#低壓力下與 STR 除氧器釋放的汽化潛熱量,kJ/s。 1 輔助蒸汽分配系統(tǒng)根據(jù)用戶分布的不同,SVA 可以分為常規(guī)島部分和核島部分,常規(guī)島部分輔助蒸汽為參壓力 1.2MPa,溫度 188.8℃的飽和蒸汽;核島部分為壓力 0.45MPa,溫度 147.9℃的飽和蒸汽。其中核島輔助蒸汽是由常規(guī)島輔助蒸汽經(jīng)過(guò)減壓閥降壓后得到,在兩部分管道上設(shè)置有
壓力變送器測(cè)量進(jìn)行壓力監(jiān)測(cè)。
2 輔助蒸汽壓力允許波動(dòng)#大范圍
常規(guī)島部分輔助蒸汽用戶包括除氧器系統(tǒng)(ADG),STR 自身的除氧器,熱水分配系統(tǒng)(SES)換熱器,汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)(CET),輔助給水系統(tǒng)(ASG)的汽動(dòng)泵。其中 ADG 和 CET 只有在機(jī)組啟動(dòng)前期用到輔助蒸汽,在主蒸汽具備供應(yīng)條件后轉(zhuǎn)為即轉(zhuǎn)為使用主蒸汽;ASG 汽動(dòng)泵也在設(shè)備定期試驗(yàn)的時(shí)候使用輔助蒸汽;只有 SES 換熱器和 STR 除氧器作為長(zhǎng)期用戶在運(yùn)行時(shí)需要一直用到輔助蒸汽;核島部分輔助蒸汽用戶包括 ASG儲(chǔ)水箱,三廢系統(tǒng)。這二者在機(jī)組功率運(yùn)行后根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)不定期使用輔助蒸汽,使用的蒸汽量和時(shí)間根據(jù)用戶需求而定,平時(shí)需要保持輔助蒸汽連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè),SVA 管道設(shè)計(jì)#大壓力為1.4MPa,為保證設(shè)備安全管道壓力#大值不能超過(guò)1.4MPa;0.45MPa 蒸汽是通過(guò) 1.2MPa 部分降壓后得到,為保證核島部分輔助蒸汽的正常供應(yīng),1.2MPa 的輔助蒸汽壓力波動(dòng)#小值不超過(guò) 0.45MPa。即常規(guī)島輔助蒸汽壓力波動(dòng)的允許范圍為 0.45 ~ 1.4MPa。 3 輔助蒸汽壓力波動(dòng)對(duì)常規(guī)島用戶的影響根據(jù)以上描述,常規(guī)島輔助蒸汽部分只有 SES 換熱和 STR 除氧器兩個(gè)長(zhǎng)期用戶。二者通過(guò)調(diào)節(jié)閥 SES-202VV,STR015VV 來(lái)各自控制進(jìn)入用戶的輔助蒸汽量。當(dāng)輔助蒸汽壓力高時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)的作用降低進(jìn)汽壓力,壓力升高對(duì)戶的影響不大。在此驗(yàn)證,當(dāng)常規(guī)島輔助蒸汽壓力下降到#小值 0.45MPa 時(shí),這兩個(gè)用戶是否能夠正常運(yùn)行。
3.1 正常壓力下常規(guī)島用戶與輔助蒸汽的換熱量
在機(jī)組正常工況下,SES202VV、STR015VV 運(yùn)行數(shù)據(jù)如表 1 所示。
輔助蒸汽在與用戶的換熱過(guò)程為shou先由飽和蒸汽凝結(jié)成飽和水,釋放出汽化潛熱,飽和水在換熱器內(nèi)與用戶繼續(xù)換熱而溫度下降飽和蒸汽通過(guò)調(diào)節(jié)閥的蒸汽流量公式:
輔助蒸汽與用戶換熱器經(jīng)過(guò)換熱后的#終凝結(jié)水溫度未知,不考慮凝結(jié)水溫度下降所釋放的熱量,可以看出 > Q1, > Q2,即當(dāng) SVA 壓力為 0.45MPa時(shí),輔助蒸汽與 SES 換熱器和 STR 除氧器的汽化潛熱的放熱量就大于正常運(yùn)行期間二者的熱量需求。由此可見(jiàn),常規(guī)島部分輔助蒸汽部分管道在壓力下降到#小值0.45MPa 時(shí),也能夠滿足下游 SES 和 STR 除氧器這兩個(gè)長(zhǎng)期用戶的使用需求。
4 結(jié)束語(yǔ)
根 據(jù) CPR1000 核電機(jī)組 SVA 系統(tǒng)用戶運(yùn)行需求 和 設(shè) 計(jì) 標(biāo) 準(zhǔn), 輔 助 蒸 汽 的 壓 力 波 動(dòng) 允 許 范 圍 是0.45 ~ 1.4MPa。文章經(jīng)過(guò)理論驗(yàn)證得出,當(dāng)常規(guī)島部分輔助蒸汽壓力在此區(qū)間波動(dòng)時(shí),也能夠滿足 SES 換熱器和 STR 除氧器這兩個(gè)長(zhǎng)期用戶的正常運(yùn)行,為現(xiàn)場(chǎng)采取緊急人工干預(yù)的時(shí)機(jī)提供了參考。
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