壓水堆機組二迴路經濟性定量分析理論的研究

ABSTRACT：According to the characteristics of the secondary-circuit of PWR nuclear power plant, the heat to power conversion coefficient of extracted steam and reheat character-istic coefficient are proposed. A mathematical model of economy analysis is established. It provides a quantitative analysis method for the secondary circuit of PWR nuclear power plant, which has a short-cut concept and is easy to be used in system design and operation diagnosis. The correctness of the proposed analysis method is checked by calculation examples.
KEY WORDS：PWR nuclear power plant； the secondary-circuit； economy； diagnosis

1　引言

壓水堆核電機組作為目前國內外主要的核電機組類型，其二迴路的經濟性直接關係到整個機組的經濟性高低，因此深入研究其熱力系統的經濟性定量分析理論，對促進核電機組的合理設計和經濟、安全運行具有重要意義。
壓水堆核電機組二迴路的熱力系統與常規火電機組的熱力系統有著明顯不同，主要表現在核電機組二迴路汽輪機工作在濕蒸汽區，高壓缸排汽在進入再熱器之前要進行汽水分離，而且中間再熱採用新蒸汽再熱，因此，回熱系統中的高壓加熱器和低壓加熱器要引入汽水分離器和中間再熱器的疏水。目前在常規火電機組熱力系統定量分析時，應用最廣泛且最成熟的理論是「等效熱降」［1］和「循環函數法」［2］，由於壓水堆核電機組二迴路的特殊性，這些方法不能直接用於其定量分析。因此有必要尋求一種簡捷、方便、概念清晰的方法，以便於熱力系統的經濟性定量分析診斷。為此，本文提出了一套概念清晰、計算簡捷的經濟性定量分析和診斷方法。

2　數學模型

由於熱力系統的任何定量分析(包括設備變動、系統結構變化、運行方式切換、工質和熱量進出系統等)都可以歸結為純熱量和帶工質熱量的利用問題［1］，即只要得出純熱量和帶工質熱量進出熱力系統的定量計算模型，就解決了二迴路熱力系統的經濟性定量分析問題。
本文是在綜合這些定量分析理論的基礎上，應用常規機組熱力系統定量分析理論「循環函數法」和「等效熱降」中的基本概念——「加熱單元」和「抽汽效率」，結合壓水堆核電機組二迴路的特殊性進行理論分析和數學推導。
根據「循環函數」中「加熱單元」的概念，依壓水堆核電機組二迴路各加熱器的功能和加熱器間的疏水關係，可以將整個二迴路熱力系統劃分為若干個低壓回熱單元和一個高壓回熱單元，經分析發現其所有低壓回熱單元與常規機組的完全一致，故純熱量和帶工質熱量進出低加的經濟性定量分析可以按常規機組的等效熱降理論進行處理，而其特殊性體現在高加單元，在此主要討論純熱量和帶工質熱量進出高加單元的定量分析模型。
2.1　純熱量進出高加的經濟性定量計算數學模型
核電機組二迴路的高壓缸工作在濕蒸汽區，其排汽在利用新蒸汽再熱前要進行汽水分離，分離出的疏水則引入高加單元，且兩級再熱加熱器的疏水也引入高壓加熱器，因此純熱量利用於高加時，將導致高壓缸排汽量的變化，引起汽水分離器和兩級再熱加熱器疏水量的變化，從而增加了高加單元的複雜性，下面討論高加單元中各個加熱器有純熱量進出的經濟性定量分析計算模型。
為一典型壓水堆機組二迴路的高加單元，包括N－m＋1個回熱加熱器和2個再熱加熱器及1個汽水分離器，再熱加熱器、汽水分離器參與回熱加熱器編號(編號為N＋1號、N＋2號、N＋3號)。如果有純熱量qfL利用於第L級加熱器時，導致加熱器抽汽量減少，引起再熱後進入中壓缸的再熱蒸汽流量變化為βL，由機組工質平衡可知，則高加單元的進水係數［2］也變化βL，於是根據高加單元各加熱器的熱量平衡和工質平衡進行整理有