CN111140299A - 一种核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统及方法，包括反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、主蒸汽旁路阀、主蒸汽调节阀、小汽轮机、主蒸汽减压阀、均压箱、凝汽器、除氧器及给水泵，该系统及方法能够根据机组的负荷动态调整除氧器内的压力及温度，降低核电机组瞬态工况下发生非停事故的概率。

Description

一种核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统及方法
技术领域
本发明属于核电技术领域，涉及一种核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统及方法。
背景技术
近年来，AP1000、华龙一号和国和一号(CAP1400)等第三代先进压水堆核电技术获得了国内外科研单位的广泛关注。随着第三代先进压水堆核电技术的快速发展，对核电机组的运行安全性提出了更高要求。除氧器作为压水堆核电厂二回路核心设备，其安全稳定运行关系着核电机组的安全性和经济性。压水堆瞬态工况是指当核电机组运行期间发生电网故障或机组自身问题而引起汽轮发电机组甩负荷至带厂用电的运行工况。该瞬态过程中，二回路蒸汽流量急剧下降，导致一回路冷却剂温度和压力迅速上升，反应堆紧急降功率，蒸汽发生器的给水流量和蒸流汽量也随之下降，直至反应堆维持在不停堆的低负荷功率运行和汽轮发电机组带厂用电运行。此过程中除氧器极易瞬时失去加热汽源，为了保证反应堆一回路稳定运行，同时避免除氧器失去加热汽源后引起压力和温度不匹配，进而造成给水泵的汽蚀，必须及时投入除氧器备用加热汽源，并根据反应堆运行工况来动态调整除氧器热力参数，避免一回路蒸汽发生器给水参数偏离正常运行工况。
目前，对于压水堆核电机组瞬态工况下除氧器加热汽源的配置，普遍采用了两种方式：一种由主蒸汽旁路系统供给，如CPR1000堆型，该汽源配置方式潜在问题为：在甩负荷瞬态工况下，由于主蒸汽旁路流量大量进入除氧器，除氧器内部压力会在短时间内迅速上升而引起超压问题；另一种由辅助蒸汽系统供给，如AP1000堆型，该汽源配置方式潜在问题为：由于辅助蒸汽系统供汽用户较多，难以有效地动态匹配除氧器供汽量，除氧器加热汽源不足易造成反应堆一回路给水温度降低而造成机组偏离正常运行工况，严重时极易造成核电机组非停事故。因此，如何合理配置压水堆除氧器汽源已成为保证压水堆核电机组安全运行的重要因素。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统及方法，该系统及方法能够根据机组的负荷动态调整除氧器内的压力及温度，降低核电机组瞬态工况下发生非停事故的概率。
为达到上述目的，本发明所述的核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统包括反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、主蒸汽旁路阀、主蒸汽调节阀、小汽轮机、主蒸汽减压阀、均压箱、凝汽器、除氧器及给水泵；
反应堆与蒸汽发生器的一次侧相连通，蒸汽发生器的二次侧出口分为三路，其中，第一路与汽轮机的入口相连通，第二路与主蒸汽旁路阀的一端相连通，第三路与主蒸汽调节阀的一端相连通，主蒸汽调节阀的另一端与小汽轮机的入口及主蒸汽减压阀的一端相连通，小汽轮机的出口、主蒸汽减压阀的另一端及汽轮机的出口通过管道并管后与均压箱的入口相连通，主蒸汽旁路阀的另一端与均压箱的入口及凝汽器的入口相连通，均压箱的出口与除氧器的入口相连通，除氧器的出口与给水泵的入口相连通，给水泵的出口与除氧器的入口及蒸汽发生器的二次侧入口相连通，汽轮机与发电机相连接，小汽轮机与给水泵的驱动轴相连接。
蒸汽发生器的出口与汽轮机入口之间设置有汽轮机进汽阀组。
还包括辅助蒸汽管道，其中，辅助蒸汽管道经辅助蒸汽均压箱调节阀与均压箱的入口相连通。
汽轮机的出口处设置有汽轮机高压缸排汽阀组。
均压箱的出口与除氧器的入口之间设置有加热汽源调节阀。
所述小汽轮机为背压式小汽轮机。
主蒸汽旁路阀与均压箱的入口之间通过旁路供均压箱调节阀相连通。
本发明所述的核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置方法包括以下步骤：
在机组瞬态工况下，发电机甩负荷降至厂用电功率，调节汽轮机进汽阀组至最小阀位，保持汽轮机稳定在3000rpm，反应堆开始降功率，关闭汽轮机高压缸排汽阀组，打开主蒸汽旁路阀，将蒸汽发生器产生的主蒸汽排入凝汽器，在甩负荷瞬态阶段，反应堆功率下降，将加热汽源调节阀的开度调至最大，利用均压箱蓄热量维持除氧器内的压力及温度稳定，同时打开旁路供均压箱调节阀，补充均压箱内的蓄热量。
当反应堆降功率至稳定运行功率时，主蒸汽调节阀及主蒸汽减压阀投自动，维持小汽轮机驱动给水泵正常运行，辅助蒸汽均压箱调节阀投自动并维持均压箱内汽源压力及温度稳定，加热汽源调节阀投自动并维持除氧器内压力及温度稳定；小汽轮机驱动给水泵，给水泵将除氧器内的给水输送至蒸汽发生器的二次侧中，并在机组瞬态工况下用于补充蒸汽发生器的二回路给水，使得蒸汽发生器二次侧回路的给水流量满足反应堆的运行工况。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统及方法在具体操作时，在汽轮机组甩负荷工况下，利用均压箱内的蓄热供除氧器加热汽源，并根据机组负荷动态调整除氧器内的压力及温度，保证给水泵和一次侧回路给水压力及温度的动态调节，有效降低核电机组瞬态工况下发生非停事故的概率；在汽轮机正常运行期间，均压箱的供汽汽源由汽轮机高压缸排汽与主蒸汽两路供给；在汽轮机甩负荷工况时，均压箱的供汽汽源由主蒸汽旁路、主蒸汽和辅助蒸汽三路汽源供给，以避免瞬态工况下除氧器超压或加热汽源不足问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为反应堆、2为蒸汽发生器、3为主蒸汽调节阀、4为主蒸汽减压阀、5为小汽轮机、6为给水泵、7为汽轮机进汽阀组、8为汽轮机、9为发电机、10为汽轮机高压缸排汽阀组、11为均压箱、12为加热汽源调节阀、13为除氧器、14为辅助蒸汽均压箱调节阀、15为辅助蒸汽管道、16为主蒸汽旁路阀、17为旁路供均压箱调节阀、18为凝汽器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统包括反应堆1、蒸汽发生器2、汽轮机8、主蒸汽旁路阀16、主蒸汽调节阀3、小汽轮机5、主蒸汽减压阀4、均压箱11、凝汽器18、除氧器13及给水泵6；反应堆1与蒸汽发生器2的一次侧相连通，蒸汽发生器2的二次侧出口分为三路，其中，第一路与汽轮机8的入口相连通，第二路与主蒸汽旁路阀16的一端相连通，第三路与主蒸汽调节阀3的一端相连通，主蒸汽调节阀3的另一端与小汽轮机5的入口及主蒸汽减压阀4的一端相连通，小汽轮机5的出口、主蒸汽减压阀4的另一端及汽轮机8的出口通过管道并管后与均压箱11的入口相连通，主蒸汽旁路阀16的另一端与均压箱11的入口及凝汽器18的入口相连通，均压箱11的出口与除氧器13的入口相连通，除氧器13的出口与给水泵6的入口相连通，给水泵6的出口与除氧器13的入口及蒸汽发生器2的二次侧入口相连通，汽轮机8与发电机9相连接，小汽轮机5与给水泵6的驱动轴相连接。
蒸汽发生器2的出口与汽轮机8入口之间设置有汽轮机进汽阀组7；本发明还包括辅助蒸汽管道15，其中，辅助蒸汽管道15经辅助蒸汽均压箱调节阀14与均压箱11的入口相连通；汽轮机8的出口处设置有汽轮机高压缸排汽阀组10；均压箱11的出口与除氧器13的入口之间设置有加热汽源调节阀12；主蒸汽旁路阀16与均压箱11的入口之间通过旁路供均压箱调节阀17相连通。
本发明所述的核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置方法包括以下步骤：
在机组瞬态工况下，发电机9甩负荷降至厂用电功率，调节汽轮机进汽阀组7至最小阀位，保持汽轮机8稳定在3000rpm，反应堆11开始降功率，关闭汽轮机高压缸排汽阀组10，打开主蒸汽旁路阀16，将蒸汽发生器2产生的主蒸汽排入凝汽器18，在甩负荷瞬态阶段，反应堆1功率下降，将加热汽源调节阀12的开度调至最大，利用均压箱11蓄热量维持除氧器13内的压力及温度稳定，同时打开旁路供均压箱调节阀17，补充均压箱11内的蓄热量。
当反应堆1降功率至稳定运行功率时，主蒸汽调节阀3及主蒸汽减压阀4投自动，维持小汽轮机5驱动给水泵6正常运行，辅助蒸汽均压箱调节阀14投自动并维持均压箱11内汽源压力及温度稳定，加热汽源调节阀12投自动并维持除氧器13内压力及温度稳定；小汽轮机5驱动给水泵6，给水泵6将除氧器13内的给水输送至蒸汽发生器2的二次侧中，并在机组瞬态工况下用于补充蒸汽发生器2的二回路给水，使得蒸汽发生器2二次侧回路的给水流量满足反应堆1的运行工况。
另外，小汽轮机5与给水泵6同轴布置，通过一部分主蒸汽压降损耗来驱动给水泵6，通过小汽轮机5驱动给水泵6，通过给水泵6来循环加热除氧器13的给水或补充蒸汽发生器2的二次侧给水，同时将减压后的主蒸汽排入均压箱11中，作为除氧器13的加热汽源，以实现能量的梯级回收利用，经济性较好。
实施例一
本实施例以1000MW压水堆为例，机组主蒸汽压力为6.71MPa，温度为283℃，除氧器13的加热汽源工作压力范围为0.17MPa～0.75MPa，温度为168℃，汽轮机8的高压缸排汽压力为7.83MPa，温度为170℃，均压箱11的正常运行参数为：压力为0.8～1.5MPa，温度为200～300℃，辅助蒸汽压力为1.2MPa、温度为188℃。具体工作过程为：
1)机组正常带负荷运行期间
反应堆1正常运行，蒸汽发生器2二次侧出口产生的主蒸汽，一路经汽轮机进汽阀组7驱动汽轮机8和发电机9带负荷运行，另一路经主蒸汽调节阀3进入小汽轮机5中，同时调节主蒸汽减压阀4，使主蒸汽减压阀4输出的汽压与小汽轮机5的排汽压力一致，小汽轮机5的排汽、汽轮机高压缸排汽阀组10输出的蒸汽及主蒸汽减压阀4输出的蒸汽汇流后进入均压箱11中，均压箱11输出的蒸汽经加热汽源调节阀12进入除氧器13中。在运行期间各阀门控制方式为：主蒸汽调节阀3、主蒸汽减压阀4及加热汽源调节阀12投自动，由发电机9输出的电功率调节汽轮机进汽阀组7的开度，汽轮机高压缸排汽阀组10保持全开，辅助蒸汽均压箱调节阀14、主蒸汽旁路阀16及旁路供均压箱调节阀17保持全关，通过各阀门动态调整除氧器13内的压力及温度，保证反应堆1正常运行和蒸汽发生器22给水参数的稳定。小汽轮机5驱动给水泵6工作，通过再循环运行方式对除氧器13内的给水进行加热除氧。
2)机组瞬态工况运行期间
机组瞬态工况下，发电机9甩负荷降至厂用电功率，汽轮机进汽阀组7迅速关至最小阀位，保持汽轮机8稳定在3000rpm，反应堆1开始降功率，汽轮机高压缸排汽阀组10快速关闭，主蒸汽旁路阀16迅速打开，将大量主蒸汽排入凝汽器18中，避免主蒸汽管道超压；甩负荷瞬态阶段，反应堆1降功率，加热汽源调节阀12迅速全开，利用均压箱11的蓄热量维持除氧器13内的压力及温度稳定；同时旁路供均压箱调节阀17迅速打开，补充均压箱11内的蓄热量。
反应堆1降功率至稳定运行功率，主蒸汽调节阀3和主蒸汽减压阀4投自动，维持小汽轮机5驱动给水泵6正常运行，辅助蒸汽均压箱调节阀14投自动，由辅助蒸汽维持均压箱11内汽源压力和温度，以满足机组运行工况需求，加热汽源调节阀12投自动并维持除氧器13内的压力及温度稳定；小汽轮机5驱动给水泵6，给水泵6将除氧器13内的给水输送至蒸汽发生器2的二次侧中，在机组瞬态工况下用于补充蒸汽发生器2的二回路给水，使得给水流量满足一回路反应堆1的运行工况。

Claims (8)

1.一种核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统，其特征在于，包括反应堆(1)、蒸汽发生器(2)、汽轮机(8)、主蒸汽旁路阀(16)、主蒸汽调节阀(3、小汽轮机(5)、主蒸汽减压阀(4)、均压箱(11)、凝汽器(18)、除氧器(13)及给水泵(6)；
反应堆(1)与蒸汽发生器(2)的一次侧相连通，蒸汽发生器(2)的二次侧出口分为三路，其中，第一路与汽轮机(8)的入口相连通，第二路与主蒸汽旁路阀(16)的一端相连通，第三路与主蒸汽调节阀(3)的一端相连通，主蒸汽调节阀(3)的另一端与小汽轮机(5)的入口及主蒸汽减压阀(4)的一端相连通，小汽轮机(5)的出口、主蒸汽减压阀(4)的另一端及汽轮机(8)的出口通过管道并管后与均压箱(11)的入口相连通，主蒸汽旁路阀(16)的另一端与均压箱(11)的入口及凝汽器(18)的入口相连通，均压箱(11)的出口与除氧器(13)的入口相连通，除氧器(13)的出口与给水泵(6)的入口相连通，给水泵(6)的出口与除氧器(13)的入口及蒸汽发生器(2)的二次侧入口相连通，汽轮机(8)与发电机(9)相连接，小汽轮机(5)与给水泵(6)的驱动轴相连接。
2.根据权利要求1所述的核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统，其特征在于，蒸汽发生器(2)的出口与汽轮机(8)入口之间设置有汽轮机进汽阀组(7)。
3.根据权利要求1所述的核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统，其特征在于，还包括辅助蒸汽管道(15)，其中，辅助蒸汽管道(15)经辅助蒸汽均压箱调节阀(14)与均压箱(11)的入口相连通。
4.根据权利要求1所述的核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统，其特征在于，汽轮机(8)的出口处设置有汽轮机高压缸排汽阀组(10)。
5.根据权利要求1所述的核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统，其特征在于，均压箱(11)的出口与除氧器(13)的入口之间设置有加热汽源调节阀(12)。
6.根据权利要求1所述的核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统，其特征在于，所述小汽轮机(5)为背压式小汽轮机。
7.根据权利要求1所述的核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置系统，其特征在于，主蒸汽旁路阀(16)与均压箱(11)的入口之间通过旁路供均压箱调节阀(17)相连通。
8.一种核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置方法，其特征在于，基于权利要求1-7任一项所述的核电站瞬态工况下除氧器加热汽源配置，包括以下步骤：
在机组瞬态工况下，发电机(9)甩负荷降至厂用电功率，调节汽轮机进汽阀组(7)至最小阀位，保持汽轮机(8)稳定在3000rpm，反应堆(1)开始降功率，关闭汽轮机高压缸排汽阀组(10)，打开主蒸汽旁路阀(16)，将蒸汽发生器(2)产生的主蒸汽排入凝汽器(18)，在甩负荷瞬态阶段，反应堆(1)功率下降，将加热汽源调节阀(12)的开度调至最大，利用均压箱(11)蓄热量维持除氧器(13)内的压力及温度稳定，同时打开旁路供均压箱调节阀(17)，补充均压箱(11)内的蓄热量；
当反应堆(1)降功率至稳定运行功率时，主蒸汽调节阀(3)及主蒸汽减压阀(4)投自动，维持小汽轮机(5)驱动给水泵(6)正常运行，辅助蒸汽均压箱调节阀(14)投自动并维持均压箱(11)内汽源压力及温度稳定，加热汽源调节阀(12)投自动并维持除氧器(13)内压力及温度稳定；小汽轮机(5)驱动给水泵(6)，给水泵(6)将除氧器(13)内的给水输送至蒸汽发生器(2)的二次侧中，并在机组瞬态工况下用于补充蒸汽发生器(2)的二回路给水，使得蒸汽发生器(2)二次侧回路的给水流量满足反应堆(1)的运行工况。
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