淺談核電站常規(guī)島技術(shù)方案

1、淺談核電站常規(guī)島技術(shù)方案經(jīng)初步研究，常規(guī)島部分對供選擇的國外主要設(shè)備潛在供貨 商有：英法gec-alsthom公司、美國西屋公司、日本三菱公司、美國ge公司等。到目前為 止，alsthom公司已同中國東方集團(tuán)公司進(jìn)行合作，形成一個聯(lián)合體；美國西屋公司已同上 海核電設(shè)備成套集團(tuán)公司合資，組成西屋-上海聯(lián)隊(duì)。其它公司到目前尚未進(jìn)行合作。根據(jù)alsthom公司、西屋公司、三菱公司和ge公司等核電設(shè)備制造商所提供的資料， 按照堆型的不同和一回路的不同，可以形成四類技術(shù)方案：方案三環(huán)路改進(jìn)型壓水堆核電機(jī)組；方案二abb-ce的系統(tǒng)80 (system 80)型壓水堆核電機(jī)組；方案三一一日本三菱公司的四環(huán)

2、路壓水堆核電機(jī)組；方案四一一先進(jìn)型沸水堆(abwr)核電機(jī)組。下面就各類技術(shù)方案分別進(jìn)行分析。1三環(huán)路改進(jìn)型壓水堆核電機(jī)組此方案的一回路為標(biāo)準(zhǔn)的300 mw 個環(huán)路的三環(huán)路壓水堆。此類方案包括中廣核集團(tuán) 公司提出的cgp1000.歐洲公司(包括edf、framatome、gec-alsthom)推出的cnp 1000和 西屋-上海聯(lián)隊(duì)推岀的cpwr1000三種壓水堆核電機(jī)組。1. 1 cgp1000 與 cnp1000 核電機(jī)組cgp 1000由中廣核集團(tuán)提出，以大亞灣核電站為參考站，并借鑒美國西屋公司和 abb-ce公司的部分先進(jìn)的設(shè)計(jì)，有選擇地吸收了用戶要求文件(urd)的要求，形成以30

3、0 mw -條環(huán)路的cgp1000技術(shù)方案。常規(guī)島部分，汽輪發(fā)電機(jī)組選用alsthom的ambellelooo 型汽輪發(fā)電機(jī)組。cnp1000由歐洲制造商(edf、frama-tohe、alsthom)根據(jù)法國核電計(jì)劃及大亞灣核電站、 嶺澳核電站等工程的設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行及維修中積累起來的經(jīng)驗(yàn)推薦給中國的核電機(jī) 組。常規(guī)島部分的汽輪發(fā)電機(jī)組也以arabel lelooo型汽輪發(fā)電機(jī)組作為推薦機(jī)組。由于cgp1000和cnp1000的常規(guī)島部分的汽輪發(fā)電機(jī)組均為arabellelooo型，所以實(shí) 際上為同一類核電機(jī)組。alsthom在總結(jié)54臺第1代汽輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，組合岀了 a

4、rabellelooo 型汽輪發(fā)電機(jī)組，參考電站為chooz b（2臺1450 mw機(jī)組已分別于1996年7月11月投入運(yùn)行）o1. 1. 1 arabellelooo型汽輪發(fā)電機(jī)組的主要技術(shù)數(shù)據(jù)小最大連續(xù)電功率：1051mw；b）轉(zhuǎn)速：1500 r/mi n；c）機(jī)組效率：36. 3%；d）末級葉片長度：1450nin）；e）排汽面積:76.8 m2；f）背壓：5. 5 kpa；g）凝汽器冷卻面積：68 633 m2 ；h）發(fā)電機(jī)額定輸出功率：1050 mw；i）發(fā)電機(jī)視在輸出功率：1235 mva；j）發(fā)電機(jī)額定功率因數(shù)：0.85；k）發(fā)電機(jī)額定端電壓：26kvo1. 1. 2 arabe

5、llelooo型汽輪發(fā)電機(jī)組的主耍特點(diǎn)a）缸體結(jié)構(gòu)：三缸四排汽（hp/ip+2xlp94）,汽輪機(jī)采用高中壓組合汽缸并直接和2個 雙流低壓缸相連接，含有流向相反的高壓和中壓蒸汽流道。低壓缸為雙流式，低壓外缸體支 承在冷凝器上面，不是直接裝在汽機(jī)基礎(chǔ)上，軸承座和內(nèi)缸體直接座于汽機(jī)基礎(chǔ)上；b）rh于末級葉片比較長，具有較人的排汽而積，可使蒸汽膨脹過程加長，減少余速損失, 提高機(jī)組效率；c）由于蒸汽在高/中壓缸中膨脹過程是以干蒸汽單流方向進(jìn)行，另外，在高、中壓排汽 口加裝抽汽擴(kuò)散器以增加效率，所以，arabellelooo型汽輪機(jī)的高中壓膨脹效率相對比較 高；d）發(fā)電機(jī)采用水蛍盤冷卻方式，勵磁系統(tǒng)采

6、用無刷勵磁方式。1.2 cpwr1000核電機(jī)組cpwr1oo0由西屋-上海聯(lián)隊(duì)推出，由上海市核電辦公室牽頭，組織上海核工稈研究設(shè)計(jì) 院、華東電力設(shè)計(jì)院、西屋公司等單位聯(lián)合展開cpwr1ooo概念設(shè)計(jì)工作，并于1997年6 月份完成。cpwr1ooo是建立在西屋公司成熟的、經(jīng)過設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐驗(yàn)證的技術(shù)上，以西班牙的 vandellos ii為參考電站（該電站已有50 000 h以上的高利用率的運(yùn)行業(yè)績），結(jié)合西屋 先進(jìn)型壓水堆機(jī)組（apwr1000）技術(shù)，并進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)而來。1.2. 1 cpwr1000汽輪發(fā)電機(jī)組主耍技術(shù)數(shù)據(jù)a）汽輪機(jī)型式：單軸、四缸、六排汽、凝汽式、二級再熱裝置；b）轉(zhuǎn)速

7、：1500 r/min；c）主蒸汽門前蒸汽壓力：6. 764 mpa；d）主蒸汽門前蒸汽溫度：283.5°c；e）主蒸汽門前蒸汽流量：5 493.5 t/h；f）主蒸汽門前蒸汽濕度:0.25%；g）回?zé)岢槠墧?shù)：6級（1級高壓加熱器+1級除氧器+4級低壓加熱器）:h）給水溫度：223.9°c；i）平均冷卻水溫度：23.0°c；j）末級葉片長度：1 250 mni；k）排汽壓力：5 kpa；l）凈熱耗率:9. 788 kj/（wh）；m）機(jī)組最大保證功率：1071.09 mw；n）發(fā)電機(jī)功率因數(shù)：0.9；o）短路比:0. 5；p）冷卻方式：水氫氫；q）勵磁系統(tǒng)：靜態(tài)

8、勵磁系統(tǒng)。1.2.2 apwr1000汽輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)汽輪發(fā)電機(jī)組采用1個雙流式高壓汽缸及3個雙流式低壓汽缸串聯(lián)組合，汽輪機(jī)末級葉 片長度為1 250 mm,六排汽口，配置2臺一級汽水分離以及兩級蒸汽再熱的汽水分離再 熱器。1.2.3 cpwr1000相對于vandellos ii的主要改進(jìn)a）核電機(jī)組最大保證出力由982 mw改為1071 mw；b）主汽門前蒸汽參數(shù)由6. 44 mpa、280. 2 °c改為6.76 mpa. 283.5°c；c）平均冷卻水溫度由17.8 °c改為23°c；d）末級葉片長度由1117.6 nrni改為1250 mm

9、；e）汽輪機(jī)旁路容量由40%額定汽量改為85%；f）汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)山不設(shè)除氧器改為帶除氧器；g）發(fā)電機(jī)電壓擬由21 kv改為24 kv；h）凝汽器壓力由7 kpa改為5 kpa；i）汽輪機(jī)凈熱耗率由10.209 kj/（wh）降到9.788 kj/（wh）以下；j）加大凝結(jié)水精處理裝置容量；k）常規(guī)島儀表控制釆用微機(jī)分散控制系統(tǒng)。2 abb-ce的系統(tǒng)80 （system80）型壓水堆核電機(jī)組此方案也是壓水堆機(jī)組，較三環(huán)路方案不同z處是核島部分為雙蒸發(fā)器，由美國燃燒工 程公司（abb-ce）開發(fā)而成。此方案也為韓國核電國產(chǎn)化方案，核島部分為abb-ce的系統(tǒng)80 反應(yīng)堆，相匹配的常規(guī)島部分為美

10、國ge公司的汽輪發(fā)電機(jī)組。參考電站為韓國靈光3、4 機(jī)組。靈光3、4機(jī)組經(jīng)過23 a的運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行狀況良好。目前由于還沒有收集到ge公司關(guān)于靈光3、4機(jī)組常規(guī)甜部分的詳細(xì)資料，汽輪發(fā)電機(jī) 組的技術(shù)參數(shù)、型式、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及熱力系統(tǒng)等還暫時(shí)不能描述。3日本三菱公司的四環(huán)路壓水堆核電機(jī)組此方案亦屬成熟技術(shù)的壓水堆機(jī)組，其技術(shù)的先進(jìn)性與安全水平與三環(huán)路和雙蒸發(fā)器方 案相當(dāng)。日本三菱公司推薦的四環(huán)路壓水堆核電機(jī)組方案，是以日本大飯3、4機(jī)組作為參 考電站。大飯3、4機(jī)組采用了美國西屋公司的model 412的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，與大飯1、2號機(jī)組完 全一致（大飯1、2號機(jī)組均為西屋公司設(shè)備），是一個技術(shù)成熟的、有

11、豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的機(jī)組。 大飯3、4號機(jī)組已分別于1991年和1992年投入商業(yè)運(yùn)行。3.1三菱公司提供的汽輪發(fā)電機(jī)組的主要技術(shù)數(shù)據(jù)g發(fā)電機(jī)端額定出力：1036 mw；b）汽輪機(jī)型式：tc6f-44；c）轉(zhuǎn)速：1500 r/min；d）主汽門前蒸汽參數(shù)：壓力6. 30 mpa（絕對壓力），溫度279.6°c,濕度0.43%,額定出力時(shí)蒸汽流量5 844. 129 t/h；e）給水溫度：226.7°c；f）凝汽器壓力：5. 07 kpa（絕對壓力）；g）低壓缸總的排汽面積：71m2；h）發(fā)電機(jī)冷卻方式：水氫氫；i）勵磁方式：無刷勵磁。3.2機(jī)組的主要特點(diǎn)3. 2. 1熱力系統(tǒng)熱力

12、系統(tǒng)為壓水堆機(jī)組典型的熱力系統(tǒng)，msr再熱為兩級。汽輪機(jī)為1個高壓缸和3個 低壓缸。回?zé)嵯到y(tǒng)為1級高壓加熱器+1級除氧器+4級低壓回?zé)崞鳌?.2.2廠房布置機(jī)組布置為平行式，即反應(yīng)堆的軸線與汽輪發(fā)電機(jī)組的軸線平行，這樣的布置比較緊湊, 汽機(jī)房體積小，行車可以共用，電纜長度短，機(jī)組之間的交通方便，只需要在汽機(jī)房墻的設(shè) 計(jì)上考慮葉片飛射物的保護(hù)厚度即可。4先進(jìn)型沸水堆(abwr)核電機(jī)組此方案為美國通用電氣公司(ge)推出的先進(jìn)型沸水堆(abwr)核電機(jī)組，能滿足用戶要求 文件(urd) o以fi本東京電力公司的柏崎6、7號機(jī)組作為參考電站。柏崎6、7號機(jī)組是目前世界上唯一獲得美、日兩國設(shè)計(jì)批準(zhǔn)的

13、、已建成并投入商業(yè)運(yùn) 行的改進(jìn)型沸水堆核電機(jī)組。反應(yīng)堆和汽輪發(fā)電機(jī)組均由美國通用電氣公司生產(chǎn)，柏崎6 號機(jī)是世界上第1個abwr機(jī)組，于1991年9月開始建設(shè)，1996年11月竣工投入商業(yè)運(yùn)行。沸水堆核電機(jī)組是以美國通用電氣公司(ge)為主進(jìn)行開發(fā)的。1957年首臺沸水堆核電 機(jī)組投入運(yùn)行,其后，經(jīng)過多年的改進(jìn),從bwr-1到bwr-6,最后到abwro4.1 abwr汽輪發(fā)電機(jī)組主要技術(shù)數(shù)據(jù)g額定功率：1350 mw；b) 汽輪機(jī)型式：tc6f-52；c) 汽缸結(jié)構(gòu)：卩4缸六排汽(1hp+3lp)；d) 主汽門前主蒸汽壓力：6. 79 mpa；e) 主汽門前主蒸汽流量：7 640 t/h；f

14、) 主汽門前主蒸汽濕度：0.4%；£)低壓缸末級葉片長度：1320. 88 mm；h)回?zé)嵯到y(tǒng)：4級低壓加熱器+2級高壓加熱器(無除氧器)o4.2 abwr核電機(jī)組的主要特點(diǎn)4. 2. 1熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng)為直接循環(huán)系統(tǒng)，冷卻劑直接作為汽輪機(jī)的工質(zhì)，將pwr核電機(jī)組屮的一回路 和二回路并為1個回路。abwr和pwr的汽輪機(jī)回?zé)岢槠到y(tǒng)沒有什么兩樣，其參數(shù)相似，abwr主蒸汽壓力略高 于pwr, msr的再熱采用兩級，以提高熱效率，4級低加、2級高加，不設(shè)除氧器。加熱器的 疏水泵將疏水打入前級凝結(jié)水管。4.2.2廠房布置由于abwr是反應(yīng)堆核蒸汽直接通到汽輪機(jī)，因此汽機(jī)廠房需要考慮防放射性的措施，汽 機(jī)高壓缸、msr、高壓加熱器均用屏蔽墻隔離，運(yùn)行期間人員不能進(jìn)入。汽輪機(jī)的抽汽機(jī)排 汽需經(jīng)過過濾排入排汽筒，整個汽機(jī)車間是閉式通風(fēng)系統(tǒng)。主蒸汽通過