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 摘要根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)核電設(shè)備制造廠所提供的資料， 形成四類(lèi)可供我國(guó)將來(lái)核電站選擇的常 規(guī)島技術(shù)方案，并對(duì)四類(lèi)技術(shù)方案進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞核電站常規(guī)島技術(shù)方案 核電站的設(shè)備選型和供貨商的選擇，應(yīng)采用國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)性招標(biāo)方式，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、自主化、 國(guó)產(chǎn)化等方面進(jìn)行深入分析比擬， 來(lái)選定供貨商和機(jī)型。 國(guó)外制造商必須選擇國(guó)內(nèi)設(shè)備制造 廠作為合作伙伴，轉(zhuǎn)讓技術(shù)、合作生產(chǎn)，逐步全面實(shí)現(xiàn)自主化和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。經(jīng)初步研究，常規(guī)島局部可供選擇的國(guó)外主要設(shè)備潛在供貨商有：英法GEC-ALSTHOM公司、美國(guó)西屋公司、日本三菱公司、美國(guó)GE公司等。到目前為止，ALSTHO M公司已同中國(guó)東方集團(tuán)公

2、司進(jìn)行合作，形成一個(gè)聯(lián)合體；美國(guó)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(lèi)技術(shù)方案：方案一 三環(huán)路改良型壓水堆核電機(jī)組；方案二ABB-CE的系統(tǒng)80System80型壓水堆核電機(jī)組；方案三 日本三菱公司的四環(huán)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(lèi)技術(shù)方案分別進(jìn)行分析。1 三環(huán)路改良型壓水堆核電機(jī)組 此方案的一回路為標(biāo)準(zhǔn)的 300MW 一個(gè)環(huán)路的三環(huán)路壓水堆。 此類(lèi)方案包括中廣核集團(tuán)

3、公司 提出的 CGP1OO0歐洲公司包括 EDF FRAMATOME GEC-ALSTHOM推出的 CNP1000和西屋 -上海聯(lián)隊(duì)推出的 CPWR1 000三種壓水堆核電機(jī)組。1.1CGP1000與 CNP1000核電機(jī)組CGP1000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(guó)西屋公司和ABB-CE公司的局部先進(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 300MW 條環(huán)路的CGP1000技術(shù)方案。常規(guī)島局部，汽輪發(fā)電機(jī)組選用ALSTHOM的Arabelle1000型汽輪發(fā)電機(jī)組。CNP1000由歐洲制造商EDF、FRAMA-TOME、ALSTHOM根據(jù)法國(guó)核電方案及大

4、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(lái)的經(jīng)驗(yàn)推薦給中國(guó)的核電機(jī) 組。常規(guī)島局部的汽輪發(fā)電機(jī)組也以Arabelle1000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)島局部的汽輪發(fā)電機(jī)組均為Arabelle1000型，所以實(shí)際上為同一類(lèi)核電機(jī)組。ALSTHOM在總結(jié)54臺(tái)第1代汽輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)根底上， 組合出了 Arabelle1000型汽 輪發(fā)電機(jī)組，參考電站為 ChoozB2臺(tái)1450MW機(jī)組已分別于1996年7月11月投入運(yùn)行。1.1.1Arabelle1000 型汽輪發(fā)電機(jī)組的主要技術(shù)數(shù)據(jù)a最大連續(xù)電功率：1051MW ；b轉(zhuǎn)

5、速：1500r/min ；c機(jī)組效率：36.3%；d末級(jí)葉片長(zhǎng)度：1450mm ；e排汽面積：76.8m2 ；f背壓：5.5kPa;g凝汽器冷卻面積：68633m2 ；h發(fā)電機(jī)額定輸出功率：1050MW ；i發(fā)電機(jī)視在輸出功率：1235MVA ；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：26kV。1.1.2Arabelle1000 型汽輪發(fā)電機(jī)組的主要特點(diǎn)a缸體結(jié)構(gòu)：三缸四排汽HP/IP+2 X LP94汽輪機(jī)采用高中壓組合汽缸并直接和2個(gè)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)根底上，軸承座和內(nèi)缸體直接

6、座于汽機(jī)根底上；b由于末級(jí)葉片比擬長(zhǎng)，具有較大的排汽面積，可使蒸汽膨脹過(guò)程加長(zhǎng)，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(guò)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， Arabelle1000 型汽輪機(jī)的高中壓膨脹效率相比照擬高；d發(fā)電機(jī)采用水氫氫冷卻方式，勵(lì)磁系統(tǒng)采用無(wú)刷勵(lì)磁方式。1.2CPWR1000核電機(jī)組CPWR1000由西屋-上海聯(lián)隊(duì)推出，由上海市核電辦公室牽頭，組織上海核工程研究設(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(kāi)C PWR 1 0 00概念設(shè)計(jì)工作，并于 1997年6月份完成。CPWR1000是建立在西屋公司成熟的

7、、經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐驗(yàn)證的技術(shù)上，以西班牙的Van dellos n為參考電站該電站已有 50000h以上的高利用率的運(yùn)行業(yè)績(jī) ，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)改良而來(lái)。汽輪發(fā)電機(jī)組主要技術(shù)數(shù)據(jù)a汽輪機(jī)型式：?jiǎn)屋S、四缸、六排汽、凝汽式、二級(jí)再熱裝置；b轉(zhuǎn)速：1500r/min ;c主蒸汽門(mén)前蒸汽壓力：6.764MPa；d主蒸汽門(mén)前蒸汽溫度：283.5 C；e主蒸汽門(mén)前蒸汽流量：5493.5t/h ;f主蒸汽門(mén)前蒸汽濕度：0.25%;g回?zé)岢槠?jí)數(shù)：6級(jí)1級(jí)高壓加熱器+1級(jí)除氧器+4級(jí)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(jí)葉片長(zhǎng)

8、度：1250mm ；k排汽壓力：5kPa;l凈熱耗率：9.788kJ/Wh；m機(jī)組最大保證功率：1071.09MW ；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(lì)磁系統(tǒng)：靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)。淺談核電站常規(guī)島技術(shù)方案 :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(gè)雙流式高壓汽缸及 3 個(gè)雙流式低壓汽缸串聯(lián)組合， 汽輪機(jī)末級(jí)葉片長(zhǎng) 度為1250mm，六排汽口，配置 2臺(tái)一級(jí)汽水別離以及兩級(jí)蒸汽再熱的汽水別離再熱器。相對(duì)于 Van dellos n的主要改良a核電機(jī)組最大保證出力由982MW改為1071MW ；b主汽門(mén)前蒸汽參數(shù)由 6.44MPa、280.2 C改為6.76MPa

9、、283.5C；c平均冷卻水溫度由17.8 C改為23 C；d末級(jí)葉片長(zhǎng)度由 1117.6mm改為1250mm ;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)由不設(shè)除氧器改為帶除氧器；g發(fā)電機(jī)電壓擬由21kV改為24kV;h凝汽器壓力由7kPa改為5kPa;i汽輪機(jī)凈熱耗率由 10.209kJ/Wh降到9.788kJ/Wh以下；j加大凝結(jié)水精處理裝置容量；k常規(guī)島儀表控制采用微機(jī)分散控制系統(tǒng)。2ABB-CE的系統(tǒng)80System80型壓水堆核電機(jī)組此方案也是壓水堆機(jī)組， 較三環(huán)路方案不同之處是核島局部為雙蒸發(fā)器， 由美國(guó)燃燒工程公 司ABB-CE開(kāi)發(fā)而成。此方案也為韓國(guó)核電國(guó)

10、產(chǎn)化方案，核島局部為ABB-CE的系統(tǒng)80反響堆，相匹配的常規(guī)島局部為美國(guó)GE公司的汽輪發(fā)電機(jī)組。 參考電站為韓國(guó)靈光 3、4機(jī)組。靈光3、4機(jī)組經(jīng)過(guò)23a的運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行狀況良好。目前由于還沒(méi)有收集到GE公司關(guān)于靈光3、4機(jī)組常規(guī)島局部的詳細(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)性與平安水平與三環(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(guó)西屋公司的 Model412 的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，與大

11、飯 1、 2號(hào)機(jī)組完全一致 大飯 1 、 2 號(hào)機(jī)組均為西屋公司設(shè)備 ，是一個(gè)技術(shù)成熟的、 有豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的機(jī)組。 大飯 3、4 號(hào)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)a發(fā)電機(jī)端額定出力：1036MW ；b汽輪機(jī)型式：TC6F-44;c轉(zhuǎn)速：1500r/min ;d主汽門(mén)前蒸汽參數(shù)：壓力6.30MPa絕對(duì)壓力，溫度279.6 C，濕度0.43%，額定出力時(shí)蒸汽流量 5844.129t/h ;e給水溫度：226.7 C；f凝汽器壓力：5.07kPa絕對(duì)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(lì)磁方式：

12、無(wú)刷勵(lì)磁。3.2 機(jī)組的主要特點(diǎn)3.2.1 熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng)為壓水堆機(jī)組典型的熱力系統(tǒng)， MSR 再熱為兩級(jí)。汽輪機(jī)為 1 個(gè)高壓缸和 3 個(gè)低 壓缸。回?zé)嵯到y(tǒng)為 1 級(jí)高壓加熱器 +1 級(jí)除氧器 +4級(jí)低壓回?zé)崞鳌?.2.2 廠房布置機(jī)組布置為平行式， 即反響堆的軸線與汽輪發(fā)電機(jī)組的軸線平行，這樣的布置比擬緊湊，汽機(jī)房體積小，行車(chē)可以共用，電纜長(zhǎng)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(guó)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。以日本東京電力公司的柏崎6、7號(hào)機(jī)組作為參考電站。

13、柏崎 6、 7 號(hào)機(jī)組是目前世界上唯一獲得美、日兩國(guó)設(shè)計(jì)批準(zhǔn)的、已建成并投入商業(yè)運(yùn)行的 改良型沸水堆核電機(jī)組。 反響堆和汽輪發(fā)電機(jī)組均由美國(guó)通用電氣公司生產(chǎn)， 柏崎 6號(hào)機(jī)是 世界上第1個(gè)ABWR機(jī)組，于1991年9月開(kāi)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(guó)通用電氣公司GE為主進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。1957年首臺(tái)沸水堆核電機(jī)組投入運(yùn)行，其后，經(jīng)過(guò)多年的改良，從BWR-1到BWR-6，最后到ABWR。4.1ABWR 汽輪發(fā)電機(jī)組主要技術(shù)數(shù)據(jù)a額定功率：1350MW ；b汽輪機(jī)型式：TC6F-52;c汽缸結(jié)構(gòu)：四缸六排汽 1HP+3LP；d主汽門(mén)前主蒸汽壓力：6.79MPa ；e主

14、汽門(mén)前主蒸汽流量：7640t/h ；f主汽門(mén)前主蒸汽濕度：0.4%;g低壓缸末級(jí)葉片長(zhǎng)度：1320.88mm ；h回?zé)嵯到y(tǒng)：4級(jí)低壓加熱器+2級(jí)高壓加熱器無(wú)除氧器。4.2ABWR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)組中的一回路和二回路并為 1 個(gè)回路。ABWR和PWR的汽輪機(jī)回?zé)岢槠到y(tǒng)沒(méi)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(jí)，以提高熱效率，4級(jí)低加、2級(jí)高加，不設(shè)除氧器。加熱器的疏水泵將疏水打入前級(jí)凝結(jié)水管。4.2.2 廠房布置由于ABWR是反響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(guò)過(guò)濾排入排汽筒, 整個(gè)汽機(jī)車(chē)間是閉式通風(fēng)系統(tǒng)