ABWR核电机组热经济性分析的扩展型EEDM方程

ABWR核电机组热经济性分析的扩展型EEDM方

程

吕浩然

（华北保定电力职业技术学院动力工程系运检0902班学号25）

摘要：以先进型沸水堆(ABWR)核电机组热力系统为研究对象，在常规火电机组热力系统热经济性分析的能效分布矩阵方程( EEDM)的基础上；结合ABWR核电机组热力系统的特点，经过理论分析和数学推导；构建了适合ABWR 核电机组热经济性分析的扩展型EEDM方程；并通过实例对方程的正确性进行了验证。

关键词：先进型沸水堆核电站(ABWR) ；热力系统；能效分布矩阵方程(EEDM)

Extended EEDM Equation for Thermal Economic Analysis of ABWR Nuclear Power Plant

Lv Hao-ran

( School of Power Engineering，North China Baoding Electric Power Professional Technology Institute，Brought The Class 0902，

No.25)

Abstract: Thermal system of advanced boiling water reactor nuclear power plant (ABWR) is emp loyed to behave as theresearch subject in this study. Meanwhile, based on the energy-efficiency distribution matrix equation for the thermaleconomic analysis of the conventional power generation units system, accompany with the characteristic of the thermalsystem ofABWR nuclear power plant, whereby the theoretical analysis and mathematical deduction, the extended EEDMequation which app rop riates for the ABWR nuclear power p lant is constructed. Furthermore, the test is exemp lified todemonstrate the accuracy of the equation.

Key words:advanced boiling wa terreactor nuclear power plan t( ABWR) ; therma l system; energy-efficiency distribution matrix equation( EEDM )

前言

当前世界核电机组的主要堆型是压水堆、沸水堆和坎杜堆。与压水堆同属轻水反应堆系列的沸水堆，本质上是压水堆的一种改良，它把压力容器与蒸汽发生器合二为一，直接在主回路内产生蒸汽去冲转汽轮机发电，省去了二回路，因而其热力系统与压水堆存在一定的差异。几十年运行经验表明，沸水堆的安全业绩至少不亚于压水堆，因此可以说,它与压水堆一样，也是一种成熟的核电机组设计。文献【1】的相关文件和研究报告表明，先进型沸水堆(以下简称ABWR) ，是沸水堆经过几代的变革，相当于第三代轻水堆技术，其主要经济指标基本符合URD的要求。目前，在全世界运行的或在建的核电厂中，除了ABWR以外，还没有其它符合URD要求的核电厂【1】。所以,对ABWR核电机组热力系统进行深入的热经济性分析，对改进核电厂热力系统设计，提高机组经济性，控制核电厂发电成本，平抑能源价格波动等方面具有重要意义。

针对ABWR核电机组热力系统的特点，在火电机组热经济性分析方法——能效分布矩阵方程(以下简称EEDM方程)的主体结构和分析原理基础上，推导出适合ABWR机组热力系统热经济性分析的扩展型EEDM方程。该方程全面考虑了机组主系统及辅助系统的影响，保持了常规火电机组能效分布矩阵方程的主要特点，结构简单，方程各项含义明确，易于程序化，且热力系统变动后，只需改变矩阵内元素即可完成变动后的机组的热经济性计算，便于分析辅助系统及热力设备变化对热经济性的影响，为ABWR核电机组的热经济性诊断和热力系统局部定量分析提供了参考。

1 ABWR核电机组热力系统

1.1 ABWR核电机组热力系统介绍

如图1所示，为典型ABWR核电机组热力系统，其采用一体化核蒸汽供应系统(NSSS) ，将汽水分离装置、蒸汽干燥器和冷却剂再循环泵等核蒸汽供应部件全部置于反应堆压力壳内，称之为反应堆压力容器，由此产生的蒸汽直接去冲转汽轮机发电。在高压缸两侧布置了汽水分离及中间再热器，先对高压缸排汽进行汽水分离，然后分别利用高压缸抽汽和新蒸汽进行两级再热之后,进入低压缸做功。此外，其回热加热系统不设除氧器水箱，而是在凝汽器热井中设置有用新蒸汽加热的热力除氧装置，采用了四级低压加热器和两级高压加热器的凝结水、给水回热加热方式，这是与传统压水堆核电机组二回路热力系统不同之处。

图1 ABWR核电机组热力系统

1.2 虚拟热力系统的概念

常规火电机组的EEDM方程热经济性分析方法，为了提高热经济性指标的精确度，简化热力系统热经济性的计算分析过程，并探究其规律，采用了“先归并，后分析”的思路，其核心在于如何将各种辅助系统中辅助汽--水成分归并到主系统上。将符合以下两个条件的经过人为整理的热力系统定义为虚拟热力系统：①热经济性指标数值上与所研究的实际热力系统相等；②归并后的热力系统结构与所研究的实际热力系统中主系统结构相同，且不含任何辅助汽水成分，为单一主系统结构。

1.3 ABWR核电机组热力系统的划分

为了能够清晰地分析ABWR核电机组热力系统，准确地掌握各种辅助汽--水成分(扰动)对机组热经济性的影响，本文沿用常规火电机组EEDM方程的分析思路，力图构建适用于ABWR核电机组的虚拟热力系统。在此之前，先结合ABWR核电机组热力系统特点，将其划分为主系统和辅助系统：①主系统是指由汽轮机主凝结水和加热它的各级从汽轮机本体直接进入加热器的回热抽汽所构成的汽--水系统;；②辅助系统是指除主系统以外的汽--水系统及其它汽--水成分，这里需要提出的是，将从通流部分经汽水分离再热器的