AP1000核电厂核能供热系统热工建模及瞬态分析.pdf
《AP1000核电厂核能供热系统热工建模及瞬态分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《AP1000核电厂核能供热系统热工建模及瞬态分析.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、652023.5期区域供热AP1000核电厂核能供热系统热工建模及瞬态分析顾先青,庄亚平?,张真?,叶成,王晨晨,王岳,姜旭东(1.上海核工程研究设计院有限公司,上海200233;2.山东核电有限公司,山东烟台265116)摘要:某核电厂一期投运的两台AP1000机组,率先实现核能供热(热电联产)试点,在提升了核电厂热效率的同时,也减少了排放到环境中的乏热。随着一期工程450万平方米市政供热工程的投运,有必要结合核电厂、首站及市政管网系统,开展仿真分析,为核电厂供热运行提供指导。采用APROS热工软件,建立了基于全厂级的负荷预测算法的核电厂供热模型,并进行了跳双泵、加热器隔离等瞬态工况分析,保
2、证当前核电厂供热系统安全运行。关键词:AP1000核电厂;核能供热;APROS;瞬态分析DOI 编码:10.16 6 41/11-3241/tk.2023.05.009Thermal modeling and transient simulation analysis of nuclearenergy heating system in AP1000 nuclear power plantGU Xianqing,ZHUANG Yaping,ZHANG Zhen,YE Cheng,WANG Chenchen,WANG Yue,JIANG Xudong(1.Shanghai nuclear eng
3、ineering research&design institute Co.,Ltd.,Shanghai 200233,China;2.Shandong nuclear power company Ltd.,Yantai 265116,China)Abstract:The two AP1000 units put into operation in the first phase of a nuclear power planttook the lead in realizing the pilot of nuclear energy heating(Combined heat and pow
4、er production),which not only improved the thermal efficiency of the nuclear power plant,but also reduced the wasteheat discharged into the environment.With the commissioning of the 4.5 million spuare metersmunicipal heating project of the first phase,it is necessary to carry out simulation analysis
5、 incombination with the nuclear power plant,the first station and the municipal pipe network system toprovide guidance for the heating operation of the nuclear power plant based on a plant-wide.In thispaper,APROS software is used to establish a nuclear power plant heating model based on loadpredicti
6、on algorithm,and to analyze transient conditions such as doublepump jumping and heaterisolation,to ensure the safe operation of the current nuclear energy heating system.Keywords:AP1000 nuclear power plant;nuclear energy heating;APROS;transient analysis662023.5期区域供热0引言核能供热是响应国家“推进北方地区冬季清洁取暖”,响应党的打赢蓝
7、天保卫战的重大决策;节约能源法第3 9 条明确国家鼓励发展推广多能联供,提高热电联产机组能效,发展热能梯级利用技术。开拓核能供热技术推广、核电厂升级实现核能热电联产,可大力提升核电机组热效率,实现企业热电技术高效耦合,为企业可持续发展打下坚实的基础 2 ,具有重要的现实意义。目前,国内核电厂实现供热的机组很少,主要原因是受制于核技术发展水平、公众认知、核安全等,导致大量核电厂余热没有被有效利用,造成了能源的浪费。但国外核电厂热电联产运行已有数十年的历史,积累了丰富的核能供热运行经验。相比火电机组,核电厂一般带基荷运行,不参与调峰调频,运行灵活性较差,实现核电厂热电联产运行需开展相应关键技术和设
8、备可靠性分析评估,如反应堆主回路、湿蒸汽汽轮机、核电厂热电负荷解耦控制策略等。核电厂供热优势是机组单机容量大,潜在供热能力强,单机组就可以实现数千万平方米的供热,对国家实现“双碳”目标意义重大。当前国内多功能小堆、供热堆也发展迅速。同火电厂供热相比,核电厂供热系统、方案、技术要素基本一致,区别在于核电厂运行安全性要求更高,需要对核岛开展一系列安全性评估。需针对核电厂供热运行工况和假设事故开展大量的供热瞬态、事故分析,保证任何供热工况下对核岛的影响都在可接受范围内,同时需充分考虑放射性泄漏隔离保护等。因此,有必要开展核电供热相关技术研发,如供热对核岛侧主设备、主系统及主参数的影响、堆-机-电解耦
9、控制策略、核电机组热电联产运行方式、核电厂抽汽供热瞬态和事故分析等。通过仿真实现核能供热系统动态特性的分析研究,为核电厂-供热首站-长输管道-隔压站-城市热网设计提供指导,是一个几乎不需要投入成本的高效研究方法。1核电厂供热仿真技术1.1核电厂供热仿真必要性近年来,国内外相当数量的火电机组实施了热电联产改造,能满足不同热用户需求,大幅度提升了机组能效。但核能厂供热在国内投人运行的案例极少,可参考的核电厂一热网耦合运行数据也很少,尤其是热网日常运行负荷特性,与当前核电厂日常运行要求有较大差异,因此需利用仿真软件,通过数字“李生 技术,建立核电厂-抽汽-供热首站-热网仿真模型,虚拟运行,实现相关工
10、况数据“可视化”,作为核电厂堆、电、热耦合运行的设计依据。另外,通过核电厂供热系统仿真,研究合理的核电厂电负荷、热负荷解耦控制策略,对保证核电厂抽汽供热系统的可靠性、安全性和经济性都至关重要 3-5 。本文利用APROS仿真分析软件,建立了基于汽轮机抽汽-供热首站-长输管道-城市热网的核能供热模型,并开展相关瞬态仿真分析,就当前系统中“潜在”的运行风险提出规避建议,作为核能供热系统设计、运行依据。1.2APROS仿真计算理论APROS是一个用于工业过程的全范围建模和动态仿真软件,具有电站热工过程和自动控制系统的设计、安全分析和培训仿真系统开发等功能。应用APROS仿真建模时,整个热力系统网络可
11、抽象为容积模块和支路模块组成的流体网络。整个热力系统计算包是建立在质量、动量、能量以及质分率(汽、水质量比)守衡的理论基础之上,遵循常规流体力学相关质量守恒方程、能量守恒方程及动量守恒方程。在求解上述守恒方程时,把模型看成节点和分支所组成的一个热力计算网络,软件中自带的过程组件模型会自动管理这个网672023.5期区域供热供水至热网各换热站核电厂中电华元中继泵站生活区抽汽管道供水旁路热用户:丰源临核反应堆汽轮机首站港.老城区回水管道回水管道凝汽器图1核电厂核能供热方案络,进而生成计算级模型及其对应的属性。对于一个热力节点,其主要状态变量是压力、恰及质分率,管路分支上的主要变量则为流量。根据流体
12、压力、恰以及质分率,通过物性函数来计算其他参数,如密度和运动粘度等。节点以及分支的状态量会被系统整理成为矩阵方程,通过方程求解器可以求解大型非线性方程组,使得系统能够快速实时地进行仿真计算。2核电厂供热方案及建模过程2.1核能供热方案供热系统按功能划分,一般分为源侧和网侧两大部分,源侧是提供热能的装置:包括热电厂、核电厂、锅炉和其他形式热源,网侧是城市热力拓扑管网,包括首站、二级站、区域换热站等。某AP1000核电厂核能供热方案见下图1,具体包括:反应堆、汽轮机(热力循环)抽汽管道、供热首站,各级隔压站(包括核电生活区站、中电华元站、中继泵站、丰源临港到老城区等数十个换热站),以及长输供水管道
13、、供水旁路和回水管道等。核电厂抽汽点为汽轮机高压缸排汽,首站包括两列汽水换热器及热网循环水泵4台,中继泵站(中继供水泵、回水泵各5 台)。热网中各个供热站、隔压站,按目标城市供暖规划图进行建模,信息包括站点坐标、走向、管径、标高、站点供热面积、热负荷及站点名称等,保证管网节点参数、循环水管道内水装量、系统瞬态与设计值保持一致。各个换热站点主要参数有:供回水温度、压力、流量、换热器台数及热负荷等。核电厂供热运行参数:各个机组运行出力,循环水泵参数、汽轮机抽汽量、供回水温度、接人市政热网的循环水流量及温度等。该核电厂一期45 0 万平方米供热负荷分配见表1,热负荷包括核电生活区和老城区,通过11个
14、热力站,向各自辖区内的热用户供暖。表1目标城市45 0 万平方米热负荷分配标高供热面积热负荷序号热负荷分区站点/m万平方米/MW1核电生活区分支4.36104.52中电华元分支8.701.50.7丰源热力-临港325.6933.6815.2热源分支丰源热力-度假区424.2532.8614.8热源分支5龙山街道分支4.1800.0丰源热力-开发区68.4528.9113.0热源分支7宏峰热源-海盛站52.0511.95.48宏峰热源-海龙站37.3981.7536.89宏峰热源-银河站32.4973.132.9DN500宏峰热源1031.79102.6346.2新兴站丰源热力-老城区11366
15、0.7427.3热源分支合计43719745,实际值按环境综合热指标/Wm-2温度选取2.2核电厂供热建模过程根据2.1节,核能供热系统各子项的功能,各个子项的物理建模原理及过程如下。68区域供热2023.5期2.2.1反应堆点堆模型反应堆点堆模型见图2(图中RPV-反应堆压力容器;1D-1维),核功率3 40 0 MW,燃料棒41448 根,控制棒价值和棒速参照AP1000核电机组第3 次换料后的燃料循环中期燃耗情况,将按棒组有效先导棒位按中间值(约12 5 步,总步数为2 6 2),控制棒组积分微分价值1.3 pcm(十万分之一)、微分价值按180pcm进行选取,实际仿真时可以微调 6 O
16、2.2.2汽轮机抽汽及首站汽水换热器模型汽轮机抽汽模型见图3 所示,主蒸汽进人高压缸人口,依次经过一级再热、7#抽汽、6#抽汽、高压缸排汽,高压缸排汽作为核电厂供热抽汽口。高压缸调节级后人口压力为5 0.6 MPa,主蒸汽流量为18 3 2 kg/s,各级抽汽流量分别为 9 0 kg/s、10 8.7 k g/s、9 2.7 k g/s、115.5 7 k g/s,RPVRPV_RIPO5RC_INRO11DRPVRPV_RIPO03图2反应堆点堆模型误差小于1%,并将实际运行过程中抽汽包含疏水导致的本级抽汽恰小于进人下级汽轮机人口烩值考虑在内刀。抽汽管道及首站汽水换热器模型见图4所示 8 ,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- AP1000 核电厂 核能 供热 系统 建模 瞬态 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。