压水堆核电厂GSS系统再热汽温影响因素分析及运行方式的选择

朱剑波

摘 要：压水堆核電厂二回路蒸汽为饱和蒸汽，汽水分离再热器系统（GSS）再热汽的温变化及系统的运行方式对压水堆核电厂的影响较大，直接关系到核电厂的经济性。文章结合质量和能量平衡关系，构建传热简化模型，对再热汽温的影响因素作定性分析，对

GSS系统的运行方式作简要介绍，旨在为压水堆核电厂的稳定和经济运行提供参考，推动行业发展。

关键词：GSS；压水堆；核电厂；再热气温；影响因素

中图分类号：TM621.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）10-0054-02

Abstract： The secondary loop steam of PWR nuclear power plant is saturated steam. The temperature change of reheat steam of gas-liquid separate system （GSS） and the operation mode of the system have great influence on nuclear power plant of pressurized water reactor （PWR）， which is directly related to the economy of PWR nuclear power plant. Based on the balance relationship between mass and energy， a simplified heat transfer model is constructed， the influencing factors of reheat steam temperature are qualitatively analyzed， and the operation mode of GSS system is briefly introduced in order to provide a reference for the stability and economic operation of PWR nuclear power plant， so as to promote the development of the industry.

Keywords： GSS； pressurized water reactor （PWR）； nuclear power plant； reheat temperature； influencing factors

1 再热汽温模型构建

相关实践研究表明，再热汽温与机组相对内效率、热消耗率和机组理想内功率之间存在明显联系。故此，文章展开对再热汽的温度影响因素展开研究。具体再热汽温的研究中，结合质量和能量平衡关系构建再热汽温模型，根据模型对各影响因素作定性分析，详细内容如下。

1.1 压水堆汽水分离再热器系统（GSS）

GSS系统设有高效汽水分离波纹板组件，能够去除高压缸排气中98%的水分。再热部分采用二级再热器设计，第一级加热汽源来自高压缸第3级后抽气，第二级加热汽源为新蒸汽。下图1为具体的系统模型。

图1 系统模型

高压气缸排气量用Gmj表示，Gcs表示去除的水分流量，G′zr表示再热蒸汽流量。i′zr与i″zr表示蒸汽进出口处的焓，Gs1则表示一级抽气流量，i′s1与i″s1表示第一级进出口焓值。Gs2、i′s2与i″s2分别为二级加热蒸汽流量和二级的进出口焓。

1.2 数学模型

结合上述模型所构建的关系，根据能量守恒定律，可以得到如下公式（1）。

（1）

在此基础上，可引入汽水分离汽除水系数，αsc= ，其为汽水分离器除去的水分流量与高压缸排气流量的比值，之后再研究G′zr与Gcs之间的联系之后实施相关变形，再引入压力与温度的关系式di″zr= dp+ dt，通过进一步的计算与研究，可以得到如下公式（2）所示具体数学模型。

上式中，C1，C2，…，C8表示具体各个影响因素的敏感度，具体数值大小决定其对再热气温的影响程度。

2 再热气温影响因素分析

在上述模型的基础上，结合具体参数，逐一展开对影响因素的研究，明确具体影响因素与再热气之间定性关系。

（1）i′zr的影响。上述模型中，可以得到入口处的蒸汽焓i′zr与再热汽温之间存在明显正相关的联系。因此当i′zr升高时，且其他因素一定的情况下，可造成再热气温发生升高。

（2）Gs1的影响。结合模型可以得到：高压缸抽气量Gsl与再热气温之间变化方向是一致，在基本抽气焓值、再热蒸汽量和再热蒸汽焓值一定的条件下，当Gs1升高，再热气温也会明显升高。

（3）Gs2的影响。新蒸汽是第二级加热蒸汽，其他因素不变时，可以得到当Gs2值增加，再热气温的温度也会发生明显变高。

（4）高压气缸抽汽、新蒸汽的比焓降。可以得到i″s1-i′s1与i″s2-i′s2均会对再热气温造成影响。且均可以得到比焓降数值的明显增加，可以得到再热蒸汽的温度也会增加。

（5）Gmj的影响。这一数值直接决定具体的再热蒸汽量，控制其他温度不发生变化，总加热量不变，Gmj的数值增加后，则会造成再热汽温降低明显。

（6）除水系数及压力。除水系数决定再热蒸汽中水分含量的情况，其数值越高表示饱和蒸汽占比越大，再热蒸汽吸热份额越大，汽温越高。运行压力越高，饱和蒸汽温度也越高，蒸汽焓值也增加，做功能力也增强。

通过上述研究表明，影响压水堆核电厂再热气温的因素相对较多，为确保机组的经济运行，需要结合实际情况，对这些影响因素展开有效的控制。

3 GSS系統参数及运行方式介绍

3.1 运行参数

以秦山二期扩建机组为列，GSS系统正常运行每台MSR的运行参数如下表1：

正常运行时，一级再热器的加热汽源（高压缸抽汽）是不进行调节的，其温度随主蒸汽循环的温度变化。二级再热器的加热蒸汽（新蒸汽）在汽机达到10%额定负荷由再热蒸汽温度控制器控制进汽管线上的两个气动调节阀的开度投入运行。

3.2 启动

冷态启动方式：

当低压缸入口温度低于149℃时，选择冷态启动方式：

（1）按照冷态启动方式自动设定电动隔离阀的状态；

（2）汽机功率达到10%额定功率时，开启预热阀；

（3）达到预热温度15分钟后，如果汽机负荷大于35%，开始均热：开启旁阀管线和主阀管线进行升温，直到高压管束加热蒸汽温度比MSR出口温度高28℃，并在此稳定均热30分钟；

（4）继续开大主阀以56℃/小时的速率升温直到阀门全开或出口蒸汽温度达到288℃；

（5）在升温过程中，当出口蒸汽温度达到204℃时将扫汽和疏水从凝汽器切到给水加热器。

热态启动方式：

当低压缸入口温度高于149℃时，选择热态启动方式：

（1）按照热态启动方式自动设定电动阀的状态；

（2）当汽机转速达到600rpm时，开始通过旁阀和主阀进行升温直到出口蒸汽温度达到204℃；

（3）在此两小时后如果功率仍小于35%，则开启一、二级再热器去凝汽器的扫汽阀；

（4）如果汽机功率上升超过35%，关闭去凝汽器的扫汽阀，通过旁阀和主阀以56℃/小时开始升温直到阀门全开或出口蒸汽温度达到288℃。

低负荷保护：

当汽机功率降至10%以下超过5分钟且低压缸入口蒸汽温度>204℃两个条件同时满足时GSS系统进入低负荷保护模式：10min内将温度整定值降至204℃。该整定值将一直保持，直至负荷重新上升到35%Pn以上时为止。

3.3 MSR解列

汽轮机正常运行时，允许一台或二台MSR的一级或二级再热器解列，但不允许任何一台MSR的一级和二级再热器同时解列。如需同时解列检修，则应停机处理。

MSR一级解列时应注意防止MSR二级负荷，为此应控制MSR二级出口温度。

4 结束语

上述分析表明，影响压水堆核电厂再热汽温的因素较多，应采用合适的运行方式控制这些影响因素，从而提高机组的安全性和经济性。本文研究分析了GSS系统再热汽温影响因素及其运行方式，结合质量、能量守恒，构建再热气温系统模型和数学模型，并对具体的再热气温影响因素进行定性分析。之后以秦山二期扩建机组为例说明了GSS系统运行参数与方式，为后续的压水堆核电厂机组安全、经济性运行提供参考。

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