基于核电厂热力系统(火用)分析
作者:jnscsh 时间:2021-07-25 08:41:35 浏览次数:次
(中国核电工程有限公司河北分公司 050000)
摘 要:我国的经济社会不断发展,核电厂也进入了快速发展阶段。核电厂以提供电力作为基本目标,随着社会生产生活用电需求的不断膨胀,核电厂的装机规模也越来越大,为提高核电厂能源利用效率 , 本文将具体探讨核电厂热力系统(火用)的问题,希望能为相关人士提供一些参考。
关键词:核电厂;热力系统;分析
引言:进入新世纪以来,我国的市场经济持续繁荣,社会生产生活的用电量持续增加。近几年来,我国的核电厂不断发展,核电机组的数量越来越多,装机容量在电力系统中的比重不断上升。值得注意的是,在核电厂发展的同时,也出现了能源浪费问题,与可持续发展理念相悖。为了实现节能目标,必须对核电机组的能量损失进行分析。
1核电厂热力系统(火用)概述
1.1内涵
核电厂热力系统在运行的过程中会产生大量的能量,以物理学的角度来看,核电厂热力系统的能量包括两种属性,一种是质的属性,一种是量的属性,而核电厂热力系统(火用)就体现了质和量的结合[1]。
(火用)与外界环境密切相关,想要把握(火用)的内涵,需要对外界环境进行精准分析。核电厂的热力系统在运行时,外界环境保持在平衡状态下,而系统环境就是(火用)的外界环境。以热力学的角度对(火用)进行定义,需要以核电厂热力系统环境作为基准。热力系统运行时会释放能量,可以转换为有用功的能量,就叫做(火用),不能转换为有用功的能量,就叫做(火无)。(火无)的定义和(火用)存在较大区别,二者的结构组成相似,但作用职能却完全不同。从整体上来看,核电厂热力系统的能量就是由(火用)和(火无)组成的。
1.2类型
热力系统处在不同的运行状态时,其所释放的能量不同,(火用)的类型也呈现处较大差异。具体来说,(火用)包括以下几种类型:第一种是机械(火用),机械能量可以全部转化为有用功,从这个角度来看,机械能就是(火用);第二种是热量(火用),热力系统释放的能量和外界温度密切相关,当热力系统的温度高于外界温度时,会自动释放热量,这些热量转换成为有用功的部分,就叫做热量(火用);第三种是冷量(火用),当热力系统低于外界温度时,也会释放热量,这些热量转换成为有用功的部门,就叫做冷量(火用);第四种是内能(火用),在热力系统达到预定状态的过程中会进行热交换,热交换产生能量的有用功,便是内能(火用)[2]。
1.3分析方法
在对(火用)进行分析时,可以采用热力学的相关知识,对(火用)的数质进行科学评价。(火用)的分析内容包括以下几项:第一是有用功的损失,第二是有用功的转换效率,第三是有用功损失的系数。根据上述分析内容,可以找出核电厂热力系统能量损失的原因,提高热力系统的运行效率。
为了提高(火用)的分析效率,经常要把热力系统划分出不同的结构单元,根据有用功和无用功的相互关系,列出(火用)的数学方程式,并通过代入具体参数来计算有用功的损失、有用功的转换效率和有用功损失的系数。(火用)的分析方法又称单元分析法,在应用单元分析法时,应该把核电厂热力系统分成不同的结构单元,对不同单元的(火用)进行分析,同时绘制(火用)的变化图表,构建(火用)的分析模型。
2核电厂热力系统(火用)的计算
2.1一回路计算
首先,在对核电厂热力系统(火用)进行计算的过程中,应该建立一回路计算模型。从整体上来看,核电厂热力系统是由两个部分组成的,分别是一回路结构和二回路结构。两个系统结构的组成要素不同,前者包括核反应堆、冷却泵、蒸汽机等,而后者包括凝汽器、分离机等等。根据各个组成要素,可以构建一回路的(火用)平衡方程。一回路在工作过程中会应用大量的回热加热设备,反应堆产生热量,冷却泵进行冷凝,把热量转换成水分,水分在蒸汽机的作用下生成能量,返还到反应堆之中,可以实现一回路运作的循环往复。在构建一回路(火用)计算模型时,应该做到以下几点:第一,应该对反应堆释放的热量和蒸汽机传递的热量进行计算。第二,应该模拟蒸汽机的工作流程,对能量损失进行测算。在以上述计算结果为依据建构模型之后,可以代入具体的一回路系统运作实例,得出其中的热工参数[3]。
2.2二回路计算
其次,在对核电厂热力系统(火用)进行计算的过程中,应该建立二回路计算模型。将一回路和二回路进行对比分析,可以发现二回路的结构组成较一回路更加丰富。在二回路中,回热加热器是最重要的组成部分。应用回热加热器,可以提高蒸汽效率,减少能量损失。二回路系统在工作过程中需要推动汽轮机做功,应用高压气缸排除汽轮机中多余的蒸汽,然后把蒸汽固定在气缸之中形成水分。气缸之中的水分会流入到除氧器之中,当氧气去除之后,水分再次转换为蒸汽的形式,对其进行加热可以继续提供能量支持。在构建二回路(火用)计算模型时,应该做到以下几点:第一,应该计算分离器的疏水系数。第二,应该计算回热加热器的比(火用)降。第三,应该计算气缸的轴封漏气量。在以上述计算结果为依据建构模型之后,可以代入具体的二回路系统运作实例,得到(火用)平衡方程。
3回热再热系统对核电厂热力系统(火用)的影响
3.1回热加热器端差的影响
首先,回热加热器端差会对核电厂热力系统(火用)产生影响。以热力学理论为基础,对回热加热器的性能进行分析,可以发现回热加热器端差会影响核电厂热力系统(火用)的汽水流量、热量转换、疏水参数等。在端差出现变化时,纯(火用)量并不会发生明显变化,但是汽轮机功率、进出口蒸汽的流量会出现相应变化。
3.2回热加热器抽汽压损的影响
其次,回热加热器抽汽压损会对核电厂热力系统(火用)产生影响。当回热加热的抽汽压损出现变化,除氧器的输水率发生变化,二回路系统的水温也会改变。对疏水温度进行求导,可以计算出有用功转换的(火用)量,当加热器抽汽压损值上升,蒸汽吸收的热量也会增加[4]。
3.3回热加热器损失的影响
再次,回热加热器损失会对核电厂热力系统(火用)产生影响。应用小扰动理论进行分析,可以发现回热加热器在运行过程中也会出现能量损失。二回路系統中的汽水分配规律相对固定,各级加热器的(火用)损分布变化量不会轻易发生变化。当回热加热器的热量损失进一步扩大,机组的经济性会受到不利影响。
结论:基于火用分析对核电厂热力系统分析特别是回热加热系统的分析,揭示了核电厂功能转化规律,为核电厂节能工作提供报考。
参考文献:
[1]艾译文.国内外太阳能热力系统(火用分析)现状和展望[J].中国高新技术企业,2016,(17):77-78.
[2]刘志清,撒卫华,纪国梁.对几种热力系统的热效率与(火用)效率的分析[J].机电信息,2014,(34):88-93.
[3]易汝杨.高效超超临界燃煤发电机组热力系统的(火用)与泛(火用)分析[D].中南大学,2014.
[4]王世勇,徐乔,胡友情,徐大懋.核电厂汽轮机热力系统分析与评审[J].热力透平,2014,(01):63-67.
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