常规岛闭式循环冷却水余热利用研究

常规岛闭式循环冷却水余热利用研究

宋庆国, 窦万升

石家庄市裕华东路56号中国核电工程有限公司  河北分公司  050011

摘要：常规岛闭式循环冷却水系统设计，利用辅助冷却水系统吸收闭式循环冷却水系统的热量，会造成热能浪费，本文提出闭式冷却水余热利用方案，通过增加闭式水热量回热换热器，利用凝结水来代替原华龙一号辅助冷却水吸收闭式冷却中的废热，从而达到闭式水余热利用的减少热排放的目的。以某核电项目为例，除5-10月外，其它6各月均可采用此技术，机组总出力可提高约1.1MW，新增热量回收换热器可实现节能减排的目的。

关键词：常规岛、闭式循环冷却水、凝结水、余热利用；

1. 背景

闭式循环冷却水系统（以下简称闭式水系统）是常规岛厂房必不可少的重要热交换系统之一，担负着冷却汽轮机组、给水泵等辅助设备的功能，需要向汽机房辅助设备提供冷却水，闭式循环冷却水的回水由闭式冷却水泵升压后至热交换器冷却，冷却后向各用户提供冷却水。根据系统流程可以看出，被冷却用户设备将热量传递给闭式水，闭式水传递给辅助冷却水，辅助冷却水传递给循环水，循环水最终排至大海，造成了热量能源的浪费。为了达到节能减排的目的，考虑利用凝结水回收闭式水的热量，提高机组效率。

具体方案为：利用循环水温较低时，凝汽器背压低、凝结水温低的特性，以凝结水代替辅助冷却水作为闭式水系统的冷源，将闭式水系统的余热回收到凝结水系统，提高了轴封冷却器后凝结水温度，降低了汽轮机抽汽量，从而提高发电功率。本文将根据本工程条件，对常规岛的闭式水系统方案和闭式水余热利用方案进行综合比较，论述本项目闭式循环冷却水余热利用的可行性和技术经济性。

2. 闭式冷却水系统拟定

目前华龙一号，常规岛闭式水系统包含，1台高位水箱，两台100%容量的闭式水泵，两台100%容量闭式水换热器，正常情况下一台泵运行，一台泵备用，经泵升压后将闭式水回水（温度43℃）通过闭式水换热器进行换热，热量由辅助冷却水带走排向大海，将冷却后的闭式水（温度38℃）提供各用户。

保留原华龙一号的两台闭式水换热器的基础上，增设一台热量回收交换器，与原闭式水换热器、汽封冷却器和疏水冷却器并联，利用凝结水作为热量回收交换器的冷却介质，来回收闭式水的余热，如图1所示。

图1：闭式水余热利用示意图

由图2.4-1可知，利用热量回收交换器后，可提高疏水冷却器后的凝结水温度，可降低汽轮机抽汽量，从而提高机组出力。

3. 闭式冷却水系统余热利用时间确定

由于闭式水与凝结水温度相差不大，考虑到换热效果，换热器的端差至少应保持3℃，即只有当凝结水的供水温度小于33℃，才可以利用闭式水余热利用系统，否则会造成闭式水的供水温度超过38℃，影响各用户的冷却效果。因此我们结合漳州一期每个月的海水温度及冷端优化，得出了不同月份凝结水的供水温度，如表1所示。可知，只有1-4月、11-12月份可利用闭式水余热，其余月份需要切换到原闭式水系统，以保证各用户对冷却水的需求。

表1：不同月份凝结水供水温度

4. 经济影响分析

采用闭式水余热利用，需要增加一台热量回收交换器及相应管道、阀门，初投资有所增加。

4.1初投资比选

增加一台热量回收交换器及配套阀门约300万元，初步估算增加的管道成本约30万元，初步估计初投资每台机组增加约330万元。

4.2运行费用比选

由于更好的利用了闭式水的热量，采用闭式水余热利用方案后，机组的运行费用得到提升。由表2可知，较原华龙一号系统机组出力增加了1.1MW,由于每年有6个月的时间可利用凝结水回收热量，因此每每台机组年收益按3500小时计算，收益约142万元，满负荷运行28个月带来的收益可抵消增加一台热量回收交换器所带来的费用。按华龙后续机型80年设计寿期的要求，闭式水余热利用方案较原华龙一号系统设计增加收益约11360万元。

表3 回热系统优化经济性对比

5. 结论

本文从常规岛能量利用和减少对环境的污染的的出发点，对闭式水余热利用的可行性、年可利用时间及可带来的经济效益进行了分析，旨在提高核电厂市场竞争力。通过以上分析得到如下结论：

1)将闭式水余热利用方案应用到核电项目上技术可行；

2）明确了闭式水余热利用方案年利用时间的确定方法。

参考文献：

[1] 马波.核安全文化在核电设计质量管理中的实践与探讨[J].核安全，2015，14(3)：77-81.

[2] 陈凌飞.经验反馈与安全文化,相辅相成并共同提高[J].核电管理，2017, 10(3)：415-420.