一种汽侧单元制、水侧联合制的核电厂多机组供热系统
技术领域
本发明涉及了一种汽侧单元制、水侧联合制的核电厂多机组供热系统，属于核电设备技术领域。
背景技术
核电厂对外供热与常规火电厂对外供热在原理上大致相同，均从电厂热-电转换中提取部分热量，在常规发电的同时实现冬季向地方供暖。但基于核电机组的特殊性(例如：机组检修周期相对固定，导致供暖季与机组换料大修窗口冲突；实物保护区的划分导致要害区面积有限，场地内设施布置紧凑，不具备设置大型换热首站等问题)，核电机组供热与常规火电机组供热仍存在一定的差异。
常规火电机组热电联产后，为有效保障机组冬季供暖负荷，通常需要对火电机组停机检修窗口进行调整，避开供暖季，以有效保障供暖季热源可靠性。
AP1000核电厂机组换料检修周期为18个月，调整换料检修周期将带来反应堆燃料燃耗深度变化，对机组运行成本、换料后燃料组件排布等均造成不利影响。
核电厂厂区划分为要害区、保护区、控制区三个实物保护区，AP1000核电机组核岛厂房及常规岛厂房布置于要害区内。常规的电厂供热方案采用机组抽汽作为加热热源，加热热网循环水实现对外供热，因此需要在机组周围设置换热站，布置汽水换热器、热网循环泵、热网补水泵等设备。由于核电厂要害区内厂房、设备布置紧凑，无法布置大型换热站，将换热站布置到要害区外部又将导致蒸汽管道较长，带来汽轮机跳闸后蒸汽管道存汽量大机组超速的安全风险，系统投运初期冲洗、暖管时间较长，无法及时投入备用以及系统运行阶段疏水水质长期不合格除盐水损失大、热损失等一系列问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有大型核电机组直接套用常规电厂热电联产供热方式对外供热，存在安全性、可靠性、经济性较低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种汽侧单元制、水侧联合制的核电厂多机组供热系统，所述核电厂包括一台以上结构、系统、参数相同的机组，每台机组设有一回路、二回路，其特征在于，每台所述机组均包括一用于将二回路内的水输送给蒸汽发生器的给水泵，蒸汽发生器的出口端依次连接高压缸、低压缸、凝汽器、给水泵形成闭式循环，低压缸的输出端连接发电机，且低压缸与汽水热交换器内的汽侧换热管路并联连接；所有机组中的汽水热交换器内的水侧换热管路并联后与热网循环泵站内的热网循环泵连接形成回路。
优选地，其特征在于，所述热网循环泵依次串联定压泵、除污器，定压泵与除氧器连接。
优选地，其特征在于，所述三回路及下游的其它回路分别与水水换热器(13)的两条换热管路连通，进行换热。
优选地，其特征在于，所述核电厂二回路内的水经过给水泵升压后输送至蒸汽发生器，在蒸汽发生器中吸收热量变为饱和蒸汽，饱和蒸汽依次进入高压缸、低压缸作功，推动汽轮机进行转动，汽轮机带动发电机实现发电，作功后的蒸汽进入凝汽器，将热量交换给三回路的海水后，凝结成水，经过逐级加热后，由给水泵输送至蒸汽发生器，完成整个二回路的闭式循环；汽水热交换器内的水侧换热管路内的热网循环水回水首先进入热网循环泵，经热网循环泵升压，分别输送至两个机组，满足该两组机组的供热需求。
优选地，其特征在于，正常运行时，所述核电厂的任意一台机组中的汽水热交换器运行，其它汽水热交换器不运行、备用。
优选地，其特征在于，所述机组中汽水热交换器的汽侧换热管路上设有阀a，水侧换热管路上分别设有阀b、阀c，正常运行的机组中阀a、阀b、阀c为开启状态，备用机组中阀a、阀b、阀c为关闭状态。
更优选地，其特征在于，所述三回路上水水换热器的两侧分别设有阀d、阀e，正常运行时，阀d、阀e为开启状态，非正常情况下，阀d、阀e为关闭状态，例如有事故发生、须要隔离时，用于切断三回路与下游回路的连通状态。
核电机组对外供热，由于换料周期相对固定，供热负荷较大，因此需要从热源测保障供热的可靠性，因此本发明采用一用一备的运行模式。
采用汽侧单元制方案，可以有效保障各机组二回路水平衡，防止母管制带来的机组间串水、串汽问题。机组一用一备工况下，若备用机组供热系统处于冷备用状态，由于母管制带来的抽汽点距离蒸汽母管较远，则供热机组切换过程中将带来蒸汽管道冲洗、暖管时间过长，无法及时投入正常运行的问题；若备用机组供热系统处于热备用状态，由于母管制带来的抽汽点距离蒸汽母管较远，则备用供热机组管道蒸汽疏水带来的热损失严重，经济性较差。因此，本发明提出了蒸汽侧单元制方案，每台机组在汽轮机厂房增设毗屋，将热网加热器布置于汽轮机抽汽点及凝汽器疏水点周围，可以有效解决母管制带来的热损失、备用机组投运时间长等问题，同时可以有效缩短蒸汽管道在厂区布置的长度，减少管道投资、提高运行可靠性，由于蒸汽、疏水管道长度较短，可以进一步保障疏水水质满足凝结水回收要求；由于热网加热器布置于凝汽器周围，可以通过压差直接实现疏水回收，减少了疏水泵设备的投资，进一步提高经济性。
采用水侧联合制方案，可以有效解决因要害区布置空间有限带来的热网循环泵、补水泵、除氧器、热网加热器等设备无法全部布置于要害区的问题。将热网加热器布置于要害区内，减少管道热损失，提高供热经济性；将热网循环泵、热网补水泵、热网除氧器布置于要害区外，合理利用厂区布置空间，采用水侧联合制方案，可以有效提高供热可靠性，两台机组共用热网循环泵等设备，提高供热经济性。
本发明利用两台机组一用一备或多台机组多用一备及汽侧单元制运行模式解决了供热热源侧可靠性的问题，同时解决了备用热源投运切换时间过长导致供热中断的问题。采用本发明提供的汽侧单元制、水侧联合制的核电厂多机组供热系统，保证了安全性、可靠性，同时具有清洁、稳定、高效等优点。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、汽侧单元制，加热器布置于要害区内，缩短蒸汽管道长度
汽侧采用单元制，确保供热机组间二回路有效隔离，提高可靠性及安全性，加热器布置于要害区内，靠近汽轮机抽汽点及凝汽器疏水点，减少管道投资及蒸汽热损，保障供热蒸汽疏水水质，缩短备用切换时间，有效保障事故相应速度。
2、取消热网疏水泵，提高经济性
热网加热器布置于要害区内，靠近汽轮机抽汽点及凝汽器疏水点，利用热网加热器汽侧与凝汽器压差实现疏水自流，有效提高经济性。
3、水侧联合制，循环泵、除氧器、补水泵布置于要害区外
水侧联合制，两台机组共用热网循环泵、热网除氧器、热网补水泵等设备，减少设备投资的同时，通过水侧互联可以实现快速切换，提高供热可靠性。将热网循环泵、热网除氧器、热网补水泵等布置于要害区外，可以有效解决要害区布置紧密，无法布置诸多大型设备的问题，合理利用空间，解决布置问题。
4、核电检修周期考虑的供热机组一用一备方案
AP1000核电厂机组换料检修周期18个月，大修工期为1个月左右，调整换料检修周期将带来反应堆燃料燃耗深度变化，对机组运行成本、换料后燃料组件排布等均造成影响。当多台机组联合供热时，不可避免的在供暖季出现机组大修工况，由于核电机组通常可以提供较大的供热负荷，可能为区域较大热源，热网通常需要付出大量的代价为核电机组提供备用热源，为了有效保障热源侧供热可靠性，采用机组一用一备方案，在供暖季预留检修备用机组，从热源侧自身保障供热可靠性。
附图说明
图1为实施例提供的汽侧单元制、水侧联合制的核电厂多机组供热系统的连接图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
如图1所示，为本实施例提供的一种汽侧单元制、水侧联合制的核电厂多机组供热系统，所述核电厂包括2台以上结构相同的机组，每台机组设有一回路、二回路，每台所述机组均包括一用于将二回路内的水输送给蒸汽发生器2的给水泵1，蒸汽发生器2的出口端依次连接高压缸3、低压缸4、凝汽器5、给水泵1形成闭式循环，低压缸4的输出端连接发电机6，且低压缸4与汽水热交换器7内的汽侧换热管路并联连接；所有机组中的汽水热交换器7内的水侧换热管路并联后与热网循环泵站C内的热网循环泵8连接形成三回路，三回路中热网循环泵8依次串联定压泵10、除污器11，定压泵10与除氧器9连接。所述三回路及下游的其它回路分别与水水换热器13的两条换热管路连通进行换热。
所述机组中汽水热交换器7的汽侧换热管路上设有阀a，水侧换热管路上分别设有阀b、阀c，正常运行的机组中阀a、阀b、阀c为开启状态，备用机组中阀a、阀b、阀c为关闭状态。三回路上水水换热器13的两侧分别设有阀d、阀e，正常运行时，阀d、阀e为开启状态，非正常情况下，阀d、阀e为关闭状态。
核电厂二回路内的水经过给水泵1升压后输送至蒸汽发生器2，在蒸汽发生器2中吸收热量变为饱和蒸汽，饱和蒸汽依次进入高压缸3、低压缸4作功，推动汽轮机进行转动，汽轮机带动发电机6实现发电，作功后的蒸汽进入凝汽器5，将热量交换给三回路的海水后，凝结成水，经过逐级加热后，由给水泵1输送至蒸汽发生器2，完成整个二回路的闭式循环。本发明从高压缸3的排汽管道抽取蒸汽用于加热热网循环水，抽汽凝结后回收至凝汽器5，实现二回路的水平衡。每台机组分别设置独立的热网加热器，及抽汽疏水回路，确保蒸汽侧相互独立，单元运行，每台机组独立运行均可满足供热需求，正常运行时单台机组供热，另一台机组检修或者备用。由于加热器设置于机组周围，可实现加热器的快速切换，有效缩短供热投退时间，缩短疏水管道长度，直接利用压差疏水，不需要设置疏水泵，节省疏水泵投资及运行费用。保障供热可靠性的同时节省投资。
汽水热交换器7内的水侧换热管路内的热网循环水回水首先进入热网循环泵站C，经过除污器11过滤、定压泵10稳定压力后，经热网循环泵8升压，分别输送至两个机组，在机组的汽水换热器7内被加热后对外供高温循环水。
正常运行时，所述核电厂二回路的两组机组中的任意一组的汽水热交换器7运行，另一组的汽水热交换器7不运行备用。另一台机组可以通过关闭汽侧、水侧隔离阀，隔离该机组换热器，投入备用。
本发明将汽水换热器水侧连通，两台机组的汽水热交换器7的水侧并联运行，可有效实现备用快切投运的同时，将蒸汽管道、热网循环泵等设备投资节省1/2，水侧联合方案有效节省要害区内布置空间，将热网循环泵、除氧器、定压泵等设备布置在要害区外侧，提高可靠性的同时节省投资。
