基于核电厂热力系统（火用）分析

2017-06-16姜鹏

科学与财富 2017年17期

姜鹏

（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.