核电循环冷却系统余热利用模式分析_刘艳鹏.pdf

第 39 卷第 4 期电站系统工程Vol.39 No.42023 年 7 月PowerSystemEngineering71文章编号：1005-006X(2023)04-0071-02核电循环冷却系统余热利用模式分析哈尔滨锅炉厂有限责任公司刘艳鹏摘要：核电厂运行过程中，通常需要有效匹配循环冷却系统，并使其更有效利用余热。分析了核电循环冷却系统余热利用模式的可行方式，提供不同解决方案思路，为核电厂实现节能降耗提供参考。关键词：核电厂；循环冷却系统；余热利用模式中图分类号：TL3文献标识码：BAnalysis of Waste Heat Utilization Mode of Nuclear Plant Circulating Cooling SystemLIU Yan-peng(Harbin Boiler Co.,Ltd.)Abstract:During the operation of nuclear power plants,it is usually necessary to effectively match the circulatingcooling system and make better use of the waste heat.The feasible ways of circulation cooling system waste heatutilization mode is analyzed and provides different solutions.It can provide some reference for the realization of energysaving and consumption reduction in nuclear power plants.Key words:nuclear power plants;circulation cooling system;waste heat utilization mode在核电厂的运行过程中，通常需要有效匹配循环冷却系统1，并且如何使其更有效地利用好余热，是十分关键且具有高密集型技术应用的内容，也是实现可持续发展路线和绿色低碳发展的必然要求。在此背景之下，需要不断改善核电站循环冷却系统运行模型，令其具有更高的运行效能，并且在余热利用方面切实提升技术水平，并大力开展应用成果研究，进而为各类核电甚至化工能源系统的资源化利用提供必要保障，同时也充分符合核电厂本身的成本节约要求，特别是非能动余热排出系统增加余热利用流程，可以充分适应非能动特性2。据此，有必要深入分析核电站循环冷却系统余热利用模式的相关内容。1核电厂循环冷却系统概述在核电厂的运维系统中，有效匹配循环冷却系统是其运行系统的自身有机组成部分。在该系统的运行过程中需要匹配相对应的冷却设备，并且在其他系统的融合作用之下有针对性地构建相应的融合系统，以一般通用的循环冷却系统为例，要匹配冷却塔、循环水泵、手动阀门、电动蝶阀，过滤器、电子除垢仪等3。冷冻主机位于地下，冷却水共用供回水总管，系统最低处设置放空排污阀，同时进一步匹配补水泵供水系统，通过冷却塔集水盘内上、下水位控制水泵启停。管道在跨越变形缝处增设吸收稿日期：2022-08-25刘艳鹏(1990-)，男，工程师，黑龙江哈尔滨 150046收变形的伸缩节，跨过室内墙板处均设置了刚性防水套管。水泵及冷水机组前后管道上都要设置相对应的压力表，为了确保冷冻主机能够得到有效保护，使其安全稳定运行，其进水管上设置水流指示器并且和主机联锁。该系统中冷却塔、冷冻主机、冷却泵及冷冻泵是对应开启的，在具体的操作过程中要有效通过电动阀对水流进行调节控制，保证当水流经过停机的管道不会对其处理效率造成严重影响。在开机过程中需严格按照相对应的顺序有序进行，具体顺序为：电动阀、冷却塔、冷却水泵、冷冻主机、冷冻水泵，停机顺序则相反，而且冷冻机停机要提前半小时。30 kW 及以上的冷却水泵应采用软启动，多台并联，有效通过变频控制模式，再结合外部的气候环境设定相对应的水泵功率，这样可以实现更加可观的节能环保效果。在该循环系统的运行过程中对于水的余热可以进行更有效的再利用，结合具体的余热利用要求设置相对应的水池，这样可以在不同类型的循环水冷却系统的作用之下有效利用余热能量，并且充分利用流出水头以及沿程阻力和冷却塔进出水位等相关势能差来有效调节，从基础系统层级上提高循环冷却系统余热利用效率。2核电站循环冷却系统余热利用模式在核电站的循环冷却系统余热利用过程中，主要是以热泵回收低品位能源为相对应的理论基础4，在针对余热进行利用时通常情况下要对冷却系统的72电站系统工程2023 年第 39 卷冷却水热能进行回收利用。在具体的操作过程中把热泵回收技术作为原始技术方案依托，使此类低品位能源得到更有效充分的利用，如此可以为冷却水或者废水的资源化处理提供技术路线。具体余热利用方案的操作配置过程中，热泵是核心设备，热泵可以把低温位的热能传递到高温位的机械，这样可以呈现出更加良好的余热利用效果。从原理层面来看，热泵和制冷机是原理同步的，具体的区别主要体现在使用的目的上，从根本上来讲制冷和供热，是热泵热力循环中至关重要的组成部分也是必要环节，要确保这两个环节得到更充分的发挥，才能使余热利用质量和利用效率得到显著提升。同时还要确保热泵技术在核电厂的余热利用过程中，既可以充分发挥出制冷的作用，也可以提供有效供热效果，这样可以在更大程度上满足余热利用的根本要求。由此可以看到，对于核电厂循环冷却系统余热利用来说，其涉及的热泵技术从根本上来讲主要是制冷技术和供热技术的统称。在具体的余热利用模式的推演过程中，主要是通过热泵技术对于核电厂的余热，特别是汽轮机循环冷却水余热进行相对应的回收利用。这样可以使余热的利用价值得到更充分的体现，得到的能量为城市污水热能的资源化处理和二次循环利用提供坚实保障。有效通过热泵形式对预热能源进行更精准有效的应用，结合热力学第二定律可以更充分明确热量不会自发地从低温区域向高温区域进行传递，因此在热泵的运行过程中需要消耗相对应的可用能量，故在充分利用热泵技术的过程中是确保低温热源带走热量输送到高温热源之中，在驱动热泵的作用之下，可以确保消耗的可用能得到更充分的利用，确保能量转换得到有效强化，这样可以更充分地提高余热的利用效率和综合成效。在热泵运行的过程中要充分明确相对应的性能系数和供热系数等相关内容，在确保两者保持动态平衡的基础之上，使热泵的能量消耗得到更有效的降低，同时使有用能量可以得到有效管控，为其利用率和综合价值的体现提供必要保障。在热泵技术的应用过程中也要着重针对相关设施设备以及功能模块、软件硬件进行不断更新和完善，例如，在具体操作过程中可以有针对性地应用更为先进的压缩式热泵、吸收式热泵以及蒸汽喷射热泵等，且通过太阳能资源以及供热工业余热等模式，这样可以形成更为完善的系统余热利用模式和相关技术现行方案，并且对其进行工业化、商业化生产的能源化配置。在针对热泵进行设计的过程中，要充分结合余热资源的具体温度选择相对应的模式，并且结合实际，要求匹配更适宜的制冷循环模式，针对核电厂循环冷却水来说，它的余热是比较典型的低品质热源，因此在选择制冷循环方时，需要逐步摸索和探究如何把握冷却水资源的性质和利用价值，然后在热泵技术和热泵系统的选择过程中使其有效匹配，这样才能更充分地体现出余热热能的回收利用效果，进而为余热回收率的提升提供必要的技术支持。在核电站循环冷却水余热利用过程中需要更充分地关注热泵热管等相关内容，使其效率更高，回收质量得到提升，与此同时也要考虑到其他综合因素，在对其进行综合利用的过程中体现出热泵技术的应用效能。除此之外，还需注意在电厂循环冷却系统的应用过程中，在通常情况下余热利用要比污水热能回收更容易实现，因此在核电厂的循环冷却系统操作过程中，通常情况下要针对冷却水进行充分应用，对于相对清洁的水质进行回收再利用，这样不仅可以提高余热利用效率，还能够有效节约水资源。在核电厂冷循环冷却水中蕴含着巨大的热量，可以作为城市低温热能资源进行更有效的利用，这样可以确保核电厂更安全高效的运行。同时也可以避免或者减少冷却水排放过程中对于周围环境造成污染，提高核电厂运行的环境友好度，实现闭式循环良性发展。3结束语从文中对核电循环冷却系统余热利用模式的分析过程可以切实看出，在核电厂运行过程中，充分做好余热利用工作，优化相对应的余热利用模式，并且不断地改进和完善匹配更高效的热泵技术，对实现能源高效利用，绿色低碳转型具有一定战略意义。在压缩式热泵吸收式热泵等相关先进设备的综合利用下，获得更好的余热利用效果，对核电厂的高效运行和水资源的高效利用有着至关重要的作用。参考文献1广东核电培训中心.900 MW压水堆核电站系统与设备M.北京:原子能出版社,2018.4748.2张军承.AP1000堆芯余热导出系统的分析与研究J.华电技术,2012,34(7):47.3AP1000核电厂系统与设备M.北京:原子能出版社,2019.5859.4蒋信,陆启亮,李政,等.基于余热回收的高温蒸汽热泵系统能效分析J.发电设备,2023,37(3):147152.编辑：桂如