基于核电厂二回路供热形式的供暖装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及核电厂二回路供热领域，特别是涉及基于核电厂二回路供热形式的供暖装置及其控制方法。

背景技术

核能作为一种清洁高效的能源形式，不仅可以用于发电，还可通过适当的设计形式达成供热的目的。目前核能供热的研究方向主要有低温核能供热堆和核电厂汽轮机组抽汽供热，其中核电厂汽轮机组抽汽供热在对核电厂原有电功率影响很小的基础上，能够提供稳定、大量高品质的热能，且该核能供热形式改造量相对较小，同时可以在一定程度上提高核电厂的经济效益与热效率，已经受到了越来越广泛的关注和研究。

目前，核电厂供热的主要形式是采用来自汽轮机的某一级抽汽将热网循环水加热至规定温度。在这级换热过程中，来自汽轮机的抽汽经换热过程后转变为疏水，经过一系列的循环最终回流到冷凝器中。此形式对二回路主管道进行了较大的改动，成本高。

发明内容

本发明的目的是提供基于核电厂二回路供热形式的供暖装置及其控制方法，可在不改变二回路主管道的情况下，实现供暖。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

基于核电厂二回路供热形式的供暖装置，所述基于核电厂二回路供热形式的供暖装置包括：汽轮机抽汽供热装置和多级换热器；

所述汽轮机抽汽供热装置中的多级高压给水加热器的供热疏水端出口分别与多级所述换热器的热侧介质进口一一对应连接，多级所述换热器的热侧介质出口均与所述汽轮机抽汽供热装置中的低压给水加热器的疏水端入口连接，多级所述换热器的冷侧介质进口和冷侧介质出口均串接在供热管网上。

可选地，所述汽轮机抽汽供热装置中的低压给水加热器的疏水端入口与每级所述换热器的热侧介质出口之间均设置有减压阀。

基于核电厂二回路供热形式的供暖装置的控制方法，所述基于核电厂二回路供热形式的供暖装置的控制方法应用于上述所述的基于核电厂二回路供热形式的供暖装置，所述基于核电厂二回路供热形式的供暖装置的控制方法包括：

获取预设参数下的基于核电厂二回路供热形式的供暖装置的实际运行数据；所述实际运行数据包括：每级高压给水加热器的实际耗汽量、每级高压给水加热器的实际放热量、每级换热器的热侧介质出口的实际温度、供热管网在每级换热器内的实际吸热量、冷凝器的实际凝汽量和冷凝器的实际给水流量；所述预设参数包括高压给水加热器的参数、换热器的参数和冷凝器的参数；

计算获取预设参数下的基于核电厂二回路供热形式的供暖装置的预设运行数据，所述预设运行数据包括：每级高压给水加热器的预设耗汽量、冷凝器的预设凝汽量、每级换热器的热侧介质出口的预设温度和冷凝器的预设给水流量；

调整所述预设参数，使所述实际运行数据与所述预设运行数据满足预设条件。

可选地，所述调整所述预设参数，使所述实际运行数据与所述预设运行数据满足预设条件，具体包括：

调整每级换热器的参数，使每级高压给水加热器的实际放热量与供热管网在每级换热器内的实际吸热量满足第一预设条件；

调整高压给水加热器的参数，使每级高压给水加热器的实际耗汽量、每级换热器的热侧介质出口的预设温度、每级高压给水加热器的预设耗汽量和每级换热器的热侧介质出口的实际温度满足第二预设条件；

调整冷凝器的参数，使冷凝器的实际凝汽量、冷凝器的实际给水流量、冷凝器的预设凝汽量和冷凝器的预设给水流量满足第三预设条件。

可选地，所述第一预设条件为：

其中，Q

可选地，所述第二预设条件为：

其中，T

可选地，所述第三预设条件为：

其中，G

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

基于核电厂二回路供热形式的供暖装置包括：汽轮机抽汽供热装置中的多级高压给水加热器的供热疏水端出口分别与多级换热器的热侧介质进口一一对应连接，多级换热器的热侧介质出口均与汽轮机抽汽供热装置中的低压给水加热器的疏水端入口连接，多级换热器的冷侧介质进口和冷侧介质出口均串接在供热管网上。本发明可以在不改变二回路主管道的情况下，实现供暖，降低了对二回路管道改造的成本和对主蒸汽管道内工质的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中基于核电厂二回路供热形式的供暖装置的结构图；

图2为本发明实施例1中核电厂汽轮机低压缸进口蒸汽供热装置的结构图；

图3为本发明实施例1中核电厂汽轮机高压缸排汽供热装置的结构图。

符号说明：

1、蒸汽发生器；2、汽轮机高压缸；3、汽水分离再热器；4、汽轮机低压缸；5、发电机；6、冷凝器；7、凝水泵；8、第1级低压给水加热器；9、除氧器；10、给水泵；11、第1级高压给水加热器；12、第2级高压给水加热器；13、第3级高压给水加热器；14、第1级换热器；15、第2级换热器；16、第3级换热器；17、第2级低压给水加热器；18、第3级低压给水加热器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供基于核电厂二回路供热形式的供暖装置及其控制方法，通过不改变二回路主管道的情况下，实现供暖。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本发明基于核电厂二回路供热形式的供暖装置包括：汽轮机抽汽供热装置和多级换热器。

所述汽轮机抽汽供热装置中的多级高压给水加热器的供热疏水端出口分别与多级所述换热器的热侧介质进口一一对应连接，多级所述换热器的热侧介质出口与所述汽轮机抽汽供热装置中的低压给水加热器的疏水端入口连接，多级所述换热器的冷侧介质进口和冷侧介质出口串接在供热管网上。

汽轮机抽汽供热装置中的低压给水加热器的疏水端入口与每级所述换热器的热侧介质出口之间均设置有减压阀。

如图1所示，基于核电厂二回路供热形式的供暖装置中的新蒸汽通路为蒸汽发生器1、汽轮机高压缸2、汽水分离再热器3、汽轮机低压缸4、冷凝器6、凝水泵7、第1级低压给水8、第2级低压给水加热器17、第3级低压给水加热器18、除氧器9、给水泵10、第3级高压给水加热器13、第2级高压给水加热器12、第1级高压给水加热器11再回到蒸汽发生器1。且汽轮机低压缸4与发电机5连接用于提供动力。

本发明是通过第3级高压给水加热器13、第2级高压给水加热器12、第1级高压给水加热器11中的疏水对供热管网进行加热处理，主要是将第3级高压给水加热器13、第2级高压给水加热器12、第1级高压给水加热器11的原有疏水口(原有疏水口的设计如图2和图3所示)进行改进，通过第3级高压给水加热器13的疏水端出口与第3级换热器16的热侧介质进口连接、第2级高压给水加热器12的疏水端出口与第2级换热器15的热侧介质进口连接、第1级高压给水加热器11的疏水端出口与第1级换热器14的热侧介质进口连接，使得第3级高压给水加热器13的疏水流入第3级换热器16、第2级高压给水加热器12的疏水流入第2级换热器15、第1级高压给水加热器11的疏水流入第1级换热器14，对串联在第1级换热器14、第2级换热器15和第3级换热器16的冷侧介质进口和冷侧介质出口的供热管网进行加热处理，加热完成后，疏水分别从第1级换热器14、第2级换热器15和第3级换热器16的热侧介质出口流入减压阀，减压阀将压力降低到合适的值后，疏水混合到一起流回第1级低压给水加热器8的疏水端入口，使得整级装置的疏水仍可以继续流通在二回路主管道中，并最终进入冷凝器6中进行下一轮循环，对二回路主管道的影响较小。图1中只提供了三级高压给水加热器、三级低压给水加热器和三级换热器，在实际应用中，可以设置多级高压给水加热器、多级低压给水加热器和多级换热器，并不限定高压给水加热器、低压给水加热器和换热器的级数。

基于核电厂二回路供热形式的供暖装置的控制方法，所述基于核电厂二回路供热形式的供暖装置的控制方法应用于所述的基于核电厂二回路供热形式的供暖装置，所述基于核电厂二回路供热形式的供暖装置的控制方法包括：

如图1所示，获取预设参数下的基于核电厂二回路供热形式的供暖装置的实际运行数据；所述实际运行数据包括：每级高压给水加热器的实际耗汽量、每级高压给水加热器的实际放热量、每级换热器的热侧介质出口的实际温度、供热管网在每级换热器内的实际吸热量、冷凝器6的实际凝汽量和冷凝器6的实际给水流量；所述预设参数包括高压给水加热器的参数、换热器的参数和冷凝器的参数。

计算获取预设参数下的基于核电厂二回路供热形式的供暖装置的预设运行数据，所述预设运行数据包括：每级高压给水加热器的预设耗汽量、冷凝器6的预设凝汽量、每级换热器的热侧介质出口的预设温度和冷凝器6的预设给水流量。

调整所述预设参数，使所述实际运行数据与所述预设运行数据满足预设条件。

例如，如图1所示，在对本发明进行设计计算时，预先对自第1级换热器14、第2级换热器15和第3级换热器16的热侧介质出口的温度进行假定：

T

式中，T

三级疏水经减压阀减压后混合，则混合后工质的参数可知。混合后的疏水全部进入第1级低压给水加热器8中，第1级低压给水加热器8的耗汽量为：

式中，h

如图1所示，换热器中用于对供热管网进行加热的工质流量与高压给水加热器的耗汽量相当，根据所采用的换热器的端差，以及所设置的供热管网在进入所有换热器前后的初、终参数易得每一级换热器进出口供热管网以及高压给水加热器的输出温度。

例如：

T

式中，T

调整所述预设参数，使所述实际运行数据与所述预设运行数据满足预设条件，具体包括：

调整每级换热器的参数，使每级高压给水加热器的实际放热量与供热管网在每级换热器内的实际吸热量满足第一预设条件。

调整高压给水加热器的参数，使每级高压给水加热器的实际耗汽量、每级换热器的热侧介质出口的预设温度、每级高压给水加热器的预设耗汽量和每级换热器的热侧介质出口的实际温度满足第二预设条件。

调整冷凝器的参数，使冷凝器的实际凝汽量、冷凝器的实际给水流量、冷凝器的预设凝汽量和冷凝器的预设给水流量满足第三预设条件。

第一预设条件为：

其中，Q

在具体实际中，

Q

Q

其中，h

如图1所示，第二预设条件为：

其中，T

第三预设条件为：

其中，G

如图2所示，为原有的低压缸进口蒸汽供热方案，在核电厂二回路主蒸汽管道中的汽轮机低压缸4进口蒸汽管道(即第二级再热器出口管道)设置了一条抽汽管道，在此处将主蒸汽管道的一部分蒸汽引出。经管道输送至第1级换热器14中，与供热管网进行换热，并在第1级换热器14中冷凝为饱和水。

经管道输送至第1级低压给水加热器8中，并最终进入冷凝器6中重新回到主蒸汽循环过程中。

例如：低压缸进口蒸汽供热方案，采用热平衡方法对该方案所消耗的供热蒸汽进行计算，供热抽汽的消耗量为：

式中，ξ

由于供热抽汽的回水排入第1级低压给水加热器8中，因此第1级低压给水加热器8的耗汽量变为：

则其他相关参数可由热平衡法得到。

如图3所示为高压缸排汽供热方案，在核电厂二回路主蒸汽管道中的汽轮机高压缸2出口蒸汽管道引出一抽汽管道，在此处将主蒸汽管道的一部分蒸汽引出，经管道输送至第1级换热器14中，与供热管网进行换热，并在第1级换热器14中冷凝为饱和水。

经管道输送至第1级低压给水加热器8中，并最终进入冷凝器6中重新回到主蒸汽循环过程中。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。