一种核能替代火电锅炉的热力系统调整方法与流程

本发明涉及核能替代火电锅炉发电。

背景技术：

1、我国超临界火电机组从21世纪初期开始建造，已陆续到达寿命中后期，部分机组已经进行延寿改造。随着双碳目标的提出，火电机组面临着碳排放的巨大压力，核能作为高效清洁能源，在全球越来越受到重视。高温气冷堆、快堆等先进反应堆主蒸汽参数高，可以达到或接近常规火电参数，如果采用高温气冷堆替代火电锅炉，既可以减少碳排放，又可以充分利用原有资源，承接原电用户和热用户，可直接和原有管网系统、原有出线走廊对接，同时实现现有设施的最大利用，包括原除盐水系统、循环冷却水系统、仓储及厂内办公设施等，可以消化原有火电人员，降低项目建造和运行成本，实现核电发展与原火电业主的共赢。

2、如果采用高温气冷堆替代原火电锅炉，需要解决给水系统与蒸发器参数的匹配，蒸汽参数与原汽轮机的匹配等。由于火电机组普遍采用锅炉内烟气再热，烟气参数高，但是核电目前反应堆内再热技术还不成熟，因此需要对汽轮发电机组进行适应性改造。同时由于火电给水温度普遍高于核电给水温度，因此还需要对回热系统进行改造。

3、超临界或超超临界火电都是将高压缸排汽进入锅炉再热后进入中压缸做功。不同于常规压水堆，高温气冷堆属于先进的四代核电技术，具有独特的固有安全特性，无论是沿海还是内陆，都是未来清洁低碳能源的重要选择。因此，需要设置与高温气冷堆相适应的核电机组再热系统。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对火电机组到寿期之后旧址利用问题，提供一种核能替代火电锅炉热力系统的调整方法。

2、本发明的技术方案如下：一种核能替代火电锅炉的热力系统调整方法，该方法将火电锅炉热力系统中的蒸汽生产模块、再热模块、高压回热模块进行改造，延用原低压回热模块；所述蒸汽生产模块将火电锅炉热力系统锅炉中的省煤器、水冷壁和各级过热器，替换为高温气冷堆反应堆压力容器、蒸发器及连接管道；所述再热模块采用高温气冷堆蒸发器连接高压缸排汽至汽水分离再热器再热，经管道输送至低压缸做功发电；所述高压回热模块将汽动给水泵组进入多级高压加热器替换为电动给水泵组进入高压加热器、二级高压加热器，同时拆除汽动给水泵的小汽机及其辅助系统和管道。

3、所述蒸汽生产模块通过在反应堆压力容器内由高温气冷堆加热一回路冷却剂，一回路冷却剂加热蒸发器内的超临界水产生超临界蒸汽。

4、所述再热模块高温气冷堆蒸发器连接高压缸可调整为高中压合缸；所述再热汽源还可通过高压缸抽汽获得。

5、所述低压缸内部增加除湿装置，以提高蒸汽干度；所述低压缸末级叶片采用防水蚀叶片。

6、所述高温气冷堆为定压启动，可采用单堆配一套启停堆系统。

7、所述高温气冷堆还可以采用多堆配一套启停堆系统。

8、所述高温气冷堆启停堆系统包括汽水分离器、减温减压器及相应管道，将不合格蒸汽送入凝汽器，实现工质回收。

9、所述蒸汽生产模块可以带动一台或多台汽轮机。

10、所述蒸汽生产模块中高温气冷堆可采用多堆布置方式，蒸发器主蒸汽管道进入汽轮机厂房后，汇入一根母管，接入高压缸；若蒸汽生产模块带动多台汽轮机，则需将母管拆分到各个汽轮机高压缸，采用对汽轮机辅助系统统一配置，统一控制方式，减少多样性，降低人因故障概率。

11、所述汽水分离再热器可采用多级再热，采用加热汽源可来自汽轮机高压缸抽汽，也可来自主蒸汽。

12、本发明的显著效果在于：本发明采用核能替代火电锅炉，充分利用火电机组到寿期后，常规岛厂房及常规岛设备，减少了土建和设备费，降低了整个常规岛的初投资。直接沿用原有低压回热模块，只对高压回热模块改造，降低了设备投资和造价。将原火电锅炉热力系统中汽轮机高中压缸重新设计，采用汽汽再热，提高低压缸进汽温度，提升了机组效率。本发明核能替代火电锅炉的热力系统调整方案，还可以采用一个核岛带多台汽轮机方案，降低全厂运行失效频率。总之，该调整方案是在国家双碳战略基础上，既降低了碳排放，又充分利用原火电厂址条件、电力出线等，降低建造和运营成本。

技术特征：

1.一种核能替代火电锅炉的热力系统调整方法，其特征在于，该方法将火电锅炉热力系统中的蒸汽生产模块、再热模块、高压回热模块进行改造，延用原低压回热模块；所述蒸汽生产模块将火电锅炉热力系统锅炉(1)中的省煤器、水冷壁和各级过热器，替换为高温气冷堆反应堆压力容器(21)、蒸发器(22)及连接管道；所述再热模块采用高温气冷堆蒸发器(22)连接高压缸(23)排汽至汽水分离再热器(24)再热，经管道输送至低压缸(4)做功发电；所述高压回热模块将汽动给水泵组(15)进入多级高压加热器(16、17、18)替换为电动给水泵组(27)进入高压加热器(25)、二级高压加热器(26)，同时拆除汽动给水泵的小汽机(14)及其辅助系统和管道。

2.根据权利要求1所述的一种核能替代火电锅炉的热力系统调整方法，其特征在于：所述蒸汽生产模块通过在反应堆压力容器(21)内由高温气冷堆加热一回路冷却剂，一回路冷却剂加热蒸发器(22)内的超临界水产生超临界蒸汽。

3.根据权利要求1所述的一种核能替代火电锅炉的热力系统调整方法，其特征在于：所述再热模块高温气冷堆蒸发器(22)连接高压缸(23)可调整为高中压合缸；所述再热汽源还可通过高压缸(23)抽汽获得。

4.根据权利要求1所述的一种核能替代火电锅炉的热力系统调整方法，其特征在于：所述低压缸(4)内部增加除湿装置，以提高蒸汽干度；所述低压缸(4)末级叶片采用防水蚀叶片。

5.根据权利要求1所述的一种核能替代火电锅炉的热力系统调整方法，其特征在于：所述高温气冷堆为定压启动，可采用单堆配一套启停堆系统(201)。

6.根据权利要求6所述的一种核能替代火电锅炉的热力系统调整方法，其特征在于：所述高温气冷堆还可以采用多堆配一套启停堆系统(201)。

7.根据权利要求6所述的一种核能替代火电锅炉的热力系统调整方法，其特征在于：所述高温气冷堆启停堆系统包括汽水分离器、减温减压器及相应管道，将不合格蒸汽送入凝汽器(6)，实现工质回收。

8.根据权利要求1所述的一种核能替代火电锅炉的热力系统调整方法，其特征在于：所述蒸汽生产模块可以带动一台或多台汽轮机。

9.根据权利要求1所述的一种核能替代火电锅炉的热力系统调整方法，其特征在于：所述蒸汽生产模块中高温气冷堆可采用多堆布置方式，蒸发器(22)主蒸汽管道进入汽轮机厂房后，汇入一根母管，接入高压缸(23)；若蒸汽生产模块带动多台汽轮机，则需将母管拆分到各个汽轮机高压缸(23)，采用对汽轮机辅助系统统一配置和控制，以减少多样性，降低人因故障概率。

10.根据权利要求1所述的一种核能替代火电锅炉的热力系统调整方法，其特征在于：所述汽水分离再热器(24)可采用多级再热；采用加热汽源可来自汽轮机高压缸(23)抽汽，也可来自主蒸汽。

技术总结本发明具体涉及一种核能替代火电锅炉的热力系统调整方法，该方法包括将火电锅炉热力系统中的蒸汽生产模块、再热模块、高压回热模块进行改造，延用原低压回热模块。其中，原蒸汽生产模块中设置在锅炉内的省煤器、水冷壁、各级过热器拆除，替换为高温气冷堆反应堆压力容器、蒸汽发生器及连接管道。该方法可采用一个蒸汽生产模块带动一台或多台汽轮机的方案，以充分利用现有火电常规岛设备和厂房，降低土建和设备费；尽可能共用核岛辅助系统，降低总投资。此外，该方法中高温气冷堆为定压启动，可采用单堆配置启停堆系统方式，也可以采用多堆共用启停系统方式。技术研发人员：石琦,李爱娟,岳鹏秀,谷海强,何磊,张艳芝,孙振华,史良宵,王英琳,尤明阳,贺冬强,陈景,高旭,郭震,陈雪春,聂德熙受保护的技术使用者：中核能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/7