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台山核电站采用世界上最大容量的汽轮机

信息来源:eoozoo.com  时间:2010-04-22  浏览次数:153

  在中国,拥有两台EPR机组的台山核电站现在已经开始建造。该电厂将采用世界上最大容量的汽轮机。
  今天,中国80%以上的发电量来自燃煤电厂。对煤炭如此严重的依赖,导致严重污染和大量二氧化碳气体的排放,因此中国正不断提高核能和可再生能源在其能源结构中的比重。中国计划将核电的份额从目前的2%提高到2020年的5%(70GW),中国的核电发展计划是全世界实施的最大规模的核能扩展计划之一。
  去年底,台山核电站1号和2号机组于广东省台山赤溪镇开工建设。每套机组包括一台第三代欧洲压水堆(EPR)核反应堆核(在亚洲首次应用),以及与之相配的、采用阿尔斯通的1755MW阿拉贝拉(ArabelleTM)汽轮机的常规岛。
  阿尔斯通参与常规岛的两项合同:1.汽轮机、发电机包(TGP)的供货;2. TGP以外的常规岛设备的设计和采购 (CIEP),由此使汽机岛内的所有部件达到最佳匹配,实现与整个电厂的安装和运行的最优化。
  2008年2月和8月,该项目的用户TNPJV——中国广东核电公司(CGNPC)和法国电力公司(EDF)的合资企业,将两份合同分别授标给两个联合体。
  TGP合同将由阿尔斯通和其长期合作伙伴东方电气公司所组成的联合体来执行。汽轮发电机包合同包括两台ArabelleTM汽轮机、发电机、带复式低压加热器的凝汽器、汽水分离再热器(MSR)以及其它辅助设备,将核反应堆产生的热能转化为电力。
  常规岛合同将由四家公司组成的联合体来执行,包括阿尔斯通汽轮机集团、阿尔斯通(武汉)工程技术有限公司(AWEC)和中广核(CGNPC)的两家子公司——中广核工程有限公司(CNPEC)和中广核工程设计有限公司(CNDPC)。常规岛设计和采购合同包括汽轮机厂房和泵站设备。阿尔斯通将提供关键设备,例如汽轮机厂房和泵站内的给水加热器、除氧器、循环水泵、凝结水泵。
  从1984年中国第一个大型核电站——大亚湾核电站的建设开始,阿尔斯通就与中广核开始通力合作。2003年,岭澳一期项目完成建设。在这个项目上,阿尔斯通和东方电气集团开始了长期伙伴关系。阿尔斯通成立了阿尔斯通(武汉)工程技术有限公司(AWEC)专门负责核电产品的设计,进行项目开发、管理和采购。2004年,阿尔斯通创建了北重阿尔斯通(北京)电气装备有限公司(ABP)。ABP制造和销售600MW及以上的汽轮机和汽轮发电机。该工厂业已提供一些中国在建核电项目的部件。
  阿尔斯通独特的Arabelle技术,使得每台汽轮机的输出功率达到 1755MW,是目前世界上单机功率最大的汽轮机。
  在PWR反应堆的一次回路,从反应堆流出的压力水被输送到蒸汽发生器,蒸汽发生器为二次回路产生蒸汽。EPR核蒸汽供应系统产生压力为7.5MPa,温度290°C的饱和蒸汽,而常规电厂的相应参数分别是17MPa和540-620°C温度范围,因此这些蒸汽参数远低于常规电厂。这一系列因素加之较大的输出功率,解释了核电用汽轮机的体积远大于燃煤电厂用汽轮机的原因。
  台山常规岛汽轮机将被设计为 4缸ArabelleTM 1700汽轮机,其特点为包含一个高、中压合缸和三个低压缸。
  蒸汽首先流入高压缸。随着蒸汽的膨胀,它的压力和温度降低,并且湿度增加。为了改善循环效率和降低腐蚀危险,必须除去这些水,并且在蒸汽进入中压缸内膨胀前进行再热处理。这一过程在两个并列的汽水分离再热器(MSR)中完成。台山项目的MSR为大型热交换器,其功能是对高压缸排出的湿蒸汽进行汽水分离,分离出的水分并将进入给水管道实现再循环,然后利用由高压缸和主蒸汽管道来的抽汽,将汽水分离后的干蒸汽再热到270°C。与现在中国运行的所有核电站的一级中间再热方式相比,两级再热程序明显改善了汽轮机的性能。来自MSR的过热蒸汽进入汽轮机的中压缸。
  经过在中压缸的膨胀后,排汽平均地分配(各三分之一排汽)给并行的三个低压缸。低压缸的排汽进入凝汽器。
  凝汽器为大型的热交换器,由海水进行冷却。在台山工地现场,由于岸边海水较浅,为满足冷凝器压缸排气分成3路进入三个双流低压冷凝器的安装计划将在明年6由于岸边海水较浅,为满足冷凝器压缸排气分成3路进入三个双流低压冷凝器的安装计划将在明年6所需的大量海水,需要在电厂与离岸4公里外的小岛间建造一条大型海底管道。海水取自小岛以外较深的海水,然后输送到一个能容纳1百万立方米海水的蓄水池。阿尔斯通提供了4组混凝土蜗壳泵组用以将蓄水池中的海水抽到凝汽器,并最后排回到海里。
  蒸汽在凝汽器中被冷凝。凝结水泵和给水泵把凝结水通过7级给水加热后再送回到蒸汽发生器,完成汽水循环。
  ArabelleTM汽轮机的的最突出的优点是采用了充分利用单流程蒸汽膨胀的架构。这种结构通过减少在通流部分叶根和叶尖处的二次流动损失,从而提高了效率。
  这种单流程布置的蒸汽膨胀使进口压力维持在7.5MPa到大约 0.35MPa。高于60%的膨胀在这种高效的状态下完成。与以往结构相比,采用单流程的结构预计提高总效率达到1%。
  在ArabelleTM汽轮机中,高压缸的蒸汽膨胀是单流向的。然后,蒸汽被分开供给到两个MSR。然后,两个过热蒸汽流再次汇集进入单流向的中压缸膨胀做功。中压缸的结构是独特的,Arabelle是目前所有大型饱和蒸汽核电汽轮机中唯一采用独立中压缸单元,而不将其整合在低压模块中的核电汽轮机。最后中缸,低压缸进汽压力较低,约低于以往传统汽轮机的三倍。
  为了缩短整个汽轮机的总长度,高压缸和中压缸采用HP/IP合缸结构,与以往某些用于化石燃料电厂的汽轮机结构类似,但体积要大很多。
  前期进展
  尽管台山项目2009年才开工,但两个EPR机组的主要部件制造工作早已启动。其中常规岛部分,自从 2008年10月31项目授权启动以来,汽轮发电机和常规岛的设计工作已经完成超过75%。
  对于汽机岛,阿尔斯通正在执行功能设计(总体布置、设备设计规范等)以及部分详细设计工作即设备购买后对于功能设计的精细调整。对于常规岛合同,阿尔斯通正在进行功能设计部分。
  阿尔斯通供货范围的大多数常规岛设备——包括泵组和相关的电动机和齿轮箱、MSR分离盘——已经下好订单。采购和制造正按时向前推进。现场的土建工作正在进行,1号机组核岛和常规岛的首罐混凝土浇筑已于2009年末完成。阿尔斯通已经交付了主冷却水泵的入口弯管和蜗壳的混凝土模板。支撑汽轮发电机组基础的弹簧箱将在2010年3月交付。
  冷凝器的安装计划将在明年6月开始,随后汽轮机的安装将开始于2011年10月。首台机组的完工时间预计为2013年,同年9月将首次并网发电。1号机组的全部商业运行计划时间是2013年12月31日。2号机组 2014年计划开始商业运行。
  依据中国政府主张的独立自主开展对外合作的政策,阿尔斯通在中国不断进行本地化发展。阿尔斯通和东方电气正在向中广核两台CPR1000的岭澳二期核电项目提供汽机包设备。两台机组分别计划于2010年2011年投入商业运行。
  阿尔斯通还将向靠近辽宁省大连市的红岩河核电站提供汽机包设备。该电厂将装备4台1000MW的机组,同样采用CPR1000核反应堆。首罐混凝土于2007年8月18日浇筑。1号机计划将于2012年投入商业运行。
  另外,福建宁德、福清和浙江方家山项目也订购了6台ArabelleTM汽轮发电机组。这些项目都将基于CPR1000核反应堆技术。
  包括台山核电站在内的所有这些项目,将帮助中国实现未来几十年的核电计划目标。

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