在中國,擁有兩臺EPR機組的臺山核電站現在已經開始建造。該電廠將采用世界上最大容量的汽輪機。
能源在其能源結構中的比重。中國計劃將核電的份額從目前的2%提高到2020年的5%(70GW),中國的核電發展計劃是全世界實施的最大規模的核能擴展計劃之一。
去年底,臺山核電站1號和2號機組于廣東省臺山赤溪鎮開工建設。每套機組包括一臺第三代歐洲壓水堆(EPR)核反應堆核(在亞洲首次應用),以及與之相配的、采用阿爾斯通的1755MW阿拉貝拉(ArabelleTM)汽輪機的常規島。
阿爾斯通參與常規島的兩項合同:1.汽輪機、發電機包(TGP)的供貨;2.TGP以外的常規島設備的設計和采購(CIEP),由此使汽機島內的所有部件達到最佳匹配,實現與整個電廠的安裝和運行的最優化。
2008年2月和8月,該項目的用戶TNPJV——中國廣東核電公司(CGNPC)和法國電力公司(EDF)的合資企業,將兩份合同分別授標給兩個聯合體。
TGP合同將由阿爾斯通和其長期合作伙伴東方電氣公司所組成的聯合體來執行。汽輪發電機包合同包括兩臺ArabelleTM汽輪機、發電機、帶復式低壓加熱器的凝汽器、汽水分離再熱器(MSR)以及其它輔助設備,將核反應堆產生的熱能轉化為電力。
常規島合同將由四家公司組成的聯合體來執行,包括阿爾斯通汽輪機集團、阿爾斯通(武漢)工程技術有限公司(AWEC)和中廣核(CGNPC)的兩家子公司——中廣核工程有限公司(CNPEC)和中廣核工程設計有限公司(CNDPC)。常規島設計和采購合同包括汽輪機廠房和泵站設備。阿爾斯通將提供關鍵設備,例如汽輪機廠房和泵站內的給水加熱器、除氧器、循環水泵、凝結水泵。
從1984年中國第一個大型核電站——大亞灣核電站的建設開始,阿爾斯通就與中廣核開始通力合作。2003年,嶺澳一期項目完成建設。在這個項目上,阿爾斯通和東方電氣集團開始了長期伙伴關系。阿爾斯通成立了阿爾斯通(武漢)工程技術有限公司(AWEC)專門負責核電產品的設計,進行項目開發、管理和采購。2004年,阿爾斯通創建了北重阿爾斯通(北京)電氣裝備有限公司(ABP)。ABP制造和銷售600MW及以上的汽輪機和汽輪發電機。該工廠業已提供一些中國在建核電項目的部件。
阿爾斯通獨特的Arabelle技術,使得每臺汽輪機的輸出功率達到1755MW,是目前世界上單機功率最大的汽輪機。
在PWR反應堆的一次回路,從反應堆流出的壓力水被輸送到蒸汽發生器,蒸汽發生器為二次回路產生蒸汽。EPR核蒸汽供應系統產生壓力為7.5MPa,溫度290°C的飽和蒸汽,而常規電廠的相應參數分別是17MPa和540-620°C溫度范圍,因此這些蒸汽參數遠低于常規電廠。這一系列因素加之較大的輸出功率,解釋了核電用汽輪機的體積遠大于燃煤電廠用汽輪機的原因。
臺山常規島汽輪機將被設計為4缸ArabelleTM1700汽輪機,其特點為包含一個高、中壓合缸和三個低壓缸。
蒸汽首先流入高壓缸。隨著蒸汽的膨脹,它的壓力和溫度降低,并且濕度增加。為了改善循環效率和降低腐蝕危險,必須除去這些水,并且在蒸汽進入中壓缸內膨脹前進行再熱處理。這一過程在兩個并列的汽水分離再熱器(MSR)中完成。臺山項目的MSR為大型熱交換器,其功能是對高壓缸排出的濕蒸汽進行汽水分離,分離出的水分并將進入給水管道實現再循環,然后利用由高壓缸和主蒸汽管道來的抽汽,將汽水分離后的干蒸汽再熱到270°C。與現在中國運行的所有核電站的一級中間再熱方式相比,兩級再熱程序明顯改善了汽輪機的性能。來自MSR的過熱蒸汽進入汽輪機的中壓缸。
經過在中壓缸的膨脹后,排汽平均地分配(各三分之一排汽)給并行的三個低壓缸。低壓缸的排汽進入凝汽器。
凝汽器為大型的熱交換器,由海水進行冷卻。在臺山工地現場,由于岸邊海水較淺,為滿足冷凝器壓缸排氣分成3路進入三個雙流低壓冷凝器的安裝計劃將在明年6由于岸邊海水較淺,為滿足冷凝器壓缸排氣分成3路進入三個雙流低壓冷凝器的安裝計劃將在明年6所需的大量海水,需要在電廠與離岸4公里外的小島間建造一條大型海底管道。海水取自小島以外較深的海水,然后輸送到一個能容納1百萬立方米海水的蓄水池。阿爾斯通提供了4組混凝土蝸殼泵組用以將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。凝結水泵和給水泵把凝結水通過7級給水加熱后再送回到蒸汽發生器,完成汽水循環。
ArabelleTM汽輪機的的最突出的優點是采用了充分利用單流程蒸汽膨脹的架構。這種結構通過減少在通流部分葉根和葉尖處的二次流動損失,從而提高了效率。
這種單流程布置的蒸汽膨脹使進口壓力維持在7.5MPa到大約0.35MPa。高于60%的膨脹在這種高效的狀態下完成。與以往結構相比,采用單流程的結構預計提高總效率達到1%。
在ArabelleTM汽輪機中,高壓缸的蒸汽膨脹是單流向的。然后,蒸汽被分開供給到兩個MSR。然后,兩個過熱蒸汽流再次匯集進入單流向的中壓缸膨脹做功。中壓缸的結構是獨特的,Arabelle是目前所有大型飽和蒸汽核電汽輪機中唯一采用獨立中壓缸單元,而不將其整合在低壓模塊中的核電汽輪機。最后中缸,低壓缸進汽壓力較低,約低于以往傳統汽輪機的三倍。
為了縮短整個汽輪機的總長度,高壓缸和中壓缸采用HP/IP合缸結構,與以往某些用于化石燃料電廠的汽輪機結構類似,但體積要大很多。
前期進展
盡管臺山項目2009年才開工,但兩個EPR機組的主要部件制造工作早已啟動。其中常規島部分,自從2008年10月31項目授權啟動以來,汽輪發電機和常規島的設計工作已經完成超過75%。
對于汽機島,阿爾斯通正在執行功能設計(總體布置、設備設計規范等)以及部分詳細設計工作即設備購買后對于功能設計的精細調整。對于常規島合同,阿爾斯通正在進行功能設計部分。
阿爾斯通供貨范圍的大多數常規島設備——包括泵組和相關的電動機和齒輪箱、MSR分離盤——已經下好訂單。采購和制造正按時向前推進?,F場的土建工作正在進行,1號機組核島和常規島的首罐混凝土澆筑已于2009年末完成。阿爾斯通已經交付了主冷卻水泵的入口彎管和蝸殼的混凝土模板。支撐汽輪發電機組基礎的彈簧箱將在2010年3月交付。
冷凝器的安裝計劃將在明年6月開始,隨后汽輪機的安裝將開始于2011年10月。首臺機組的完工時間預計為2013年,同年9月將首次并網發電。1號機組的全部商業運行計劃時間是2013年12月31日。2號機組2014年計劃開始商業運行。
依據中國政府主張的獨立自主開展對外合作的政策,阿爾斯通在中國不斷進行本地化發展。阿爾斯通和東方電氣正在向中廣核兩臺CPR1000的嶺澳二期核電項目提供汽機包設備。兩臺機組分別計劃于2010年2011年投入商業運行。
阿爾斯通還將向靠近遼寧省大連市的紅巖河核電站提供汽機包設備。該電廠將裝備4臺1000MW的機組,同樣采用CPR1000核反應堆。首罐混凝土于2007年8月18日澆筑。1號機計劃將于2012年投入商業運行。
另外,福建寧德、福清和浙江方家山項目也訂購了6臺ArabelleTM汽輪發電機組。這些項目都將基于CPR1000核反應堆技術。
包括臺山核電站在內的所有這些項目,將幫助中國實現未來幾十年的核電計劃目標。
責任編輯: 江曉蓓