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CNPDC工程设计国家甲级：190620-sj工程咨询国家甲级：工咨甲2020725001 CNPDC宁德核电厂一期工程辅助锅炉选型方案专题报告工程号：AB子项号：V A设计阶段：初步设计深圳中广核工程设计有限公司2006年11月深圳辅助锅炉选型方案专题报告A版宁德核电厂一期工程辅助锅炉选型方案专题报告批准：赵卫民审核：黄晓东校核：尹莹编制：张大明深圳中广核工程设计有限公司2006年11月深圳目录1 概述 (1)1.1辅助蒸汽用户 (1)1.2蒸汽参数 (1)2设计综述 (1)2.1第一种方案 (1)2.2第二种方案 (2)2.3最终方案 (3)3 锅炉房设计方案 (3)3.1锅炉型式比较 (3)3.2电蒸汽锅炉蒸汽生产技术的改进 (7)3.3结论 (9)3.4设计方案 (10)4 布置 (12)5 附图清单 (13)1 概述1.1辅助蒸汽用户辅助锅炉房作为蒸汽转换器系统（STR）系统的后备，在电站启动阶段通过辅助蒸汽分配系统（SV A）系统供给下列用户辅助蒸汽：1）常规岛ADG给水箱除氧、CET汽机轴封系统、STR除氧器除氧；2）核岛TEP硼回收系统、TEU废液处理系统、TES固体废物处理系统、ASG除氧器除氧；3）锅炉房给水除氧；4）供热热力站。

1.2蒸汽参数辅助蒸汽为饱和蒸汽，设计压力为1.2 MPa，188℃。

辅助蒸汽生产系统（XCA）设计最大压力1.47MPa，辅助蒸汽分配系统（SV A）设计最大压力1.4MPa。

2设计综述宁德项目总共设有六台机组，分三期建成，每期各上两台机组。

相应辅助蒸汽锅炉房有两种设计方案：第一种方案：按一期工程上两台机组时热负荷需求量设计第一期辅助锅炉房，一、二期工程辅助蒸汽联网，二期工程再上一个较小的辅助锅炉房；第二种方案：一、二期工程四台机组热负荷需求量统一考虑，一次上一较大的辅助锅炉房。

下面分别加以设计说明。

2.1第一种方案按一期工程上两台机组时热负荷需求量设计第一期辅助锅炉房。

辅助蒸汽负荷需求包括电站生产负荷及两台机组停机时的冬季采暖负荷。

由于2台机组同时冷启动出现的几率很小，在热负荷计算时暂不考虑该种工况，核电站需要使用辅助蒸汽的工况有下列几种：1）一台机组正常运行，一台机组的冷启动；2）一台机组冷启动，一台机组冷停堆。

辅助蒸汽生产系统（XCA），在下列情况下通过SV A系统给用户提供低压饱和蒸汽：参考电站岭澳二期，各种运行工况下辅助蒸汽用量和最大辅助蒸汽生产量辅助蒸汽系统在机组正常运行时，一般由STR提供辅助蒸汽，只有在STR不可用或机组启动辅助蒸汽需求量大时，才启动XCA辅助锅炉。

由上可知，在一台机组冷启一台机组冷停（或第一座建成的反应堆冷启动）工况下，XCA系统所需提供蒸汽净负荷最大，约为56.3t/h。

考虑锅炉房给水除氧耗汽，和一定的输送管网损失，辅助锅炉房总设计容量为60t/h，故第一种方案中一期工程选用两台30t/h锅炉。

二期工程再上一个较小的辅助锅炉房。

2.2第二种方案一、二期工程四台机组热负荷需求量统一考虑，参考电站岭澳二期，各种运行工况下辅助蒸汽用量和最大辅助蒸汽生产量如下表：各种运行工况下辅助蒸汽用量和最大辅助蒸汽生产量最大，约为63.49t/h。

考虑锅炉房给水除氧耗汽，和一定的输送管网损失，辅助锅炉房总设计容量为70t/h，故第二种方案选用两台35t/h锅炉。

2.3最终方案比较上面两个方案，显然第二种方案总投资、管理等方面具有明显优势，故采用第二种方案。

3 锅炉房设计方案目前，宁德项目处于初步设计阶段，设计方案可以部分参考已建成的核电工程。

中广核集团在一核、二核辅助蒸汽生产系统（XCA）中，分别采用了燃油锅炉和电锅炉，对这两种炉型的使用也积累了一定的经验，下面通过各方面的分析比较，并结合近几年来锅炉技术的进步，确定本项目的辅助锅炉房设计方案。

3.1锅炉型式比较核电站辅助锅炉一般有两种选择型式：燃油锅炉和电锅炉。

燃油锅炉分为轻油锅炉和重油锅炉，考虑到启动、控制、布置等诸多因素，电站辅助锅炉一般采用轻油锅炉。

电锅炉主要有两种类型：高电压电极式锅炉和浸没式锅炉。

现阶段浸没式锅炉生产厂家不多，单台锅炉出力也较小，在电站的运用比较少，而电极式锅炉近年来技术进步较多，具有体积小、启动快、运行管理简便和负荷调节范围大的特点，大型蒸汽电锅炉一般均为此炉型。

各种锅炉型式不同，运行原理也不同，其布置方案、运行维修、负荷变化范围等有很大的差别。

作为选型比较的基础，我们分别给出不同辅助锅炉型式的主要参数。

若采用燃油锅炉方案，锅炉主要技术参数为：额定蒸发量 35t/h蒸汽压力 1.47MPa(绝压)蒸汽温度饱和温度(197℃)锅炉给水温度： 104℃燃油耗量： 2156kg/h燃油种类： 0号柴油锅炉数量： 2 台配套拱顶油罐 1000m3油罐数量： 2 台若采用电锅炉方案，锅炉主要技术参数为：额定蒸发量 35t/h蒸汽压力 1.47MPa(绝压)蒸汽温度饱和温度(197℃)锅炉给水温度： 104℃电功率： 22.7MW电压： 14.4KV锅炉数量： 2 台配套升压变压器 6.5kv/14.4kv（若采用浸没电极式锅炉，为6.6KV/10KV）变压器数量： 2 台3.1.1初投资及运行成本a）初投资1）电锅炉方案：设备（包括升压变压器、锅炉、除氧器、加药装置、排污扩容器等）、建筑、安装等费用初投资总额约为2800万元。

2）燃油锅炉方案：设备（包括锅炉、除氧器、加药装置、排污扩容器、油泵、拱顶储油罐等）、建筑、安装等费用初投资总额约为2400万元。

两种锅炉方案初投资相差不大。

b）运行成本1）电锅炉方案：参考电站岭澳一期核电站在ATP59.5至68.5调试期间总调试用汽量为45859 t，宁德核电站比岭澳一期多冬季采暖负荷，调试期间总用汽量约为51715t，需要耗电3871Kwh，按电价为0.76元人民币计算，总电费为2942万元。

2）燃油锅炉方案：宁德核电站调试期间总用汽量约为51715t，需要耗油3913t，柴油价格按5150元/t计算，总油费为2015万元。

在ATP59.5至68.5调试期间电锅炉方案运行成本比油锅炉方案约高一半。

3.1.2厂房布置1）电锅炉方案：电锅炉厂房占地面积小，系统比较简单，升压变压器比邻锅炉房，露天布置，占地面积也较小，管路也比较简单。

2）燃油锅炉方案：油锅炉房除了需要建设锅炉房本体以外，还要设置油罐区，建造油泵房，并且按照防火要求，周围建筑物与之还需保持一定的间距，由于本电站厂区面积比较紧张，布置有一定困难。

3.1.3负荷调节范围负荷调节范围也是一个比较重要的指标。

在不同的时期核电站辅助锅炉负荷变化也比较大，大的负荷调节范围可以更好地适应这种变化。

1）燃油锅炉方案：调节范围一般在20%~100%，在低负荷时可能灭火。

2）电锅炉方案：调节范围很大，可以达到1%~100%。

但在负荷调节时，蒸汽压力波动较大。

3.1.4环保1）燃油锅炉方案：有烟气排放，烟气排放温度为220℃左右，对周围环境产生废气和废热污染；并且油泵和风机也产生一定的噪音污染。

2）电锅炉方案：不存在废气、废热污染，噪音也较小。

3.1.5安全1）燃油锅炉方案：油气存在一定的爆炸危险；若设置日用油箱，还带来一定的隐患（国内有燃油锅炉房由于油箱泄漏造成锅炉爆炸的案例）。

锅炉水位控制失灵，水位过低也可能带来严重的后果（炉子烧坏）。

参考电站大亚湾核电站设置两台26t/h燃油锅炉，其燃油系统储油罐容量考虑为两月的耗油量，选择两台1500m3拱顶罐，总容量为3000m3。

若宁德项目沿用同样设计方法，储油罐总容量将与大亚湾核电站相当，不仅带来布置上的困难，而且存在很大的火灾风险。

2）电锅炉方案：不存在炉膛爆炸的危险，也没有水位过低炉子烧坏的问题，没有巨大的危险的储油罐，较安全。

3.1.6启动时间（达到满负荷）核电站辅助锅炉启动时间长短也比较重要。

启动时间短，可以更快地启动辅助蒸汽，减少核电站机组不发电时间，提高经济效益。

1）燃油锅炉方案：热启动约30分钟，冷启动约3小时。

2）电锅炉方案：热启动约1分钟，冷启动时间小于50分钟。

以下为两种锅炉方案综合比较表3.2电蒸汽锅炉蒸汽生产技术的改进3.2.1辅助蒸汽中Na+浓度的影响核电站选用电蒸汽锅炉作为辅助锅炉，有较大的优越性，但也有其特有的的问题——Na+含量较高。

基于电极式锅炉的工作原理，需要炉水有一定的导电性，才能在锅炉内部形成电流回路，进而产生蒸汽。

而通常的做法是在炉水加上电介质Na3PO4（或Na2CO3），来改变炉水的导电率，这就造成炉水中含有Na+。

由于Na3PO4为非挥发性物质，当炉水蒸发时，Na+并不进入蒸汽相，但是蒸汽中夹带有水滴，导致Na+随着蒸汽进入辅助蒸汽分配系统（SV A），经主给水除氧器系统（ADG）和汽机轴封系统（CET）进入二回路，影响蒸汽发生器水质。

在机组冷启动和冷态停运过程中，给水除氧系统（ADG）会向蒸汽发生器（SG）水中引入Na+等杂质，给系统带来隐患。

蒸汽发生器（SG）水中Na+超标引起的后果，一方面容易导致SG传热管和结构部件苛性应力腐蚀破裂，影响设备完好性；另一方面导致必须延长热停堆状态下停留时间，从而推迟机组提升功率运行，降低电站经济效益。

针对这问题，电锅炉生产厂家和相配套的附机生产厂家进行了一系列的技术改进，力图降低蒸汽中Na+含量，并取得一定的进展。

3.2.2核电站辅助蒸汽中Na+浓度限制指标岭澳一期核电站核岛供货合同中，规定SG给水（APD、ARE系统）中Na+浓度< 5 ppb，在机组冷态启动过程中，SG水（即排污水）中Na+浓度< 20 ppb。

根据ALSTOM的计算结果，当电锅炉蒸汽中Na+浓度为100 ppb，流量为52kg/s时，APD给水中Na+浓度为15 ppb，低于岭澳一期核电站核岛供货合同规定值，也低于GNPS 中在机组热停堆和热备用至投入ARE系统的工况下，给水中Na+浓度规定值（20 ppb）。