CN103353903A - 百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估方法及***。该方法包括：根据火力发电厂采暖通风标准或者预设的采暖热指标表，输入模拟参数，该模拟参数包括机组容量以及与之对应的采暖热指标；建立各种采暖热指标模型，分别对所述模拟参数进行数据拟合，计算拟合系数；根据所述拟合系数判断最佳模型，按照现场的机组设备参数进行评估。采用本发明，可以克服了对施工图的繁琐计算，快速地、方便地实现采暖评估，填补技术空白。

Description

百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估方法及***

技术领域

本发明涉及火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术，特别是涉及百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估方法及***。 

背景技术

日前，我国首次明确核电在国家能源结构中的战略地位，确定了“积极推进核电建设”的方针，为核电发展指明了方向。核电建设进入了一个高速发展的新阶段，这标示着我国将掀起核电建设的浪潮，更多地区将兴建起核电站。从地理位置来看，目前我国已建成发电的核电站均处于相对较温暖的南方和中部地区，但在核电发展的大形势下，也一定会有越来越多的核电站在北方寒冷地区兴建。如果在这些处于北方的地区兴建核电站，冬季相对比较寒冷，具有冰冻期，根据现行《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）的规定，厂房需要设置集中采暖。但目前，国内还未有核电站采暖负荷计算的相关研究，特别是在百万级的核电站常规岛厂房采暖方面，仍是空白。 

而且，目前现行国家标准《火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程》（DL/T5035-2004）的，如图1中也只给出600MW汽轮机房的采暖热指标数据，缺乏对1000MW机组汽轮机房采暖热指标的研究，更无法进行相关采暖的计算。 

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估方法及***，能够取得1000MW机组核电站汽轮机房采暖热指标，快速地、方便地进行采暖评估，填补技术空白。 

一种百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估方法，包括： 

根据火力发电厂采暖通风标准或者预设的采暖热指标表，输入模拟参数，该模拟参数包括机组容量以及与之对应的采暖热指标； 

建立各种采暖热指标模型，分别对所述模拟参数进行数据拟合，计算拟合系数； 

根据所述拟合系数判断最佳模型，按照现场的机组设备参数进行评估。 

相应地，一种百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估***，包括： 

参数采集单元，用于根据火力发电厂采暖通风标准或者预设的采暖热指标表，输入模拟参数，该模拟参数包括机组容量以及与之对应的采暖热指标； 

与所述参数采集单元相连的数据拟合单元，用于建立各种采暖热指标模型，分别对所述模拟参数进行数据拟合，计算拟合系数； 

与所述数据拟合单元相连的模型评估单元，用于根据所述拟合系数判断最佳模型，按照现场的机组设备参数进行评估。 

实施本发明，具有如下有益效果： 

本发明通过依据现有的600MW汽轮机房的数据指标，模拟评估百万机组核电站的采暖供热情况。在无法提供现成的百万机组进行外部条件输入的情况下，本技术另辟途径，以科学的方法进行模拟评估。克服了对施工图的繁琐计算，快速地、方便地实现采暖评估，填补技术空白。 

附图说明

图1为本发明主厂房采暖热指标参数图； 

图2为本发明百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估方法的流程图； 

图3为本发明百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估方法的实施例流程图； 

图4为采暖热指标图； 

图5为对数模型曲线图； 

图6为本发明百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估***的示意图； 

图7为本发明百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估***的实施例示意图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。 

图1为本发明主厂房采暖热指标参数图。目前，汽机房采暖负荷计算有两种方式： 

一、热指标法，利用一般的设计经验热指标值（面积热指标或者体积热指标）估算热负荷，此种方法一般在可行性研究、初步设计阶段，为了确定供暖***的用汽量，或者是提供热网***负荷资料时可用。而目前国家标准规范只给出了600MW汽轮机房的采暖热指标数据，并不能提供1000MW机组汽轮机房采暖热指标的数据； 

二、严格按照建筑物的围护结构传热量计算，计算厂房的围护结构的基本耗热量（包括外墙耗热量、外窗耗热量、大门耗热量、屋面耗热量、地面耗热量等），附加耗热量（包括高度附加耗热量、冷风渗透附加耗热量等）等数据，通过最终详细的数据反推出厂房采暖热指标，此种方法计算的热负荷值较为准确，一般在施工图阶段采用。该种计算方法只在外部具备详细的输入资料时，才能进行，且较为繁琐。 

图2为本发明百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估方法的流程图，包括： 

S101：根据火力发电厂采暖通风标准或者预设的采暖热指标表，输入模拟参数，该模拟参数包括机组容量以及与之对应的采暖热指标； 

S102：建立各种采暖热指标模型，分别对所述模拟参数进行数据拟合，计算拟合系数； 

S103：根据所述拟合系数判断最佳模型，按照现场的机组设备参数进行评估。 

本发明通过依据现有的600MW汽轮机房的数据指标，模拟评估百万机组核电站的采暖供热情况。在无法提供现成的百万机组进行外部条件输入的情况下，本技术另辟途径，利用科学的数据拟合方法反推算出百万机组容量的热指标。克服了对施工图的繁琐计算，快速地、方便地实现采暖评估，填补技术空白。 

图3为本发明百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估方法的实施例流程 图。与图2相比，图3为本发明实施例的示意图。 

S201：根据火力发电厂采暖通风标准或者预设的采暖热指标表，输入模拟参数，该模拟参数包括机组容量以及与之对应的采暖热指标； 

S202：在平面坐标系中分别建立对数函数模型、线性函数模型、多项式函数模型、乘幂函数模型、指数函数模型； 

S203：在同一平面坐标系中，根据所述模拟参数绘制离散分布点； 

S204：根据所述离散分布点进行拟合，显示拟合曲线，计算拟合系数； 

S205：根据所述拟合系数判断最佳模型，按照现场的机组设备参数进行评估; 

S206：根据外墙、屋面的导热系数和厚度，以及厂房预计温度，计算围护结构的耗热量； 

S207：计算高度附加耗热量、冷风渗透耗热量和汽机房非正常工况下采暖热负荷，获取围护结构的附加耗热量； 

S208：根据围护结构的所述耗热量和所述附加耗热量，对所述最佳模型的评估结果进行调整。 

根据《火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程》（DL/T5035-2004）H.1，输入火力发电厂汽机房采暖热指标q1值和机组容量对照表1。 

表1采暖热指标表 

根据所述模拟参数绘制离散分布点，输出采暖热指标随机组容量变化曲线 如图4采暖热指标图。汽机房内设备和管道的增大和增多，厂房空间也随之扩大，这样需要更大的采暖热负荷才能保证室内采暖温度5℃。 

接着，通过以上曲线图4特点，我们分别建立五种函数模型（对数、线形、多项式、乘幂、指数），显示拟合曲线。 

以R2表示回归系数，函数与散点图的拟合程度，R2越接近1则拟合程度越好。 

目前，我们需要得到最佳的实际拟合曲线函数，考虑数学的拟合程度和汽机房热指标值实际特点，三阶多项式型曲线，R2值虽然为1，但是从汽机房采暖热负荷趋势实际情况分析，该值不可能随着机组容量增大而减小的，且不可能存在最大值，所以不为最佳拟合函数。对其他形式模型函数进行分析，可以看出对数型曲线最能反映原始数据的趋势和走向，且R2最接近1，拟合程度最好，故我们认为对数型曲线为最佳拟合曲线，其公式为： 

y=16075Ln(x)-44388 

式中：y—采暖热指标，W/℃； 

x—机组容量，MW； 

推算当机组容量为1000MW时，采暖热指标为66654W/℃。 

进一步地，按照汽机房各围护结构形式具体进行了汽机房采暖热负荷计算，采用实际详细计算数据来对上述评估指标数据的进行调整。 

模拟汽机厂房***护结构参数条件如下： 

1）外墙：采用300mm厚页岩空心砖，导热系数　0.58W/m℃，11.0m以上外墙采用带保温的双层镀铝锌压型钢板，保温层采用100mm厚超细玻璃丝棉卷毡，导热系数≦0.038W/m℃； 

2）屋面：汽机房屋面为带保温的双层镀铝锌压型钢板，保温层采用100mm厚超细玻璃丝棉卷毡，导热系数≤0.038W/m℃； 

3）厂房设计计算温度：5℃ 

主厂房供暖热负荷的计算应包括两项内容--围护结构的基本耗热量和围护结构附加耗热量： 

一、围护结构的基本耗热量计算 

围护结构基本耗热量Q′包括墙、窗、门、楼板、屋面、地面等。 

Q′=κ×F×(t_n-t_w)×α 

式中：Q′-----围护结构的基本耗热量，W； 

κ--------围护结构的传热系数，W/m2℃； 

$k=\frac{1}{\frac{1}{{\mathrm{\α}}_n}+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\δ}}_i/{\mathrm{\λ}}_i+\frac{1}{{\mathrm{\α}}_w}}$

式中α_n------围护结构内表面换热系数，W/m2℃； 

α_w------围护结构外表面换热系数，W/m2℃； 

δ_i-------围护结构各层材料的厚度，m； 

λ_i-------围护结构各层材料的导热系数，W/m℃； 

t_n，t_w----室内外采暖温度，℃，tn取5℃； 

α---------围护结构的温差修正系数； 

F---------围护结构的传热面积，m2。 

外墙：以北外墙为例，详细计算如下： 

由于，北外墙由两部分组成，11.0m以下为300mm厚页岩空心砖，导热系数≦0.038W/m℃，传热系数取1.48W/m2℃；11.0m以上外墙为带保温的双层镀铝锌压型钢板，保温层采用超细玻璃丝棉卷毡（带单面加筋铝箔包装，并且满粘），导热系数≦0.038W/m℃，传热系数取0.358W/m2℃。 

故：Q′=564×1.48×（5-（-13.5））×1+1687.2×0.358×（5-（-13.5））×1=26616W 

北外门：Q′=84×4.5×（5-（-13.5））×1=6993W 

北外窗：Q′=134×3.49×（5-（-13.5））×1=8652W 

屋面：Q′=6974.6×0.358×（5-（-13.5））×1=46193W 

地面：采用地带法计算，分为四个地带。 

Q′=684×0.47×（5-（-13.5））×1+636×0.23×（5-（-13.5））×1+588×0.12×（5-（-13.5））×1+4182×0.07×（5-（-13.5））×1=15375W 

所以，汽机房围护结构基本耗热量Q1′总计282494W。 

二、围护结构附加耗热量 

1）高度附加耗热量 

根据DL/T5035-2004第7页，冷风渗透附加耗热量可按基本耗热量的15％计算，故： 

Q1′=282494×15％=42374.1W 

2）冷风渗透耗热量计算 

根据DL/T5035-2004第7页，冷风渗透附加耗热量可按基本耗热量的50％计算。故： 

Q1′=282494×50％=141247W 

因此,汽机房正常工况下供暖总热负荷总计Q1′=466116W 

3）汽机房非正常工况下采暖热负荷计算 

主厂房采暖热负荷，不仅要满足正常运行工况，而且应能适应非正常工况，如启动期间、停机期间和大修期间等，所以根据《火力发电厂及变电所供热通风空调设计手册》2001版第10页，其附加热负荷为正常供暖热负荷的1.5-2.0倍，在寒冷地区可取小值。 

故：Q1′=466116×1.5=699174W 

综上：汽机房供暖总热负荷Q1′=1165kW 

同时，当采用以上估算热指标法，对于该地区百万机组汽机房采暖热负荷为66654×(5-(-13.4))=1226kW（厂房最低保持5℃）。根据这两组数据，判定比上述评估结果的负荷值1226kW小一些，两组数据计算对比后，数值模型计算结果与实际计算结果，误差率小于5%，如图5对数模型曲线图所示结果。这证明了该方法更具科学参考性，再借此对上述计算出的评估结果进行调整，以符合实际需求，更具有可参考价值。 

图6为本发明百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估***的示意图，包括： 

参数采集单元，用于根据火力发电厂采暖通风标准或者预设的采暖热指标表，输入模拟参数，该模拟参数包括机组容量以及与之对应的采暖热指标； 

与所述参数采集单元相连的数据拟合单元，用于建立各种采暖热指标模型，分别对所述模拟参数进行数据拟合，计算拟合系数； 

与所述数据拟合单元相连的模型评估单元，用于根据所述拟合系数判断最佳模型，按照现场的机组设备参数进行评估。 

图6与图2相对应，图中各个单元的运行方式与方法中的相同。 

图7为本发明百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估***的实施例示意图。 

如图7所示，所述数据拟合单元，包括： 

模型构建单元，用于在平面坐标系中分别建立对数函数模型、线性函数模型、多项式函数模型、乘幂函数模型、指数函数模型； 

与所述参数采集单元相连的图形模拟单元，用于在同一平面坐标系中，根据所述模拟参数绘制离散分布点； 

与所述模型构建单元、所述图形模拟单元分别相连的曲线拟合单元，用于根据所述离散分布点进行拟合，显示拟合曲线。 

如图7所示，所述模型评估单元，还包括： 

耗热量计算单元，用于根据外墙、屋面的导热系数和厚度，以及厂房预计温度，计算围护结构的耗热量； 

附加量计算单元，用于计算高度附加耗热量、冷风渗透耗热量和汽机房非正常工况下采暖热负荷，获取围护结构的附加耗热量； 

与所述耗热量计算单元、所述附加量计算单元分别相连的结果调整单元，用于根据围护结构的所述耗热量和所述附加耗热量，对所述最佳模型的评估结果进行调整。 

图7与图3相对应，图中各个单元的运行方式与方法中的相同。 

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (6)

1.一种百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估方法，其特征在于，包括：

根据火力发电厂采暖通风标准或者预设的采暖热指标表，输入模拟参数，该模拟参数包括机组容量以及与之对应的采暖热指标；

建立各种采暖热指标模型，分别对所述模拟参数进行数据拟合，计算拟合系数；

根据所述拟合系数判断最佳模型，按照现场的机组设备参数进行评估。

2.根据权利要求1所述的百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估方法，其特征在于，建立各种采暖热指标模型，分别对所述模拟参数进行数据拟合的步骤，包括：

在平面坐标系中分别建立对数函数模型、线性函数模型、多项式函数模型、乘幂函数模型、指数函数模型；

在同一平面坐标系中，根据所述模拟参数绘制离散分布点；

根据所述离散分布点进行拟合，显示拟合曲线。

3.根据权利要求1或2所述的百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估方法，其特征在于，按照现场的机组设备参数进行评估的步骤，还包括：

根据外墙、屋面的导热系数和厚度，以及厂房预计温度，计算围护结构的耗热量；

计算高度附加耗热量、冷风渗透耗热量和汽机房非正常工况下采暖热负荷，获取围护结构的附加耗热量；

根据围护结构的所述耗热量和所述附加耗热量，对所述最佳模型的评估结果进行调整。

4.一种百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估***，其特征在于，包括：

参数采集单元，用于根据火力发电厂采暖通风标准或者预设的采暖热指标表，输入模拟参数，该模拟参数包括机组容量以及与之对应的采暖热指标；

与所述参数采集单元相连的数据拟合单元，用于建立各种采暖热指标模型，分别对所述模拟参数进行数据拟合，计算拟合系数；

与所述数据拟合单元相连的模型评估单元，用于根据所述拟合系数判断最佳模型，按照现场的机组设备参数进行评估。

5.根据权利要求4所述的百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估***，其特征在于，所述数据拟合单元，包括：

模型构建单元，用于在平面坐标系中分别建立对数函数模型、线性函数模型、多项式函数模型、乘幂函数模型、指数函数模型；

与所述参数采集单元相连的图形模拟单元，用于在同一平面坐标系中，根据所述模拟参数绘制离散分布点；

与所述模型构建单元、所述图形模拟单元分别相连的曲线拟合单元，用于根据所述离散分布点进行拟合，显示拟合曲线。

6.根据权利要求4或5所述的百万机组核电站汽轮机房采暖热指标评估***，其特征在于，所述模型评估单元，还包括：

耗热量计算单元，用于根据外墙、屋面的导热系数和厚度，以及厂房预计温度，计算围护结构的耗热量；

附加量计算单元，用于计算高度附加耗热量、冷风渗透耗热量和汽机房非正常工况下采暖热负荷，获取围护结构的附加耗热量；

与所述耗热量计算单元、所述附加量计算单元分别相连的结果调整单元，用于根据围护结构的所述耗热量和所述附加耗热量，对所述最佳模型的评估结果进行调整。

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