我國自主研制具有世界先進水平的第三代核電站用定頻水冷離心式冷水機組(國家科技重大專項)11月7日在重慶通過了由國家能源局委托、中國機械工業聯合會組織的科技成果評定,專家組一致認定該機組所有指標均達到或超過專項研制要求,機組研制成功,技術性能達到國際先進水平,主要性能甚至優于國際先進水平,可直接用于核電工程項目。這標志著我國核電領域大型制冷裝備的國產化再上一層樓。

 據了解,核電站定頻水冷離心式冷水機組專項是我國第三代核電技術的“大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站”國家重大科技專項研究的子課題,該專項的責任主體支撐單位是1964年成功研制我國首臺離心式冷水機組的重慶通用工業(集團)有限責任公司(以下簡稱“重通集團”)。

   由于核電站對安全性的要求極其嚴苛,因此,為之配套的制冷設備在設計要求方面也極為復雜和苛刻。

 “從接受該任務開始,我就深知該課題的重要性和完成該課題的技術攻關難度大。”重通集團技術人士稱,機組研發是從2014年1月開始的,公司的技術精英被整合組成了專項項目組,和國核工程有限公司一道,與上海發電設備成套設計研究院、上海核工程研究設計院的專家進行了充分研討。

 在1年零10個月的時間里,項目組反復優化了近20種方案,解決了壓縮機氣動、換熱器、結構、系統等設計和關鍵工藝、生產制作、質量管控等大量核心技術攻關后,研制方案得到所有專家一致認可,最終一次性通過方案設計、一次性順利生產合格、一次性順利通過項目驗收,并獲得鑒定專家組的高度評價。

 中國機械工業聯合會總工程師隋永濱主持了7日舉行的專項現場鑒定會,他在會上充分肯定了廣大技術人員和專家共同努力是我國重大裝備國產化的關鍵所在,歷史會記住他們。

 在隨后的項目介紹中,國家科技重大專項項目技術負責人之一程林透露了研發中的六大技術攻關難點:

 難點一:大冷量、高壓比、寬工況、低能耗的冷水機組研制。核電站定頻水冷離心式冷水機組冷量要求7910kw,同時冷凍水出水溫度4.4℃,冷卻水出水溫度最高46.7℃,制冷量和壓比遠高于常規核島冷水機組,同時機組能耗要求又非常低。

 難點二:高效低噪的高壓比離心式制冷壓縮機研發。離心式制冷壓縮機需滿足機組在各種工況下的高效運行,同時要求離心式壓縮機壓比高、運行范圍寬,同時還需滿足低噪聲、低振動的要求。

 難點三:大溫差換熱器設計及中間管板深度脹接工藝。機組需研制特殊厚壁高效傳熱管和換熱器結構,以滿足換熱器大溫差換熱要求以及嚴格的設備安裝、接管方位及外形尺寸要求。研制同時需研發換熱器串聯中間管板處傳熱管的深度脹接工藝以保證密封性。

 難點四:兩套獨立循環制冷系統并聯自動聯鎖運行控制。機組為兩臺離心式壓縮機的雙機頭機組形式,兩套獨立循環系統并聯水路系統串聯運行,要求對兩套制冷循環系統需滿足全自動聯鎖自適應運行能力,寬工況運行范圍內的自動調節能力及多重保護功能。同時兩臺制冷壓縮機可互為備機,具備根據使用頻率自適應調整啟動順序及分配運行的特殊功能。

 難點五:機組超長壽命設計。通常離心式冷水機組設計壽命為20年,以往核電站的要求最高也不超過40年,而本課題要求整機壽命達到60年。

 難點六:標準研究及采用。機組的設計、制造、測試等國產化研究,需要對原所涉及的各類美國標準、規范要求等進行詳細消化及解讀,力求在全部滿足技術要求的條件下成功實現國產化。

 “針對六大技術難點,重通集團項目組逐一實施了創新技術突破,最終攻克難點,成功研制出具有世界先進水平的第三代核電站用定頻水冷離心式冷水機組樣機。”業內人士指出,該樣機以優異的性能實現了大容量、長壽命、高可靠性、高效率、低振低噪、低能耗、雙機頭等高標準要求,研究形成的具有自主知識產權的設備自主設計和制造技術,達到了國內領先、國際同類產品先進水平。后續應用將有助于核電設備逐步實現自主化和國產化,意義十分深遠。

 專家組最后認為,專項研發還形成了國內核電冷水機組研發生產方面的特殊技術要求和標準,這對中國核電事業具有非常積極的意義和長遠價值,為中國核電走向世界增添了新動力。

 據悉,重通集團從1997年成功開發出國產化首臺核電站專用離心式冷水機組并裝備于秦山核電站,實現了核電站國產化制冷設備零的突破迄今,已經持續為中國核電提供了大量的核電專用離心式冷水機組,是中國核電用離心式冷水機組的唯一民族品牌提供者,是中國離心式冷水機組研制的先驅。

 核電站定頻水冷離心式冷水機組的市場前景也十分可觀。從國家核電中長期發展規劃看,到2020年,我國核電發電量將占到總發電量的4%,預計裝機容量高達到5000萬千瓦。如果以核電站1300美元/千瓦的單位造價計算,2020年4900萬千瓦核電站項目投資高達637億美元,按設備費用占項目總投資44%和設備國產化程度74.6%(核島設備國產化程度70%,常規島設備國產化程度80%,核電站輔助設備國產化程度90%)計算,國內核電設備生產企業在2020年前有望分享高達209億美元(1695億元人民幣)的市場份額。

 面對巨大的國內市場需求,重通集團更是將目光投向了國際市場。“核電站離心式冷水機組的成功研制,使我們實現了企業發展再升級。”重通集團董事長劉忠堂在現場鑒定會上表示,這將有助于重通走出國門,實現大型制冷裝備產品國際化。