第七章 压水堆核电站的二回路系统及设备
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哈尔滨工程大学本科生课程设计压水堆核电厂二回路热力系统初步设计说明书目录3.3 主要参数汇总表 (5)摘要该说明书介绍了一个1000MW核电厂二回路热力系统设计过程。
该设计以大亚湾900MW核电站为母型，选择了一个高压缸，三个低压缸，设有两级再热器的汽水分离器，四个低压给水加热器，一个除氧器，两个高压给水加热器。
蒸汽发生器的运行压力为 5.8MPa，高压缸排气压力为0.77MPa，一级再热器抽汽压力2.76MPa，低压缸进口过热蒸汽压力为0.74MPa,温度为259.34℃，冷凝器的运行压力为5.32kPa，给水温度为216.53℃。
高压给水加热器疏水逐级回流送入除氧器，低压给水加热器疏水逐级回流送入冷凝器。
各级回热器和再热器的蒸汽采用平均分配，抽汽流过高、低压热器后，蒸汽全部冷凝成疏水，疏水为对应压力下的饱和水。
进行热力计算时，采用热平衡求出各设备的耗汽量，再采用迭代法，根据电功率要求可求出蒸汽发生器蒸汽产量，进而求出堆芯热功率，即可得出电厂效率。
对效率不满意时可调整合理调整各设备的运行参数，直至求出电厂效率满意为止。
经过迭代计算得到整个系统电厂效率为31.77%。
1、设计内容及要求1.1设计要求➢了解、学习核电厂热力系统规划、设计的一般途径和方案论证、优选的原则；➢掌握核电厂原则性热力系统计算和核电厂热经济性指标计算的内容和方法；➢提高计算机绘图、制表、数据处理的能力；➢培养学生查阅资料、合理选择和分析数据的能力，掌握工程设计说明书撰写的基本原则。
1.2设计内容根据设计的要求，拟定压水堆核电厂二回路热力系统原则方案，并完成该方案在满功率工况下的热平衡计算。
本课程设计的主要内容包括：➢确定二回路热力系统的形式和配置方式；➢根据总体需求和热工约束条件确定热力系统的主要热工参数；➢依据计算原始资料，进行原则性热力系统的热平衡计算，确定计算负荷工况下各部分汽水流量及其参数、发电量、供热量及全厂性的热经济指标；➢编制课程设计说明书，绘制原则性热力系统图。
压水堆核电厂二回路热力系统
核电厂二回路热力系统压水堆核电厂二回路热力系统是将热能转变为电能的动力转换系统。
将核蒸汽供应系统的热能转变为电能的原理与火电厂基本相同，两种情况都是建立在朗肯循环基础之上的，当然二者也有重大差别，现代典型的压水堆核电厂二回路蒸汽初压约6.5MPa，相应的饱和温度约为281℃,蒸汽干度99.75%; 而火力发电厂使用的新蒸汽初压约18MPa，温度为535℃甚至更高。
因此，压水堆核电厂的理论热效率必然低于火电厂。
火力发电厂与压水堆核电厂毛效率的参考数字分别约为39%和34%。
火力发电厂通常将在高压缸作功后的排汽送回锅炉进行火力再热; 在核电厂，用压水堆进行核再热是不现实的，只能采用新蒸汽对高压缸排汽进行中间再热。
此外，火电厂的烟气回路总是开放的。
在一个开式系统中，排入大气的工作后的载热剂温度总是高于周围环境的温度，也就是说，一些热量随载热剂排入大气而损失掉了。
而核电厂的冷却剂回路总是封闭的。
这不仅从防止放射性物质泄漏到环境是必须的，从热力学角度讲，它提高了循环的热效率。
核电厂二回路系统的功能如下：构成封闭的热力循环，将核蒸汽供应系统产生的蒸汽送往汽轮机作功，汽轮机带动发电机，将机械能变为电能。
作为蒸汽和动力转换系统，在核电厂正常运行期间，本系统工作的可靠性直接影响到核电厂技术经济指标。
从安全角度讲，二回路的另一个主要功能是将反应堆衰变热带走，为了保证反应堆的安全，二回路设置了一系列系统和设施，保障一回路热量排出，如蒸汽发生器辅助给水系统、蒸汽排放系统、主蒸汽管道上卸压阀及安全阀等就是为此设置的。
控制来自一回路泄漏的放射性水平。
二回路系统设计上，能提供有效的探测放射性漏入系统的手段和隔离泄漏的方法。
同常规发电厂的实际热力系统一样，核电厂二回路热力系统，可分为局部热力系统和全面热力系统（又称为全厂热力系统）。
局部热力系统表示某一热力设备同其它设备之间或某几个设备之间的特定联系，而全面热力系统则表示全部主要的和辅助的热力设备之间的特定联系。
压水堆核电厂二回路热力系统初步说明
压水堆核电厂二回路热力系统初步设计说明书目录目录 (1)摘要 (1)1、设计要求 (1)2、设计内容 (1)3、热力系统原则方案 (2)3.1 汽轮机组 (2)3.2 蒸汽再热系统 (2)3.3 给水回热系统 (2)4、主要热力参数选定 (3)4.1 一回路冷却剂的参数选择 (3)4.2 二回路工质的参数选择 (3)4.2.1 蒸汽初参数的选择 (3)4.2.2 蒸汽终参数的选择 (3)4.2.3 蒸汽中间再热参数的选择 (3)4.2.4 给水回热参数的选择 (3)5、热力计算方法与步骤 (4)5.1 计算步骤如下面的流程图 (4)5.2 根据流程图而写出的计算式 (5)6、你热力计算数据 (8)6.1 已知条件和给定参数 (8)6.2 主要热力参数选定 (9)6.3 热平衡计算结果表格 (13)6.4 程序及运行结果 (14)6.4.1 用MATLAB程序如下。
(14)6.4.2 运算结果如下图所示。
(17)7、热力系统图 (21)8、结果分析与结论 (22)9、参考文献 (22)摘要二回路系统是压水堆核电厂的重要组成部分，其主要功能是将反应堆一回路系统产生并传递过来的热量转化为汽轮机转动的机械能，并带动发电机组的转动，最终产生电能。
二回路系统的组成以郎肯循环为基础，由蒸汽发生器二次侧、汽轮机、冷凝器、凝水泵、给水泵、给水加热器等主要设备以及连接这些设备的汽水管道构成的热力循环，实现能量的传递和转换。
反应堆内核燃料裂变产生的热量由流经堆芯的冷却剂带出，在蒸汽发生器中传递给二回路工质，二回路工质吸热后产生一定温度和压力的蒸汽，通过蒸汽系统输送到汽轮机高压缸做功或耗热设备的使用，汽轮机高压缸做功后的乏汽经汽水分离再热器再热后送入低压缸继续做功，低压缸做功后的废气排入冷凝器中，由循环冷却水冷凝成水，经低压给水加热器预热，除氧后用高压给水加热器进一步加热，后经过给水泵增压送入蒸汽发生器，开始下一次循环。
第七章 压水堆核电站的二回路系统及设备
压力为 198 bar .a 。氮气的膨胀力使隔离阀关闭。为开启阀门，设有一套汽动油压泵液压系 统，产生名义压力为 329 bar .a 液压油进入液压油缸活塞的下部，克服氮气的压力和开启阻
①在汽水分离再热器后、低压缸前的进汽管道上装设快速截止阀； ②提高分压缸压力，减少管道尺寸，将汽水分离器和蒸汽再热器做成一体；
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③完善汽轮机和管道的疏水系统，减少水膜厚度和积水。
7.2.2 大亚湾核电站的汽轮机
大亚湾核电站的汽轮机是由英国 GEC 公司制造的双分流、中间再热、四缸六排汽、冲
图 7.6 大亚湾核电站汽轮机热力系统图 动纯凝式汽轮机，共有四十个压力级和七级非调整抽汽，其热力系统如图 7.6所示。四个转 子各自的轴承支承，相互通过刚性联轴器连为一体，并且#3 低压转子有刚性联轴器与发电 机转子相连，组成汽轮机发电机组轴系。高压转子的前端接有一短轴，其上装有主油泵和超 速危急保安器(或称危急遮断器)。推力轴承位于高压缸与#1 低压缸间的轴承座内。电动盘车 装置位于机组轴系尾部的励磁机后。
力使阀门开启，见图 7.2。快速关阀是由快速排泄液压油缸活塞下部的油液实现的。 控制分配器用于关闭主蒸汽隔离阀。它们由电磁阀操纵。当电磁阀通电时，分配器开启，
将液压油缸活塞下部的液体通过常开隔离阀排出，主蒸汽隔离阀在氮气压力作用下迅速关 闭。两条排油管线是冗余的，单独一条管线就足以使阀门在 5 秒内关闭。
横向阻尼器。主蒸汽隔离阀上游的管道上装有 7 只安全阀，一个大气排放系统接头和一个向 辅助给水泵汽轮机供汽的接头。大气排放系统接头和辅助给水泵汽轮机供汽接头之所以要接 在主隔离阀的上游，是考虑到当二回路故障蒸汽隔离阀关闭时大气排放系统和辅助给水系统 还能工作。
压水堆核电厂二回路初步设计说明书
哈尔滨工程大学本科生课程设计（二）压水堆核电厂二回路热力系统初步设计说明书班级：学号：姓名：院系名称：核科学与技术学院专业名称：核工程与核技术指导教师:目录摘要………………………………………………………………………………1 设计内容与要求………………………………………………………………2 热力系统原则方案确定………………………………………………………2.1总体要求和已知条件…………………………………………………2.2热力系统原则方案……………………………………………………2.3主要热力参数选择……………………………………………………3 热力系统热平衡计算…………………………………………………………3.1 热平衡计算方法………………………………………………………3.2 热平衡计算模型………………………………………………………3.3 热平衡计算流程………………………………………………………3.4 计算结果及分析………………………………………………………4 结论附录………………………………………………………………………………附表1 已知条件和给定参数……………………………………………附表2 选定的主要热力参数汇总表……………………………………附表3 热平衡计算结果汇总表…………………………………………附图1 原则性热力系统图………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………摘要本课程设计是学生在学习《核动力装置与设备》、《核电厂运行》课程后的一次综合训练，是实践教学的一个重要环节。
通过课程设计使学生进一步巩固、加深所学的理论知识并有所扩展；学习并掌握压水堆核电厂二回路热力系统拟定与热平衡计算的方法和基本步骤；锻炼提高运算、制图和计算机应用等基本技能；增强工程概念，培养学生对工程技术问题的严肃、认真和负责态度。
按照初步设计基本流程，首先确定压水堆核电厂二回路热力系统原则方案，并根据已知条件和给定参数，选择确定一、二回路工质的主要热力参数，然后采用定功率计算法对热力系统原则方案进行100%功率下的热平衡计算，确定核电厂效率、总蒸汽产量、总给水量、汽轮机耗汽量、给水泵功率和扬程等主要参数，为二回路热力系统方案设计和优化提供基础。
压水堆核电厂二回路系统与设备介绍PPT课件( 31页)
4.2 核电厂汽轮机工作原理及结构
4.2.1பைடு நூலகம்汽轮机工作原理
蒸汽的能量转换过程： 蒸汽热能蒸汽动能叶轮旋转的机械能
级：完成由热能到机械能转换的汽轮机基本工作单元， 在结构上由喷管（静叶栅）和其后的动叶栅所组成。 分为冲动级和反动级。
1－主轴 2－叶轮
转子 3－动叶栅
4－喷嘴（静叶栅） 5－汽缸 6－排汽口
• 附属设备：主汽阀、调节阀、调节系统、主油泵、辅 助油泵及润滑装置。
现代压水堆核电厂汽轮机典型结构： • 冲动式四缸双流中间再热凝汽式饱和蒸汽汽轮机 • 一个高压缸，四个低压缸，均为双流式 • 四个高、低压缸转子通过刚性联轴器联接成一个轴系 • 高压缸每个流道有5个压力级 • 低压缸每个流道有5个压力级
主蒸汽系统与主给水系统和辅助给水系统配合，用 于在电站正常运行工况、事故工况下排出一回路产生的 热量。
向反应堆保护系统、安全注射系统和蒸汽管路隔离 动作提供主蒸汽压力和流量信号。
4.3.2 系统描述
• 核岛部分 三条主蒸汽管道，每条管道上有以下设备： 7个安全阀 三个动力操作安全阀，整定压力8.3MPa 四个常规弹簧加载安全阀，整定压力8.7MPa 向大气排放的接头 主蒸汽隔离阀 主蒸汽隔离阀旁路管线
4.4.3 系统主要设备
• 减压阀 15个排放控制阀，分别位于凝汽器蒸汽排放系统和除氧器蒸汽排 放系统，实现排放名义蒸汽流量的85％。
• 气动蒸汽排放控制阀 装于三根主蒸汽管道上，用于大气蒸汽排放控制系统。排放容量 为10％～15％额定容量。
• 消音器 安装气动蒸汽排放控制阀的管线上都配备一个消音器，以减小排 汽噪音。
• 半速机组与全速机组
4.3 主蒸汽系统
哈尔滨工程大学压水堆核电厂二回路热力系统设计 精品
专业课程设计说明书压水堆核电厂二回路热力系统班级：20101513学号：2010031408姓名：刘争知指导教师：刘中坤核科学与技术学院2013 年6 月目录摘要 (1)1 设计内容及要求 (2)2 热力系统原则方案确定 (2)2.1 总体要求和已知条件 (3)2.2 热力系统原则方案 (3)2.3 主要热力参数选择 (5)3 热力系统热平衡计算3.1 热平衡计算方法 (7)3.2 热平衡计算模型 (8)3.3 热平衡计算流程 (9)3.4 计算结果及分析 (17)4 结论 (17)附录附表1 已知条件和给定参数 (18)附表2 选定的主要热力参数汇总表 (19)附表3 热平衡计算结果汇总表 (24)附图1 原则性热力系图 (25)参考文献 (26)摘要压水堆核电厂二回路以郎肯循环为基础，由蒸汽发生器二次侧、汽水分离再热器、汽轮机、冷凝器、凝水泵、给水泵、给水加热器等主要设备以及连接这些设备的汽水管道构成的热力循环，实现能量的传递和转换。
本设计对该热力系统进行拟定与热平衡计算，通过列出6个回热器和汽水分离再热器中的2级再热器的热平衡方程以及除氧器中热平衡方程和质量守恒方程和汽水分离中蒸汽总量守恒，由此得到一个7元一次方程组、一个4元一次方程组，和汽水分离中的一个一元一次方程，通过求解这些方程组和方程，可以得到各点的抽气量和各个管路中的流量与新蒸汽/产量D s 的数学关系，假定一个ηe,npp并就可以由D s =(N e /ηe,npp）η1/[( h fh - h s ’)+(1+ξd )（h s ’- h fw ）]算出D s ，由于各点的抽气量和各个管路中的流量与新蒸汽产量D s 的数学关系以同求解方程组得到进一步可以确定二回路总的新蒸汽耗量G fh ，进而的一个新核电厂的效率ηe,npp’ =N e η1/[ G fh ( h fh- h fw )+ξd （h s ’- h fw ）],由此得到ηe,npp和ηe,npp ’的一一对应关系ηe,npp’ =1/（6.708-1.1618/ηe,npp）。
胡志华压水堆二回路系统与设备简介
压水堆二回路系统与设备简介
胡志华
2011年10月21日
概述
压水堆核电站工作原理及二回路系统
大亚湾核电站二回路热力系统
（中间两级再热、七级回热、饱和蒸汽朗肯循环）
由于工质处于汽水混合物状态，饱和蒸汽卡诺循环有以下几个缺点，因而实际上采用的是朗肯蒸汽循环：
核电站厂房总体布置
的蒸汽与大气
、（隔板套）等静止部件。
汽缸
（缸
两部分组成（为便于安装），水平法兰由螺栓紧固。
汽缸的高、中压段或高、中压汽缸在
，同
；汽缸的低压段或低压汽缸的尾部在运行中内部的蒸汽压
焊接转子与组合转子。
套装转子的叶轮、轴封套、联轴节等部件是分别加工套装在阶梯形主轴上，各部件与轴之间采用过盈配合，并用键传递力矩。
中、低压汽轮机的转子和高压汽轮机的低压转子常采用套装结构。
因转子各段的工作条件不同，可以在高温段采用整锻结构，而在中、低温段采用套装结构组成组合转子，以减小锻件尺寸。
z高压缸立体局部剖图
（2）所有动叶片均为叉型叶根，其中1～4级叶片是三叉型叶根固定，第五级叶片是四叉型叶根固定；（3）叶片顶部装有围带。
高压缸端部轴封。
大亚湾核电站二回路系统和设备
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4.4.3 系统主要设备
• 减压阀 15个排放控制阀，分别位于凝汽器蒸汽排放系统和除氧器蒸汽排 放系统，实现排放名义蒸汽流量的85％。
• 气动蒸汽排放控制阀 装于三根主蒸汽管道上，用于大气蒸汽排放控制系统。排放容量 为10％～15％额定容量。
• 消音器 安装气动蒸汽排放控制阀的管线上都配备一个消音器，以减小排 汽噪音。
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4.3.3 系统流程图
➢ 在机组启动时，与RCP配合，导出反应堆多余的热量 ，以维持一回路的温度和压力。
➢ 在热停堆和停堆冷却的最初阶段，排出主泵运转和裂 变产物衰变所产生的热量，直至余热排出系统投入运 行。
➢ 汽轮发电机组突然降负荷或汽轮机脱扣时，排走蒸汽 发生器内产生的过量蒸汽，避免蒸汽发生器超压。
• 半速机组与全速机组
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4.3 主蒸汽系统
4.3.1 系统功能 • 将蒸汽发生器产生的蒸汽输送到下列设备和系统：
➢ 主汽轮机 ➢ 汽水分离再热器（GSS） ➢ 除氧器（ADG） ➢ 给水泵汽轮机（APP） ➢ 蒸汽旁路系统（GCT） ➢ 汽轮机轴封系统（CET） ➢ 其他辅助蒸汽用汽单元（STR）
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4.5.2 系统结构
• 汽水分离器、第一级再热器和第二级再热器都安装在一个圆筒形 的压力容器内；
• 第一级再热器使用高压缸抽汽加热； • 第二级再热器使用新蒸汽加热。
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4.6 汽轮机轴封系统
4.6.1 系统功能
➢ 对主汽轮机、给水泵汽轮机和蒸汽阀杆提供密封，用以防止 空气进入和蒸汽外漏。 阻止空气自负压轴封处漏入汽轮机和给水泵汽轮机； 防止高压缸内高湿度排汽自低压轴封漏出，磨损轴封； 防止给水泵汽轮机高压侧和主要阀门内的蒸汽从轴封处外漏 。
压水堆核电厂二回路热力系统初步设计说明书——专业课程设计说明书
压水堆核电厂二回路热力系统初步设计说明书——专业课程设计说明书专业课程设计说明书压水堆核电厂二回路热力系统初步设计班级：20111513学号：2011151327姓名：朱智强指导老师：王贺核科学与技术学院2014年6月目录摘要 (2)1设计内容及要求 (2)2热力系统原则方案确定 (3)2.1总体要求和已知条件 (3)2.2热力系统原则方案 (3)2.3主要热力参数选择 (4)3热力系统热平衡计算 (10)3.1热平衡计算方法 (10)3.2热平衡计算模型 (10)3.3热平衡计算流程 (14)3.4计算结果及分析 (15)4结论 (15)附录 (16)附表1已知条件和给定参数 (16)附表2选定的主要热力参数汇总表 (17)附表3热平衡计算结果汇总表......................................24附图原则性热力系统图 (25)参考文献 (26)摘要二回路系统的组成以郎肯循环为基础，由蒸汽发生器二次侧、汽轮机、冷凝器、凝水泵、给水泵、给水加热器等主要设备以及连接这些设备的汽水管道构成的热力循环，实现能量的传递和转换。
初步设计压水堆核电厂二回路热力系统，使二回路能安全经济的完成其主要功能：反应堆内核燃料裂变产生的热量由流经堆芯的冷却剂带出，在蒸汽发生器中传递给二回路工质，二回路工质吸热后产生一定温度和压力的蒸汽，通过蒸汽系统输送到汽轮机高压缸做功或耗热设备的使用，汽轮机高压缸做功后的乏汽经汽水分离再热器再热后送入低压缸继续做功，低压缸做功后的废气排入冷凝器中，由循环冷却水冷凝成水，经低压给水加热器预热，除氧后用高压给水加热器进一步加热，后经过给水泵增压送入蒸汽发生器，开始下一次循环。
在确定二回路系统原则方案的基础之上，通过合理的参数选择与相关模型（物理模型、数学模型）的建立，对二回路系统各个环节确定其主要的工质参数。
之后利用迭代（通过编程）结合热量平衡方程、质量平衡方程和汽轮机功率方程进行二回路系统原则方案进行100%功率下的热平衡计算，确定核电厂效率、总蒸汽产量、总给水量、汽轮机耗气量、给水泵功率和扬程等主要参数，为二回路热力系统方案的进一步设计和优化提供参考。
压水堆核电厂二回路热力系统课程设计(DOC)
运行结果如下：Ne=10^6; %发电功率（KW）Ed=0.0105; %排污率n1=0.994; %一回路能量利用系数nli=0.89; %低压缸内效率nm=0.98; %汽轮机组机械效率nge=0.98; %发电机效率nh=0.98; %加热器效率Hfwp=6.7; %给水泵扬程pw=918.19; %给水密度nfwpp=0.58; %给水泵效率nfwpti=0.8; %给水泵汽轮机内效率nfwptm=0.9; %给水泵汽轮机机械效率nfwptg=0.98; %给水泵汽轮机减速器效率Hfh=2774.9846; %蒸汽发生器出口新蒸汽比焓（kj/kg）Hg=842.86; %蒸汽发生器给水比焓（kj/kg）Hps=1241.17; %蒸汽发生器运行压力下的饱和水焓（kj/kg）xhz=0.8615; %高压缸排气干度xz1=0.995; %第一级再热器的干度Hho=2480.12; %高压缸出口焓Hhi=2774.9782; %高压缸进口蒸汽焓Hli=2988.3463; %低压缸进口焓Hlo=2296.4958; %低压缸出口焓Hsrh1=2614.86; %汽水分离再热器第一级抽气焓Hzs1=1018.9756; %汽水分离再热器第一级疏水焓Hsrh2=2783.348; %汽水分离再热器第二级抽气焓Hzs2=1219.8773; %汽水分离再热器第二级疏水焓Hfw=707.227; %分离器分离水比焓h1=99.46; %高低压加热器中的平均焓升h2=117.6; %再热器中的平均焓升Hfwi=[146.6448 246.10 345.56 445.02 544.48 643.94 743.40]; %各级加热器进口焓（kj/kg）Hfwo=[246.10 345.56 445.02 544.48 643.94 743.40 842.86]; %各级加热器出口焓(kj/kg) Hc=[2377.40 2525.49 2666.18 2803.096 2480.12 2448.787 2531.89]; %每一级的给水加热器的加热蒸汽比焓Hw=[254.06 353.61 453.235 552.88 0 753.57 854.18]; %每一级给水加热器疏水比焓H=100;for Gslp=100:3000if abs(H-Hfwo(5))/Hfwo(5)<0.005H=(X*Hfwo(4)+(Ghes(1)+Ghes(2)+Gzc1+Gzc2)*Hw(6)+Gsdea*Hho+Hfw*Gslp*(xz1-xhz)/xhz)/Gfw; breakelseendfor Gfw=Gslp:3000;Nfwpp=1000*Gfw*Hfwp/pw; %给水泵有效功率Nfwpt=Nfwpp/(nfwpp*nfwptm*nfwptg); %给水泵实际功率Gsfwp=Nfwpt/(Hfh-Hho); %给水泵耗气量Ds=Gfw/(1+Ed); Gd=Gfw-Ds; %Ds为新蒸汽气量，Gd为排污量X=Gslp+Gd+Gsfwp; %假设给水量Gles(4)=h1*X/(Hc(4)-Hw(4))/nh;Gles(3)=(h1*X-nh*Gles(4)*(Hw(4)-Hw(3)))/(Hc(3)-Hw(3))/nh;Gles(2)=(h1*X-nh*(Gles(3)+Gles(4))*(Hw(3)-Hw(2)))/(Hc(2)-Hw(2))/nh;Gles(1)=(h1*X-nh*(Gles(2)+Gles(3)+Gles(4))*(Hw(2)-Hw(1)))/(Hc(1)-Hw(1 ))/nh;w1=(x-Gles(1)-Gles(2)-Gles(3)-Gles(4))*(Hli-Hlo)+Gles(1)*(Hli-Hc(1))+Gles(2)*(Hli-Hc(2))+Gles(3)*( Hli-Hc(3))+Gles(4)*(Hli-Hc(4));W1=w1*nm*nge;W2=10^6-W1; %上述程序Gles指的是低压给水再热器抽气，括号内数字为级数。
压水堆核电厂二回路热力系统概要
哈尔滨工程大学本科生课程设计（二）压水堆核电厂二回路热力系统初步设计说明书2013 年6 月目录摘要 (2)1 设计内容及要求 (2)2 热力系统原则方案确定 (3)2.1 热力系统原则方案 (3)2.2 主要热力参数选择 (4)3 热力系统热平衡计算 (5)3.1 热平衡计算方法 (5)3.2 热平衡计算流程 (6)3.3 计算结果及分析 (8)4 结论 (8)附录 (8)附表1 已知条件和给定参数 (8)附表2 选定的主要热力参数汇总表 (9)附表3 热平衡计算结果汇总表 (13)附图1 原则性热力系统图 (15)摘要二回路系统是压水堆核电厂的重要组成部分，其主要功能是将反应堆一回路系统产生并传递过来的热量转化为汽轮机转动的机械能，并带动发电机组的转动，最终产生电能。
该说明书介绍了一个1000MWe核电厂二回路热力系统设计及其设计过程。
该设计以大亚湾900MWe核电站为母型，选择了一个高压缸，三个低压缸，设有两级再热器的汽水分离器，四个低压给水加热器，一个除氧器，两个高压给水加热器。
蒸汽发生器的运行压力为6.5MPa，高压缸排气压力为0.78MPa，一级再热器抽汽压力 2.8MPa，低压缸进口过热蒸汽压力为0.7045MPa,温度为265.9℃，冷凝器的运行压力为 5.9kPa，给水温度为224.69℃。
高压给水加热器疏水逐级回流送入除氧器，低压给水加热器疏水逐级回流送入冷凝器。
排污水经净化后排进冷凝器。
各级回热器和再热器的蒸汽分配合理，经过加热器后，蒸汽全部冷凝成疏水，整个系统电厂效率为30.04%。
1、设计内容及要求本课程设计的主要任务，是根据设计的要求，拟定压水堆核电厂二回路热力系统原则方案，并完成该方案在满功率工况下的热平衡计算。
本课程设计的主要内容包括：（1）确定二回路热力系统的形式和配置方式；（2）根据总体需求和热工约束条件确定热力系统的主要热工参数；（3）依据计算原始资料，进行原则性热力系统的热平衡计算，确定计算负荷工况下各部分汽水流量及其参数、供热量及全厂性的热经济指标；（4）编制课程设计说明书，绘制原则性热力系统图。
我国压水堆核电站主要设备及原理完整文档
我国压水堆核电站主要设备及原理完整文档(可以直接使用，可编辑完整文档，欢迎下载）压水堆核电站主要设备及原理压水堆核电站主要设备典型压水反应堆的核心是一个圆柱形高压反应容器。
容器内设有实现核裂变反应堆的堆芯和堆芯支承结构，顶部装有控制裂变反应的控制棒驱动机构，随时调节和控制堆芯中控制棒的插入深度。
堆芯是原子核反应堆的心脏，链式裂变反应就在这里进行。
它由核燃料组件、控制棒组件和既作中子慢化剂又作为冷却剂的水组成。
堆内铀-235核裂变时释放出来的核能迅速转化为热量，热量通过热传导传递到燃料棒表面，然后，通过对流放热，将热量传递给快速流动的冷却水（冷却剂），使水温升高，从而由冷却水将热量带出反应堆，再通过一套动力回路将热能转变为电能。
压水堆核电站原理：由反应堆释放的核能通过一套动力装置将核能转变为蒸汽的动能，进而转变为电能。
该动力装置由一回路系统，二回路系统及其他辅助系统和设备组成。
原子核反应堆内产生的核能，使堆芯发热，高温高压的冷却水在主冷却泵驱动下，流进反应堆堆芯，冷却水温度升高，将堆芯的热量带至蒸汽发生器。
蒸汽发生器一次侧再把热量传递给管子外面的二回路循环系统的给水，使给水加热变成高压蒸汽，放热后的一次侧冷却水又重新流回堆芯。
这样不断地循环往复，构成一个密闭的循环回路。
一回路系统主要设备除反应堆外，还有蒸汽发生器、冷却剂主泵机组、稳压器及主管道等。
一回路示意图稳压器结构图冷却剂主泵结构图二回路中蒸汽发生器的给水吸收了一回路传来的热量变成高压蒸汽，然后推动汽轮机，带动发电机发电。
做功后的乏汽在冷凝器内冷却而凝结成水，再由给水泵送至加热器，加热后重新返回蒸汽发生器，再变成高压蒸汽推动汽轮发电机作功发电。
这样构成第二个密闭循环回路。
二回路系统由蒸汽发生器二次侧、汽轮机、发电机、冷凝器、凝结水泵、给水泵、给水加热器和中间汽水分离再热器等设备组成。
汽轮发电机机组是二回路系统的主要设备。
它由饱和汽轮机、发电机、冷凝器和中间汽水分离加热器组成。
压水堆核电厂二回路热力系统课程设计
1．设计目的和要求本课程设计是学生在学习《核电站系统及运行》课程后的一次综合训练，是实践教学的一个重要环节。
通过课程设计使学生进一步巩固、加深所学的理论知识并有所扩展；学习并掌握压水堆核电厂二回路热力系统拟定与热平衡计算的方法和基本步骤；锻炼提高运算、制图和计算机应用等基本技能；增强工程概念，培养学生对工程技术问题的严肃、认真和负责态度。
通过课程设计应达到以下要求：（1）了解、学习核电厂热力系统规划、设计的一般途径和方案论证、优选的原则；（2）掌握核电厂原则性热力系统计算和核电厂热经济性指标计算的内容和方法；（3）提高计算机绘图、制表、数据处理的能力；（4）培养学生查阅资料、合理选择和分析数据的能力，掌握工程设计说明书撰写的基本原则。
2．任务和内容本课程设计的主要任务，是根据设计的要求，拟定压水堆核电厂二回路热力系统原则方案，并完成该方案在满功率工况下的热平衡计算。
本课程设计的主要内容包括：（1）确定二回路热力系统的形式和配置方式；（2）根据总体需求和热工约束条件确定热力系统的主要热工参数；（3）依据计算原始资料，进行原则性热力系统的热平衡计算，确定计算负荷工况下各部分汽水流量及其参数、发电量、供热量及全厂性的热经济指标；（4）编制课程设计说明书，绘制原则性热力系统图。
3. 热力系统原则方案确定方法3.1热力系统原则方案电站原则性热力系统表明能量转换与利用的基本过程， 反映了发电厂动力循 环中工质的基本流程、能量转换与利用过程的完善程度。
为了提高热经济性，压 水堆核电厂二回路热力系统普遍采用包含再热循环、回热循环的饱和蒸汽朗肯循 环，其典型的热力系统组成如图1所示。
• N<J 4» NoJJ No-2 | Nal-3H ! 1 <>i_施水荊 怕舉水问热器图1典型压水堆核电厂二回路热力系统原理流程图3.1.1汽轮机组压水堆核电厂汽轮机一般使用低参数的饱和蒸汽， 汽轮机由一个高压缸、2~3 个低压缸组成，高压缸、低压缸之间需要设置外置式汽水分离器。
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第七章压水堆核电站的二回路系统及设备7.1 主蒸汽系统主蒸汽系统将蒸汽发生器产生的新蒸汽输送到主汽轮机和其他用汽设备及系统。
与主蒸汽系统直接相关的设备是：主汽轮机高压缸、汽轮机轴封系统(CET)、汽水分离再热器(MSR)、蒸汽旁路排放系统(GCT)、主给水泵汽轮机(APP)、辅助给水泵汽轮机(ASG)、除氧器(ADG)和蒸汽转换器(STR)。
三台蒸汽发生器顶部引出的三根外径为Φ812.8mm主蒸汽管，分别穿过反应堆厂房(安全壳)；进入主蒸汽隔离阀管廊，并以贯穿件作为主蒸汽管在安全壳上的锚固点。
穿过主蒸汽隔离阀管廊后进入汽轮机厂房，然后合并为一根外径为Φ936mm的公共蒸汽母管，再将蒸汽引向各用汽设备和系统。
如图7.1所示。
在主蒸汽隔离阀管廊中的每根主蒸汽管道上装有一个主蒸汽隔离阀，其下游安装了一个横向阻尼器。
主蒸汽隔离阀上游的管道上装有7只安全阀，一个大气排放系统接头和一个向辅助给水泵汽轮机供汽的接头。
大气排放系统接头和辅助给水泵汽轮机供汽接头之所以要接在主隔离阀的上游，是考虑到当二回路故障蒸汽隔离阀关闭时大气排放系统和辅助给水系统还能工作。
在主蒸汽隔离阀两侧还接有一条旁路管，其上装有一个气动隔离阀，在机组启动时平衡主蒸汽隔离阀两侧的蒸汽压力，并在主蒸汽管暖管时提供蒸汽。
在汽轮机厂房内，从蒸汽母管上引出四根Φ631mm的管道与主汽轮机的四个主汽门相连，向汽轮机高压缸供汽。
此外，从蒸汽母管两头还引出二条通往凝汽器两侧的蒸汽旁路排放总管。
管上各引出6条通往凝汽器的蒸汽排放管，去主给水泵汽轮机、除氧器、蒸汽转换器、汽水分离再热器和轴封的供汽管。
两条蒸汽排放总管由一根平衡管线连接在一起。
(1)主蒸汽隔离阀主蒸汽隔离阀为对称楔形双闸板闸阀。
正常运行时全开，但在收到主蒸汽管线隔离信号后能在5秒内关闭。
隔离阀的执行机构是一个与氮气罐相连的液压缸。
氮气进入液压缸活塞的上部，其名义bar a。
氮气的膨胀力使隔离阀关闭。
为开启阀门，设有一套汽动油压泵液压系压力为198.bar a液压油进入液压油缸活塞的下部，克服氮气的压力和开启阻统，产生名义压力为329.力使阀门开启，见图7.2。
快速关阀是由快速排泄液压油缸活塞下部的油液实现的。
控制分配器用于关闭主蒸汽隔离阀。
它们由电磁阀操纵。
当电磁阀通电时，分配器开启，将液压油缸活塞下部的液体通过常开隔离阀排出，主蒸汽隔离阀在氮气压力作用下迅速关闭。
两条排油管线是冗余的，单独一条管线就足以使阀门在5秒内关闭。
图7.1 大亚湾核电站的主蒸汽系统图7.2 主蒸汽隔离阀执行机构开启主蒸汽隔离阀时，需使电磁阀断电，从而关闭控制分配器，切断液压油缸的泄油通路，油系统压力升高是阀门开启。
(2)主蒸汽安全阀主蒸汽安全阀是防止一、二回路超压的最后一道安全屏障，其功能是：①蒸汽发生器二回路侧和主蒸汽系统提供超压保护；②防止一回路超压和过热；③限制蒸汽释放的数量和速率来防止堆芯过冷。
安全阀的总排放量一般都取额定蒸汽量的110%。
但单个安全阀的排放量，在反应堆热停堆工况下，不会引起反应堆所不允许的过冷却。
安全阀通常采用多个分组设置。
故每条管线上的7个安全阀分为两组：第一组为气动操作安全阀，共三只。
用来限制蒸汽发生器二回路侧压力，保证不超过蒸bar a。
考虑到蒸汽管线的压降、阀门特性和整定误差，把这一组安汽发生器的设计压力86.bar a。
全阀的整定点定为83.第二组为弹簧加载安全阀，共四只，用来限制蒸汽发生器二回路侧和主蒸汽管线中的最高压力不超过设计压力的110%。
这一组安全阀的整定点定为87bar。
(3)主蒸汽母管主蒸汽母管的功能是：平衡三台蒸汽发生器二次侧的蒸汽压力，均衡汽轮机进口蒸汽压力，分配蒸汽到各有关用汽设备和集中疏水。
为使主蒸汽管束集中疏水，蒸汽管道的安装标高较低，以便主蒸汽隔离阀后管道、通往汽轮机的管道和通往蒸汽旁路排放总管的管道均能将疏水自流到主蒸汽母管。
在集管上设有三个大直径的疏水器。
7.2 核电站汽轮机及设备7.2.1 压水堆核电站汽轮机的主要特点(1)新蒸汽参数在一定范围内变化对常规火电站来说，汽轮机的新蒸汽参数(p0、t0)在正常运行期间是不变的(在起、停过程中的滑参数运行除外)。
因此，锅炉运行人员的主要责任就是在运行过程中始终保持锅炉出口新蒸汽参数为额定值。
对压水堆核电站来说，如果仍然保持这种运行方式，则反应堆平均温度T ave变化太大，如图7.3所示。
这种运行方式虽对常规岛有利，但给核岛带来了很大问题。
(a)由于反应堆平均温度变化，就要求一回路系统具有较大的体积补偿能力，使一回路的压力补偿问题变为更为严重。
(b)对于具有负温度系数的压水反应堆来说，在功率提升过程中要求有较大的控制棒位移，即要求有较大的反应性补偿。
这些问题给一回路设计、运行带来很大困难，因此目前基本上不采用这种运行方式。
图7.3 t0,p0＝常数时输出功图7.4 t ave＝常数方案的温度、压率和温度压力的关系力功率关系(冷却流量不变) 对反应堆比较有利的是平均温度不变的运行方式，如图7.4所示。
前面谈的两个问题都可很容易得到解决。
但是，这种运行方式蒸汽参数变化太大，对二回路不利。
因此，压水堆核电站常采用一种折衷的运行方式，图7.5所示为大亚湾核电站的运行方式。
这里，反应堆平均温度t ave和汽轮机新蒸汽参数p0、t0都作了适当变化，但又都不太大。
蒸汽发生器出口新蒸汽压力为零负荷时76bar，满负荷时67.1bar，对应新蒸新汽温度为291.4o C和283.6o C。
(2)新蒸汽参数低，且为饱和蒸汽对压水堆核电站来说，二回路新蒸汽参数取决于一回路的温度，而一回温度又取决于一回路压力，提高一回路压力将使得反应堆压力容器的结构及其安全保证措施变得复杂，尤其是反应堆压力容器尺寸很大时。
因此，压水堆核电站汽轮机的新蒸汽压力，应按照反应堆压力容器计算的极限压力和温度来选取，一般不超过60－73bar的饱和蒸汽，大亚湾核电站一回路压力为155bar，额定工况下二回路蒸汽压力为67.1bar。
(3)理想焓降小，容积流量大：一般饱和蒸汽汽轮机的理想焓降比高参数火电机组的理想焓降约小一半。
因此，在同等功率下核电站汽轮机的容积流量比高参数火电站汽轮机约大60~90%，这样核电站汽轮机在结构上有以下特点：①进汽机构的尺寸增大(包括管路)；②功率大于500~800MW时汽轮机的高压缸采取双分流；③由于叶片高度达，要求采用扭叶片的级数增加，提高了制造成本；④调节剂的叶片高度大，所以叶片中弯曲应力大，不易采用喷嘴配汽；⑤由于低压缸通流量大，故需要增多分流数目，或采用低转速。
图7.5 蒸汽发生器一、二回路参数（4）通流表面积聚水分多，更易超速与火电站中间再热式汽轮机一样，核电站汽轮机各缸之间也有很大的蒸汽容积，在甩负荷时会使转子升速。
另外，处于湿蒸汽区工作的核电站汽轮机及其汽水分离再热器的通流表面上覆盖着一层水膜，当负荷发生大幅度速降时，流道内压力突然降低，这层水膜就会闪蒸，流至汽轮机各级做功，易使汽轮机超速。
计算与试验表明，由于这一原因，在甩负荷时，转速会增长15~25%。
为减少核电站汽轮机的转速飞升，可采取一下措施：①在汽水分离再热器后、低压缸前的进汽管道上装设快速截止阀；②提高分压缸压力，减少管道尺寸，将汽水分离器和蒸汽再热器做成一体；③完善汽轮机和管道的疏水系统，减少水膜厚度和积水。
7.2.2 大亚湾核电站的汽轮机大亚湾核电站的汽轮机是由英国GEC公司制造的双分流、中间再热、四缸六排汽、冲图7.6 大亚湾核电站汽轮机热力系统图动纯凝式汽轮机，共有四十个压力级和七级非调整抽汽，其热力系统如图7.6所示。
四个转子各自的轴承支承，相互通过刚性联轴器连为一体，并且#3低压转子有刚性联轴器与发电机转子相连，组成汽轮机发电机组轴系。
高压转子的前端接有一短轴，其上装有主油泵和超速危急保安器(或称危急遮断器)。
推力轴承位于高压缸与#1低压缸间的轴承座内。
电动盘车装置位于机组轴系尾部的励磁机后。
汽轮机的主要技术规范如下：汽轮机发电机组额定电功率：983.8MW转分汽轮机额定转速：3000/循环热效率：33.87%kg kW h⋅汽耗率：5.61/kJ kW h⋅热耗率：10128.7/末级叶片高度：945mmbar a主汽门前进汽参数：压力：66.3.温度：283o C湿度：0.48%kg s流量：1532.7/bar a高压缸入口蒸汽参数：压力：61.1.温度：276.7o C湿度：0.61%kg s流量：1532.7/bar a高压缸出口蒸汽参数：压力：7.83.温度：169.5o C湿度：14.2%kg s流量：1274.14/bar a低压缸入口蒸汽参数：压力：7.4.温度：264.8o C湿度：0kg s流量：1011.6/bar a低压缸出口蒸汽参数：压力：0.075.温度：40.3o C湿度：9.3%kg s排汽量：3*276.47=829.41/主要结构参数高压缸低压缸总计长(m) 6.31 7.3×3=21.9 28.21宽(m) 3.25 7.95 7.95高(m) 3.98 5.72 5.72 重量(定子+转子)(吨)160+32.5=192.5 (270+66)×3=1008 1200.5(1)高压缸高压缸的进汽机构由四只主汽门(或称截止阀)和四只调节阀组成。
一只主汽门和一只调节阀卧室共轴对称布置，组成一个高压蒸汽柜。
四个高压蒸汽柜布置在高压缸两侧，采用叠置式安装方式。
蒸汽柜坐落在基础上，由死点固定，但在其他方向可以自由移动，结构非常紧凑，且有良好的膨胀灵活性。
主蒸汽由蒸汽母管经根Φ610mm管道进入四个高压蒸汽柜的主汽门。
蒸汽从四只调节阀出来后再由四根Φ610mm具有弹性的弯道进入高压缸的四个进汽口。
这四个进汽口，两个上半缸，通过法兰与蒸汽管相连，以便上缸的装配和拆卸；两个在下半缸，与蒸汽管道焊在一起。
高压缸为浇铸单层缸。
每个管道中的5级隔板是通过2个持环(或称隔板套)安装在汽缸上的。
两个流道中的第一个持环和第一级隔板之间组成了高压缸的进汽室。
每个流道中的两个持环之间形成抽汽室。
高压缸的级中设有2级抽汽(不包括高压缸排汽)，前流道中的第1、2、3级隔板安装在前流道第一个持环上，而后流道中第1、2级隔板安装在后流道第一个持环上。
如图7.7所示。
他们的抽汽分别倒#6、#7高加。
图7.7 大亚湾核电站主汽轮机的高压缸为了降低蒸汽湿度从第2级起每个隔板和持环上均设有除湿沟槽。
高压转子为整锻转子，从而解决了套装转子在高温下叶轮与轴的松动问题。
高压转子的动叶均采用叉型叶根。
高压转子前端的短轴上装有主油泵叶轮和二个危急保安装置的飞锤，后端装有推力轴承的推力盘。