核电厂二回路热力系统

8.2 主蒸汽系统（VVP）
主蒸汽隔离阀管廊 大气
辅助给水系统
安全阀
大气
隔离阀
辅助给水系统
去轴封 系统
去再热器
去再热 器
主汽轮机 安全阀
大气 辅助给水系统
隔离阀
给水泵 汽轮机
给水泵 汽轮机
安全阀
隔离阀 凝汽器
蒸汽旁路系统 除氧器 去蒸汽转换器
安 全 壳
主蒸汽系统
主蒸汽系统主要设计参数
8.3 凝结水和给水回热加热系统
采用疏水泵使得系统复杂，投资增 加，耗厂用电，维修运行费用提高。因 此，一般在低压的热器末级或次末级使 用。例如，我国大亚湾核电厂，二回路 系统第3、4级低压加热器的疏水经疏水 泵送入第3、4级低压加热器之间的凝结 水管道中。
3、疏水冷却器系统
为了减少疏水逐级自流存在 的排挤低压抽汽量所引起的作 功能力损失，可配置疏水冷却 器。 疏水冷却器系统借助主凝结 水管内孔板造成压差，使部分 主凝水进入疏水冷却器吸收疏 水的热量，使疏水温度降低后 再进入下一级加热器中，减少 了疏水排挤低压抽汽所引起的 有时将疏水冷却器与加热器放置在一个壳 热损失。 体内（有时称为内置疏水冷却器），正象前 这种系统没有增加转动设备， 面所述的那样，在壳体一方设置一个疏水冷 不增加电耗，运行可靠，但增 却段，使进入加热器的凝结水或给水先被疏 设一台水一水热交换器，使投 水加热，疏水的温度降低后再排出加热器。 大亚湾核电厂二回路第四级低压加热器 资增加，多用于对经济性要求 就在管束最底部设有疏水冷却区，传热面积 高的大型机组中。 占总传热面积的5.7%。
表面式加热器
表面式加
热器多用U 形管作为 传热管的 管壳式加 热器
第 1、 2级复合式低压给水加热器 所谓复合式加热器是指第1级和第2级低压给水加热器组合在一个共同的壳体内。每台 第1、2级复合式加热器 机组有结构完全相同的三台复合式加热器，分别布置在三个冷凝器内。每台复合式加 热器外壳内包容着两级用内壳体分隔开的U形管加热器，每级都是双流道U形管表面式 热交换器。给水在U形管内流动，加热蒸汽在U形管外侧流动。
大亚湾核电厂二回路有两级高压 加热器。 两级高压加热器还分别接 受汽水分离再热器的第一级、第二级 再热器的疏水和排放蒸汽，回收了热 量。 每台高压加热器配置一个疏水接 受器。汽水分离再热器的第二级加热 蒸汽凝结水排放到压力较高的高压加 热器的疏水接受器，第一级再热器的 疏水排放到压力较低的高压 加热器 的疏水接受器。这些疏水通过疏水箱 内的不锈钢扩散器降压排放到对应疏 水接受器。 疏水冷却段的疏水与加热抽汽的 凝结水送至除氧器。
核电厂二回路系统
第八章 核电厂二回路热力系统
8.1 概述
8.2 主蒸汽系统 8.3 凝结水和给水回热加热系统 8.4 给水除氧系统 8.5 蒸汽排放系统 8.6 蒸汽发生器排污系统
8.1 概述
核电站二回路系统的功能：
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。
(2) 汽耗率
【汽耗率】是指汽轮发电机组每发出1 KW h电能所需
要的蒸汽量。汽耗率是反映蒸汽做功能力大小的重要 指标。 大亚湾核电站汽轮机耗汽量为1532.7 kg/ ｓ＝ 5517.72×103 kg/h，其汽耗率为 d ＝5517.72×103kg/h／983.8×103 kW h＝5.61 kg/ kW h 现代大型常规火电厂的汽耗率一般为3.0 kg/ kW h左 右。
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。
凝结水和给水加热系统利用汽轮机抽汽对凝结水和给
水加热, 以提高热循环的经济性. 从凝汽器热井到除氧器的部分属于凝结水系统, 从给水 泵到蒸汽发生器的部分属于给水系统。
凝结水和给水加热系统主要由凝结水泵、回热加热器
、疏水泵、除氧器、给水泵、疏水箱、疏水冷却器及 抽气排气管道、疏水管道及阀门等组成。
8.3.2 抽气系统
各级低压加热器的蒸汽来自低压缸抽汽。在从低压缸通 往加热器的抽汽管道上装有逆止阀和隔离阀，逆止阀的位置 尽量靠近抽汽口，以减少中间容积，防止汽轮机甩负荷时蒸 汽或水倒流入汽轮机；隔离阀位置靠近加热器端，防止加热 器传热管破裂或疏水受堵造或壳侧满水时倒流入抽汽管道。 大亚湾核电厂二回路一、二级低压加热器直接布置在凝 汽器喉部，这样大大缩短了抽汽管道长度，减小了湿汽容积， 降低了汽轮机超速的危险性，所以这种情况下抽汽管道上不 装逆止阀和安全阀。 用于高压加热器的抽汽来自高压缸，抽汽管线上设有逆 止阀和隔离阀，设置原则与上述低压加热器的相同。
组 成
二回路系统主要由饱和蒸汽汽轮机、发电机、冷凝器
（或称凝汽器）、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水
泵、高压加热器、中间汽水分离再热器和相应的仪表、阀
门、管道组成。
还包括主蒸汽排放系统、循环冷却水系统、控制保护系统、 润滑油系统等辅助系统。 其中大部分设备与火电站差不多。
典型热力系统介绍
汽轮机采用的是一台双流高压缸和三台双流低压缸配
该机组设有三级低压加
热器、三级高压加热器 、一级除氧器，具有汽 水分离和二级再热。汽 轮机组采用一台双流高 压缸和两台双流低压缸 配置，给水泵采用的是 电动离心泵。 回热加热器的疏水按逐 级自流方式，高压加热 器的疏水按逐级自流汇 入除氧器，低压加热器 疏水逐级自流最终汇入 凝汽器。
英国通用电气公司为
8.3.3 疏水系统
加热蒸汽在加热器或管道内的凝结水称为疏水。这里讲的 疏水指加热器壳侧的凝结水。疏水方式有采用逐级自流的连接 系统、采用疏水泵的连接系统和疏水冷却器系统。 1、逐级自流疏水系统
表面式加热器的疏水利用相邻 加热器之间的压力差，将抽汽压 力较高的加热器内的疏水逐级自 流至相邻压力较低的一级加热器 中，这样的疏水系统称为逐级自 流疏水系统。 对一个全部采用逐级自流的疏 水系统，高压加热器逐级自流疏 水至除氧器；对于除氧器前面几 级低加加热器，疏水最终导入凝 汽器。
除氧器 主给 水泵
低压加 热器
凝结 水泵
核电站经济指标
（1 ）电站毛效率和净效率
【电站毛效率】是指发电机输出电功率与热力系统输入



热功率的比值。 【净效率】则是指发电机输出电功率扣除厂用电后与热 力系统输入热功率的比值。此指标代表了一个电厂能源 转换的能力。 大亚湾核电站发电机额定输出电功率为983.8 MW ，一回 路输出热功率为2905MW，则毛效率为： η 毛＝983.8/2905＝33.87% 扣除厂用电49 MW ，电站净效率为： η 净＝（983.8-49）/2905＝32.18% 现代大型常规火电厂的毛效率一般为40%左右。
新蒸汽
汽水分离再热器A 高压缸 汽水分离再热器B
No.1 No.2 No.3
除氧器
7B
6B
4A
3A
2A
1A
去蒸 汽发 生器
7A 6A 4B 3B
2B
1B
低压加 热器
凝汽器 凝结 水泵
2C
1C
高压加热器
给水泵
凝结水—给水系统
8.3.1 回热加热器
表面式加热器通过金属壁将加热蒸汽的凝结放热量传递给凝结水或给水, 因有传热 阻力 , 一般不能将水加热至加热蒸汽压力下的饱和温度。加热蒸汽压力对应的饱和 温度和加热器出口水温之差称为端差。 混合式加热器可将水加热至蒸汽压力下的饱和温度 , 即无端差, 经济性好; 由于没有 金属传热面分隔, 结构简单, 并能去除所含气体, 除氧器就是一个混合式加热器。
（3 ）热耗率
【热耗率】是指汽轮发电机组每发出1 KW h电能所需
要的热量。它反映电站所产热量的能级大小。
蒸汽发生器产生的新蒸汽单位质量所含的能量为
2773.1 kJ/kg，进入蒸汽发生器的给水所含能量为 967.62 kJ/kg，则其热耗率为： q ＝5.61×（2773.1－967.62）＝10128.7 KJ/ kW h 现代大型常规火电厂的热耗率一般为8000 kJ/ kW h 左右。
这种自流疏水系统，不增添任何设备，系统简单，但经济 性差。这是由于从较高压力的加热器的疏水流到较低压力的加 热器时，部分闪蒸蒸汽就排挤了一部分低压加热蒸汽，即减少
了汽轮机的较低压力抽汽量。若保持汽轮机功率不变，势必增
加凝汽循环发电量，最后增加了在凝汽器中的热损失。同时，
疏水经过最后一级加热器排入凝汽器，热量被循环水带走，从
置，串联在一根轴上，来自新蒸汽母管的主蒸汽管道 经主汽阀和调节阀进入汽轮机，主汽阀用于停机时切 断蒸汽供应；调节阀则用于按电网负荷的要求调节进 汽量。从主蒸汽母管有一旁路管线与汽轮机并联，当 电网阶跃大幅度降负荷或甩负荷时，蒸汽经此旁路管 线排往凝汽器。 该系统的基本特征是凝汽器真空除氧，在给水泵上游 没有单独设置除氧器，这种设计在西屋公司二回路设 计中经常被采用。
第 3、 4级复合式低压给水加热器 第 3、 4级低压加热器均为两列各为 50%流量的 U形管表面式加热器，由一个壳体、 进出口水室、U形换热管束等组成。U形管胀接在管板上，管板再与水室和壳体焊在一 起，管束封闭在一个带蝶形端部的圆柱形钢壳体内。 水室被分为进口水室和出口水室。给水从水室下部进口水室进入，经U形管被蒸 汽加热，从上部出口水室流出。加热蒸汽进入壳体内遇到防蒸汽冲击板后，蒸汽流向 管束与壳体之间环形空间，沿着U形管长度均匀分布以加热给水，自身凝结成疏水经 加热器底部疏水管道排出。
大亚湾核电厂的卧式高压加热器也是 U形管表面式热交换器，加热蒸汽与给 高压给水加热器结构图 水流程与低压加热器情况类似。所不同的是，高压加热器除冷凝段外，还 有独立的疏水冷却段。
低压给水加热系统的功能是利用汽轮机低压缸抽汽加热凝
结水，以提高循环热效率，共有四级低加。 高压加热器利用高压缸抽汽加热给水，以提高循环热 效率。 共有两级高加。 回热系统中的热交换设备主要是给水加热器和除氧器。给 水加热器一般为表面式热交换设备。 蒸汽进入加热器壳体流经换热管束外表面，加热在管束里 流动的水，其本身凝结成疏水经疏水管线排出加热器。 凝结水经进口水室流入换热管束被蒸汽加热，经出口水室 流出完成加热过程。 加热器传热效率与加热器的传热面积、传热管子的清洁度、 给水流速、加热蒸汽和给水的温度等因素有关。 一般把位 于凝结水泵以后和除氧器以前的给水加热器处于凝结水泵出 口压力下工作，称为低压给水加热器；位于主给水泵出口以 后的给水加热器处于给水泵高压力下工作，称为高压给水加 热器。
而又引起额外的热损失。若逐级自流的疏水，最后不排到凝汽 器，而是送入热阱或凝结水泵入口，则经济性会有所改善。
2、疏水泵系统
疏水泵系统是将回热加热器 壳侧的疏水由疏水泵升压后送入 凝结水或给水管路中。 为了保证热经济性，疏水在与 主凝结水混合时必须最接近于可 逆过程，即使两者之间的温差尽 可能小。所以用疏水泵将疏水送 入加热器之后（按主凝结水流动 方向）的主凝结水管道去的系统 的热经济性好。 这种疏水系统使主凝结水的 加热温度较高，最接近于热经济 最好的混合式加热器回热系统， 但由于疏水量不大，约为主凝结 水量的5%~15%，因而与主凝结 水混合后使主凝结水额外温升不 多，约0.5℃左右，所以这一系统 的热经济性仍比采用混合式加热 器的系统约低0.4%。
大亚湾核电厂提供的 二回路热力系统。 汽轮机采用一台双流 高压缸和三台双流低 压缸，采用两级再热 ，回热加热系统由4 级低压加热、两级高 压加热和一台除氧器 ，给水泵采用的是两 台50%容量的汽动给 水泵和一台50%容量 的电动给水泵。
Baidu Nhomakorabea 蒸汽发 生器
高压缸
汽水分离 再热器
低压缸
冷凝器
高压加 热器
水蒸 汽
凝结水从蒸汽发生 器内吸收一回路冷 却剂的热量变成蒸 汽 凝结 水
热力循环
蒸汽推动汽轮机做
功，将蒸汽热能转
换成汽轮机动能； 继而汽轮机带动发 电机发电。
核电厂二回路基本的工作原理
节约能源、实现持续发展是当今世界的主流。如何提高能源的转换率也是当 今工程热力学所研究的重要课题。电厂蒸汽动力循环也发展出如卡诺循环、 朗肯循环、再热循环、回热循环等几种循环形式。