PWR系统与设备_二回路及其辅助系统

(1) 西屋公司压水堆核电厂二回路热力系统（续）
• 该系统的一个特点是凝汽器真空除氧，在给水泵上游没有单独 设臵除氧器，这种设计在西屋公司二回路设计中经常被采用。
• 凝结水由凝结水泵及主给水泵唧送顺次经过若干回热加热器加 热。图中的七级回热加热器分成两组，从凝结水泵至主给水泵 之间的属于低压加热器；主给水泵至蒸汽发生器之间的属于高 压加热器。
概述（续）
火力发电厂通常将在高压缸做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。 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。 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需的，从热力学角度讲，它提高 了循环的热效率。
并以高速射出，产生抽吸作用， 把空气吸入混合室。蒸汽、空 气由混合室进入扩压管，在扩 汽轮机组采用一台双流高压缸和两台双流低压缸配臵，给 压管中混合物流速降低，动能 水泵采用的是电动离心泵。 转换为压力势能，然后以稍高 于大气的压力排出。
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。由于凝汽器的抽气器采用的是射汽抽气器，所以在轴封加 热器上游设臵了抽汽加热器。
典型的压水堆核电厂二回路热力系统
(1) 西屋公司压水堆核电厂二回路热力系统
• 该系统由蒸汽发生器二次侧、汽轮发电机组、凝汽器、 凝结水-给水系统及主要设备之间的管线和阀门组成。 • 汽轮机采用的是一台双流高压缸和三台双流低压缸配 臵．串联在一根轴上。来自主蒸汽管道的蒸汽经主汽 门和调节阀进入汽轮机。 • 主汽门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。
• 加热蒸汽凝结生成的疏水逐级自流到相邻的低一级的加热器， 然后进入加热器疏水箱，经疏水泵升压打入主给水或主凝结水 管道。除凝结水和给水回热加热器外，还设有轴封蒸汽凝汽器 和主给水泵汽轮机凝汽器来加热凝结水，以便利用热能。 • 在高低压缸之间，还设有汽水分离再热器对高压缸排汽进行汽 水分离和两级再热。采用两台汽动给水泵输送给水至蒸汽发生 器。
大亚湾核电厂二回路热力系统图
MS—汽水分离器；R1—第一级再热器；R2—第二级再热器；C—凝汽器； FT—给水泵汽轮机；G—发电机
2、汽轮机组及其辅助设备
系统概述
• 汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。 它的主要用途是在热力发电中做带动发电机的原动机。 在采用化石燃料(煤、燃油和天然气)和核燃料的发电 厂中，基本上都采用汽轮机作原动机。有时，汽轮机 还直接用来驱动泵，以提高电厂的经济性或安全性。 • 为了保证汽轮机正常工作，需配臵必要的附属设备， 如管道、阀门、凝汽器等，汽轮机及其附属设备的组 合称为汽轮机设备。在火电厂和核电厂，汽轮机带动 发电机发电，将汽轮机与发电机的组合称为汽轮发电 机组。
西屋公司压水堆核电厂二回路热力系统图
LCV—疏水阀；H1～H7第一级至第七级加热器；MSR—汽水分离再热器； SG—蒸汽发生器；HP—高压缸；LP—低压缸
(2) 秦山核电厂1号机组二回路系统
该机组设有三级低压加热器、三级高压加热器、一级除氧 新蒸汽经抽气器蒸汽入口手动 器。具有汽水分离和二级再热。 阀节流后，进入抽气器喷嘴，
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PWR系统与设备上海交通大学机械与动力工程学源自 核科学与系统工程系第六章
二回路及其辅助系统
1、二回路热力系统
概述 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，现代典型的压水堆核电厂二回路蒸汽初压约为 6.5MPa，相应的饱和温度约为281℃，蒸汽干度为 99.75％；而火力发电厂使用的新蒸汽初压约为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％。
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 往汽轮机做功，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，保证反应堆的安全，二回路设臵了一系列系 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 等就是为此设臵的。 • 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。
(1) 汽轮发电机组设备组成
• 来自蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机。由于汽 轮机排汽口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用向排汽口流 动。其压力和温度逐渐降低，部分热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。 做功的蒸汽称为乏汽，从排汽口排入凝汽器，在较低的温度下凝结成水。 此凝结水由凝结水泵抽出送往蒸汽发生器构成封闭的热力循环。 为了吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热，保持较低的凝结温度，必须用循 环水泵不断地向凝汽器供应冷却水。由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝 对密封，其内部压力又低于外界大气压，因而会有空气漏入，最终进入 凝汽器的壳侧。若任空气在凝汽器内积累。必使凝汽器内压力升高，导 致乏汽压力升高，减少蒸汽对汽轮机做的有用功；同时积累的空气还会 带来乏汽凝结放热的恶化。这两者都会导致热循环效率的下降，因而必 须将凝汽器壳侧的空气抽出。 凝汽设备由凝汽器、凝结水泵、循环水泵和抽气器组成，它的作用是建 立并保持凝汽器的真空，以使汽轮机保持较低的排汽压力，同时回收凝 结水循环使用。以减少冷源损失，提高汽轮机设备运行的经济性。
秦山核电厂1号机组二回路原则性系统图
E—抽气；H，S—轴封汽；N，T—汽机泄漏；B—阀杆泄漏；SE—抽气加热器； GS—轴封加热器；TV—截止阀；GV—调节阀；ISV—再热截止阀；IV—再热断流阀
(3) 美国GE公司为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、2级高压加 热和一台除氧器组成，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。