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。

为了便于实际热力系统的构造和分析，通常的方法是绘制热力系统图。为了不同的目的，绘制热力系统的方法也有所区别。只表示热力设备之间的本质联系，相同的设备只用一个表示，不表示备用设备,设备之间的联系以单线表示，管道附件一般不表示。按照这样的原则所绘制的热力系统，称为原则性热力系统。它只说明功率运行工况系统热力设计特征，是原理性的。

与原则性热力系统相对应的，是全面性热力系统。它给出全部热力设计（主要的辅助的和备用的）以及按照选定循环将热能转化为电能过程中所必要的全部设备、连接管路、阀门等部件。

它要反映系统的实际情况（包括各种工况下工质可能的通过路径，反映同类设备和备用设备的连接及切换方式等）。因此，全面性系统图决定了主设备和辅助设备的数量和类型，它是编制电厂设备和部件明细表的依据。未作说明时，本章所列二回路系统图均为原则性系统图。

西屋公司设计的压水堆核电厂二回路热力

系统

图8.1所示为西屋公司设计的压水堆

核电厂二回路热力系统图。该系统由蒸汽

发生器二次侧，汽轮发电机组、凝汽器、

凝结水一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。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高压加热器。加热蒸汽凝结生成的疏水逐级自流，进入加热器疏水箱，或经疏水泵升压打入主给水管道。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或给水，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。

秦山1期的二回路热力系统

图8.2是我国自行设计的秦山核电厂1期机组二回路原则性系统图。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。

大亚湾核电厂二回路热力系统

图8.3所示为英国通用电气公司为大亚湾核电厂提供的二回路热力系统图，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。

概述返回上级

主蒸汽系统的功能是把蒸汽发生器产生的蒸汽送到各用汽点。这些蒸汽用户有下列各设备和系统：汽轮机；汽轮机轴封系统；汽水分离再热器；通向凝汽器和大气的蒸汽排放系统；主给水泵汽轮机；辅助给水泵汽轮机；除氧器等。

就核电厂的安全功能而言，主蒸汽系统与主给水系统或辅助给水系统相配合，能在电厂正常运行工况和事故工况下导出反应堆释放的热量，为了实现这一功能可与蒸汽排放系统联合使用。

系统描述返回上级

以三环路的大亚湾核电厂为例,从每台蒸汽发生器顶部引出一根主蒸汽管道。三根主蒸汽管道分别穿过安全壳，进入主蒸汽隔离阀管廊，并以贯穿件作为主蒸汽管道在安全壳上的锚固点。三根主蒸汽管穿过主蒸汽隔离阀管廊后进入汽轮机厂房，然后合并为一根公共的蒸汽母管。从蒸汽母管将蒸汽引往各用汽设备及系统，如图8.4所示。

每台蒸汽发生器出口处都装有限流

却，从而给核电厂提供保护。

蒸汽隔离阀管廊的主蒸汽管道上装有7

安全阀，它们分为两组，一组是4

动作的弹簧加载安全阀，另一组为3

先导阀的控制机构。

动力操作的安全阀整定值都低于蒸汽发生器的设计压力；4台弹簧加载的安全阀的整定点高于蒸汽发生器的设计压力。

在每根主蒸汽管道上设有主蒸汽隔离阀，主蒸汽隔离阀为快速隔离阀，在正常运行工况为全开；在事故工况下(比如一根主蒸汽管道破裂)，在收到主蒸汽隔离信号后5s内关闭。它是对称楔形双闸板闸阀。此外，还有一只与主蒸汽隔离阀并联的主蒸汽隔离阀旁路阀，这个旁路阀在汽轮机暖管过程中可打开提供小股蒸汽流量;此外在打开主蒸汽隔离阀前先打开此阀门以均衡主蒸汽隔离阀两侧压力,以便于主蒸汽隔离阀的开启。

主蒸汽管道的管径按最大蒸汽流量工况下，流速不超过50m/s 的原则确定。

在主蒸汽隔离阀上游，还设有一个气动蒸汽排放控制阀，它属于蒸汽排放系统，当需要时向大气排放蒸汽。除执行蒸汽排放功能外,气动蒸汽排放控制阀可用来对电厂冷却降温。还有一只向辅助给水泵汽轮机供汽的接管。

另外，在主蒸汽隔离阀上游装有一只氮气供应管线，作为蒸汽发生器干、湿保养用。

鉴于所采用的新蒸汽为饱和汽的特点，在主蒸汽系统的若干处设有足够容量和性能完好的疏水装置，供启动、运行和停机过程中疏水。每条疏水管线设有气动隔离阀和单向止回阀。三条主蒸汽管线来的冷凝水先收集在疏水贮罐内，然后送到凝汽器或排放容器，或当凝汽器不能用时送到常规岛废液排放系统。

在汽轮机厂房内，从蒸汽母管引出四根管道与汽轮机主汽门(截止阀)相连接。此外，还有两条通往凝汽器两侧的蒸汽旁路排放总管。与它连接的还有通向除氧器的蒸汽供汽和排放管线、通向两台主给水泵汽轮机供汽管线以及去汽轮机轴封的供汽管线、通向汽水分离再热器的新蒸汽管线。两条蒸汽旁路排放总管由一根平衡管线连接在一起。

系统特性返回上级