汽轮机原理-7-2核电汽轮机
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热管段
10
第三节 核电汽轮机
三、反应堆和核电汽轮机参数
压反应堆汽轮机的回路包括：一回路系统和二回路系统
一回路主系统(又可称为压水 堆冷却剂系统) 主要功能：由冷却剂将堆芯 中因核裂变产生的热量传输 给蒸汽动力装置并冷却堆芯， 防止燃料元件烧毁。
一回路包括反应堆，蒸汽发生 器，稳压器，冷却剂循环泵；
汽耗，kg/kw·h:火电3，核电5.5
项目 种类
参数 总焓降 新汽量 排汽量 排汽量
通流效率 循环效率
C/C/bar KJ/kg T/h
T/h
新汽量
核电 600MW 280/265/64.5 1130 3310 1785
0.54
~0.84
~0.35
火电 600MW 537/537/167 1710 1800 1080
0.60
~0.89
~0.46
比值
Байду номын сангаас
0.660 1.84 1.65
0.90
~0.94
~0.76
6
第三节 核电汽轮机
二、核电汽轮机的特点
（6）甩负荷易超速（主要原因是汽轮机中积聚的水分多）
HP在湿区：进口湿度（0.2-0.4)%，出口湿度（12-15）% 低压出口湿度比火电大：火电（6~8）%；核电（9~11）% 闪蒸—易引起超速
二回路系统与常规火力发电厂的相应部分相似，主要功能：
(1)将核蒸汽供应系统产生的热能转变成电能。
(2)在停机或事故情况下，保证核蒸汽供应系统的冷却。
二回路由汽轮机，凝汽器，回热加热器，给水泵，汽机旁路等组成。
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第三节 核电汽轮机
三、反应堆和核电汽轮机参数
火电
265~280
0.755Mpa 核电
12
汽轮机原理 Principle of Steam Turbine
第三节 核电汽轮机
核电厂运行的基本原则和常规的火力发电厂一样，都是根据电厂负荷需要量来 调节反应堆（锅炉）的发热量，使得热功率和电负荷相平衡。核电厂与火力发 电厂的不同之处，在于核电厂是以原子核裂变时产生的能量作为能源。
一、压水堆核电站的系统和设备
3
第三节 核电汽轮机
二、核电汽轮机的特点
（1）新蒸汽参数低，且多用饱和蒸汽 （2）理想焓降小，容积流量大 （3）腐蚀和侵蚀
饱和汽轮机大部分级处于湿蒸汽区工作，汽轮机部件容易受到 腐蚀和侵蚀，降低机组的使用寿命，降低汽轮机级的相对内效率 （4）汽水分离再热器 饱和蒸汽汽轮机在高、低压缸之间必须装设汽水分离再热器，采用 汽水分离再热器，高压缸排汽中98%的水分可被除去，采用汽水分 离再热器也是核电机组与火电机组的重要区别之一。 （5）半速机：把汽轮机的转速降低一半 在不增加转子和叶片零件的应力水平条件下，采用半速机，其排 汽面积可增至原来的4倍，流量和功率也大致达到4倍，其技术经济 优越性较突出。 （6）甩负荷易超速
甩负荷易超速原因：1）甩负荷后留在通流部分内、蒸汽联通管和汽水分离再热器 等处的大量蒸汽，继续流经各级膨胀做功；2）饱和蒸汽汽轮机的静子零部件表面 由于积水形成水膜，当汽轮机甩负荷时，通流部分压内蒸汽压力突然降低引起水膜 闪蒸而产生大量蒸汽，也会在级内膨胀做功，导致汽轮机超速。
湿蒸汽对效率的影响：湿度，粒度，可用下列经验公式计算
二、核电汽轮机的特点
总结
核汽轮机主汽参数低，全机比焓降远小于常规电站汽轮机，在相同功 率下全机通流级数多，因容积流量大，各级平均直径及通流面积大， 结构尺寸大。
核电汽轮机高压缸各级工作在饱和蒸汽区，湿气损失大，无中压缸， 高压缸排汽需用主蒸汽和抽汽再热及汽水分离。
低压缸部分级工作在过热区，低压缸缸数多。 核电汽轮机全机内效率低于常规电站汽轮机。核电采用半数机可使级
的平均直径增大，单级功率增大。
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第三节 核电汽轮机
三、反应堆和核电汽轮机参数
核电站的三个主要部分： 反应堆、热交换装置和汽轮发电机组。 反应堆：压水堆和沸水堆占87%以上
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第三节 核电汽轮机
三、反应堆和核电汽轮机参数
一回路主系统的典型流程：在压水反应堆中，采用除盐除氧的含硼水作为冷却剂， 高压、大流量的冷却剂在堆芯吸收了核燃料裂变放出的热量，从反应堆压力容器 的出口流出，经热管段进入蒸汽发生器传热管，将热量传给传热管外二回路侧的 给水，产生蒸汽，进入二回路系统，推动汽轮发电机组发电；冷却剂由蒸汽发生 器传热管流出，从过渡段进入冷却剂主泵，经主泵升压后，又流入反应堆。 带有放射性的冷却剂始终循环流动于闭合的一回路主系统各环路中，与二回路系 统是完全隔离的，这就使核蒸汽供应系统产生的蒸汽是不带放射性的，方便了二 回路系统设备的运行与维修。
HP
H
P
(1
K
H
X
a)
(1 K X )
LP
LP
La
X ： 级平均湿度 a
KH
0 .6 ~ 0 .8， K L 0.8 ~ 1.0
600MW
高中压平均效率 低压效率
亚临界火电
0.89~0.91
0.88~0.90
核电
0.82~0.85
0.85~0.87
7
第三节 核电汽轮机
压水堆核电厂的系统和设备，通常可以分为两大部分 核的系统和设备部分（核岛） 常规的系统和设备部分（常规岛）
2
第三节 核电汽轮机
二、核电汽轮机的类型
按进汽参数分类：过热蒸汽汽轮机和饱和蒸汽汽轮机 过热蒸汽汽轮机：
反应堆采用高温气冷堆和改进型石墨气冷堆 进汽参数达到常规火电厂的标准，容量达到甚至超过常规火电厂 饱和蒸汽核电站汽轮机 反应堆采用轻水堆（包括压水堆和沸水堆） 压水堆平均出口温度低于310℃ 二回路产生的压力较低（6~8MPa)的饱和蒸汽。 目前饱和蒸汽汽轮机约占核电站总装机容量89%。
第三节 核电汽轮机
四、 全速机和半速机
1. 为何出现半速机——提高容量，经济性越突出，但受到三个限制
4
第七章 核电汽轮机
5
第三节 核电汽轮机
二、核电汽轮机的特点
（1）新蒸汽参数低，且多用饱和蒸汽 （2）理想焓降小，容积流量大
一回路压力决定堆内温度低→二回路进汽参数低（6~8Mpa)
焓降小，流量大
与相同功率常规电厂汽轮机相比，理想焓降约小一半容积流量 约大60~90%
结构特点:(1)进、排汽管路尺寸增大；（2）高压缸采用双流道， 两个排汽口，低压缸采用多缸双流道，多个排汽口；（3）叶片 高度大，末级采用更长的叶片；
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第三节 核电汽轮机
三、反应堆和核电汽轮机参数
压反应堆汽轮机的回路包括：一回路系统和二回路系统
一回路主系统(又可称为压水 堆冷却剂系统) 主要功能：由冷却剂将堆芯 中因核裂变产生的热量传输 给蒸汽动力装置并冷却堆芯， 防止燃料元件烧毁。
一回路包括反应堆，蒸汽发生 器，稳压器，冷却剂循环泵；
汽耗，kg/kw·h:火电3，核电5.5
项目 种类
参数 总焓降 新汽量 排汽量 排汽量
通流效率 循环效率
C/C/bar KJ/kg T/h
T/h
新汽量
核电 600MW 280/265/64.5 1130 3310 1785
0.54
~0.84
~0.35
火电 600MW 537/537/167 1710 1800 1080
0.60
~0.89
~0.46
比值
Байду номын сангаас
0.660 1.84 1.65
0.90
~0.94
~0.76
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第三节 核电汽轮机
二、核电汽轮机的特点
（6）甩负荷易超速（主要原因是汽轮机中积聚的水分多）
HP在湿区：进口湿度（0.2-0.4)%，出口湿度（12-15）% 低压出口湿度比火电大：火电（6~8）%；核电（9~11）% 闪蒸—易引起超速
二回路系统与常规火力发电厂的相应部分相似，主要功能：
(1)将核蒸汽供应系统产生的热能转变成电能。
(2)在停机或事故情况下，保证核蒸汽供应系统的冷却。
二回路由汽轮机，凝汽器，回热加热器，给水泵，汽机旁路等组成。
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第三节 核电汽轮机
三、反应堆和核电汽轮机参数
火电
265~280
0.755Mpa 核电
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汽轮机原理 Principle of Steam Turbine
第三节 核电汽轮机
核电厂运行的基本原则和常规的火力发电厂一样，都是根据电厂负荷需要量来 调节反应堆（锅炉）的发热量，使得热功率和电负荷相平衡。核电厂与火力发 电厂的不同之处，在于核电厂是以原子核裂变时产生的能量作为能源。
一、压水堆核电站的系统和设备
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第三节 核电汽轮机
二、核电汽轮机的特点
（1）新蒸汽参数低，且多用饱和蒸汽 （2）理想焓降小，容积流量大 （3）腐蚀和侵蚀
饱和汽轮机大部分级处于湿蒸汽区工作，汽轮机部件容易受到 腐蚀和侵蚀，降低机组的使用寿命，降低汽轮机级的相对内效率 （4）汽水分离再热器 饱和蒸汽汽轮机在高、低压缸之间必须装设汽水分离再热器，采用 汽水分离再热器，高压缸排汽中98%的水分可被除去，采用汽水分 离再热器也是核电机组与火电机组的重要区别之一。 （5）半速机：把汽轮机的转速降低一半 在不增加转子和叶片零件的应力水平条件下，采用半速机，其排 汽面积可增至原来的4倍，流量和功率也大致达到4倍，其技术经济 优越性较突出。 （6）甩负荷易超速
甩负荷易超速原因：1）甩负荷后留在通流部分内、蒸汽联通管和汽水分离再热器 等处的大量蒸汽，继续流经各级膨胀做功；2）饱和蒸汽汽轮机的静子零部件表面 由于积水形成水膜，当汽轮机甩负荷时，通流部分压内蒸汽压力突然降低引起水膜 闪蒸而产生大量蒸汽，也会在级内膨胀做功，导致汽轮机超速。
湿蒸汽对效率的影响：湿度，粒度，可用下列经验公式计算
二、核电汽轮机的特点
总结
核汽轮机主汽参数低，全机比焓降远小于常规电站汽轮机，在相同功 率下全机通流级数多，因容积流量大，各级平均直径及通流面积大， 结构尺寸大。
核电汽轮机高压缸各级工作在饱和蒸汽区，湿气损失大，无中压缸， 高压缸排汽需用主蒸汽和抽汽再热及汽水分离。
低压缸部分级工作在过热区，低压缸缸数多。 核电汽轮机全机内效率低于常规电站汽轮机。核电采用半数机可使级
的平均直径增大，单级功率增大。
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第三节 核电汽轮机
三、反应堆和核电汽轮机参数
核电站的三个主要部分： 反应堆、热交换装置和汽轮发电机组。 反应堆：压水堆和沸水堆占87%以上
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第三节 核电汽轮机
三、反应堆和核电汽轮机参数
一回路主系统的典型流程：在压水反应堆中，采用除盐除氧的含硼水作为冷却剂， 高压、大流量的冷却剂在堆芯吸收了核燃料裂变放出的热量，从反应堆压力容器 的出口流出，经热管段进入蒸汽发生器传热管，将热量传给传热管外二回路侧的 给水，产生蒸汽，进入二回路系统，推动汽轮发电机组发电；冷却剂由蒸汽发生 器传热管流出，从过渡段进入冷却剂主泵，经主泵升压后，又流入反应堆。 带有放射性的冷却剂始终循环流动于闭合的一回路主系统各环路中，与二回路系 统是完全隔离的，这就使核蒸汽供应系统产生的蒸汽是不带放射性的，方便了二 回路系统设备的运行与维修。
HP
H
P
(1
K
H
X
a)
(1 K X )
LP
LP
La
X ： 级平均湿度 a
KH
0 .6 ~ 0 .8， K L 0.8 ~ 1.0
600MW
高中压平均效率 低压效率
亚临界火电
0.89~0.91
0.88~0.90
核电
0.82~0.85
0.85~0.87
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第三节 核电汽轮机
压水堆核电厂的系统和设备，通常可以分为两大部分 核的系统和设备部分（核岛） 常规的系统和设备部分（常规岛）
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第三节 核电汽轮机
二、核电汽轮机的类型
按进汽参数分类：过热蒸汽汽轮机和饱和蒸汽汽轮机 过热蒸汽汽轮机：
反应堆采用高温气冷堆和改进型石墨气冷堆 进汽参数达到常规火电厂的标准，容量达到甚至超过常规火电厂 饱和蒸汽核电站汽轮机 反应堆采用轻水堆（包括压水堆和沸水堆） 压水堆平均出口温度低于310℃ 二回路产生的压力较低（6~8MPa)的饱和蒸汽。 目前饱和蒸汽汽轮机约占核电站总装机容量89%。
第三节 核电汽轮机
四、 全速机和半速机
1. 为何出现半速机——提高容量，经济性越突出，但受到三个限制
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第七章 核电汽轮机
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第三节 核电汽轮机
二、核电汽轮机的特点
（1）新蒸汽参数低，且多用饱和蒸汽 （2）理想焓降小，容积流量大
一回路压力决定堆内温度低→二回路进汽参数低（6~8Mpa)
焓降小，流量大
与相同功率常规电厂汽轮机相比，理想焓降约小一半容积流量 约大60~90%
结构特点:(1)进、排汽管路尺寸增大；（2）高压缸采用双流道， 两个排汽口，低压缸采用多缸双流道，多个排汽口；（3）叶片 高度大，末级采用更长的叶片；