压水堆核电厂二回路热力系统初步设计说明书

合集下载

哈尔滨工程大学压水堆核电厂二回路热力系统设计设计讲解学习

哈尔滨工程大学压水堆核电厂二回路热力系统设计设计讲解学习

专业课程设计说明书压水堆核电厂二回路热力系统核科学与技术学院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 )。

压水堆核电厂二回路热力系统

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。

哈工程二回路热力系统初步设计表格和程序

哈工程二回路热力系统初步设计表格和程序

二回路热力系统初步设计表格和程序结果分析与结论本次设计中的参数选择接近于压水堆核电厂的真实参数,所设计的压水堆核电厂二回路的热效率为31.19%,与在役核电厂的效率相接近,可以说本设计符合实际生产的需要,因此本设计是个较为成功的设计。

已知条件和给定参数序号项目符号单位数值1 核电厂输出电功率N e MW 10002 一回路能量利用系数η10.9953 蒸汽发生器排污率ξd 1.05%4 汽轮机组机械效率ηm0.955 发电机效率ηge0.996 新蒸汽压损Δp fh MPa 5%7 再热蒸汽压损Δp rh MPa 6%8 回热抽汽压损Δp e, j MPa 4%9 低压缸排汽压损Δp cd kPa 5%10 高压给水加热器出口端差θh,u℃ 311 低压给水加热器出口端差θl,u℃ 212 加热器效率η h 0.9813 给水泵效率ηfwp,p0.5814 给水泵汽轮机内效率ηfwp,ti0.7915 给水泵汽轮机机械效率ηfwp,tm0.9016 给水泵汽轮机减速器效率ηfwp,tg0.9817 循环冷却水进口温度T sw,1℃2418 循环冷却水温升ΔT sw℃719 冷凝器传热端差δT℃ 4主要热力参数选定项目符号单位计算公式或来源数值序号P c MPa 选定15.61 反应堆冷却剂系统运行压力2 反应堆冷却剂的饱和温度T c,s℃查水和水蒸汽表确定345.33 反应堆出口冷却剂过冷度ΔT sub℃选定,15~20 184 反应堆出口冷却剂温度T co℃T co =T c,s −ΔT sub327.35 反应堆进出口冷却剂温升ΔT c℃选定356 反应堆进口冷却剂温度T ci℃T ci =T co− ΔT c292.37 二回路蒸汽压力P s MPa 选定 6.58 蒸汽发生器出口新蒸汽温T fh℃p s对应的饱和温度280.9度9 蒸汽发生器出口新蒸汽干度x fh % 选定 99.75 10 循环冷却水温升 ΔT sw ℃ 选定 7 11 冷凝器传热端差 δT ℃ 选定4 12 冷凝器凝结水饱和温度 T cd ℃ T cd =T sw,1 + ΔT sw +δT 35 13 冷凝器的运行压力 P cd kPa T cd 对应的饱和压力 5.63 14 高压缸进口蒸汽压力 P h,i MPa 新蒸汽压损5% 6.17 15 高压缸进口蒸汽干度x h,i % 散热导致焓值下降,造成干度下降99.35 16 高压缸内效率 η h,i 选定0.79 17 高压缸排汽压力 p h,z MPa 根据最佳分缸比选定 0.74 18 高压缸排汽干度 x h,z % 由内效率等计算 86.05 19 汽水分离器进口蒸汽压力 p sp,i MPa 等于高压缸排气压力 0.74 20 汽水分离器进口蒸汽干度 x sp,i % 等于高压缸排气干度 86.05 21 第一级再热器进口蒸汽压力 p rh1,i MPa 考虑4%的压损0.71 22 第一级再热器进口蒸汽干度 x rh1,i % 选定 99.5 23 第二级再热器进口蒸汽压力 p rh2,i MPa 考虑2%的压损 0.696 24 第二级再热器进口蒸汽温度 T rh2,i ℃ 平均焓升计算 208.64 25 第二级再热器出口蒸汽压力 p rh2,z MPa 考虑压损为2% 0.682 26 第二级再热器出口蒸汽温度 T rh2,z ℃ 平均焓升计算 261.9 27 低压缸进口蒸汽压力 p l,i MPa 考虑压损0.002Mpa 0.68 28 低压缸进口蒸汽温度T l,i ℃ 根据热再热蒸汽焓值计算261.5 29 低压缸内效率 η l,i 选定0.89 30 低压缸排汽压力 p l,z MPa 冷凝器压力与排汽压损之和 0.00593 31 低压缸排汽干度 x l,z % 根据低压缸内效率等计算89.04 32 回热级数 Z 选定 6 33 低压给水加热器级数 Z L 选定 4 34 高压给水加热器级数Z H 选定2 35给水回热分配Δh fwkJ/kgfw h fw cdh h Z-∆=92.2436 低压加热器给水参数第1级进口给水压力MPa凝水泵出口压力,因为0.45第1级回热器参数凝水泵对凝水做功加压第1 级进口给水比焓h lfwi, 1kJ/kg h lfwi, 1 = h lfwo, 0146.64第1 级出口给水比焓h lfwo, 1kJ/kg h lfwo, 1= h lfwi, 1+Δh fw238.88第1 级进口给水温度T lfwi,1℃按(p cwp ,h lfwi, 1)查水蒸汽表35第1级出口给水温度T lfwo, 1℃按(p cwp, h lfwo, 1)查水蒸汽表56.98第1级汽侧疏水温度℃出口给水温度与出口端差之和58.98第1级汽侧疏水比焓kJ/kg 查水蒸汽表246.89第1级汽侧压力MPa 查水蒸气表0.01902第2级回热器参数第2级进口给水压力MPa 考虑均匀压降0.445 第2 级进口给水比焓h lfwi,2kJ/kg h lfwi,2= h lfwo, 1238.88第2 级出口给水比焓h lfwo, 2kJ/kg h lfwo, 2= h lfwi, 2+Δh fw331.12第2级进口给水温度T lfwi, 2℃按(p cwp ,h lfwi, 2)查水蒸汽表56.98第2 级出口给水温度T lfwo, 2℃按(p cwp, h lfwo, 2)查水蒸汽表79.01第2级汽侧疏水温度℃出口给水温度与出口端差之和81.01第2级汽侧疏水比焓kJ/kg 查水蒸汽表339.19第2级汽侧压力MPa 查水蒸汽表0.04939第3极回热器参数第3级进口给水压力MPa 考虑均匀压降0.44 第3 级进口给水比焓h lfwi, 3kJ/kg h lfwi, 3 = h lfwo, 2331.12第3级出口给水比焓h lfwo,3kJ/kg h lfwo,3= h lfwi, 3+Δh fw423.36第3级进口给水温度T lfwi, 3℃按(p cwp ,h lfwi, 3)查水蒸汽表79.01第3 级出口给水温度T lfwo, 3℃按(p cwp, h lfwo, 3)查水蒸汽表100.95第3级汽侧疏水温度℃出口给水温度与出口端差之和102.95第3级汽侧疏水比焓kJ/kg 查水蒸汽表431.55第3级汽侧压力MPa 查水蒸汽表0.11257第4级回热器参数第4级进口给水压力MPa 考虑均匀压降0.435 第4 级进口给水比焓h lfwi,4kJ/kg h lfwi, 4= h lfwo, 3423.36第4 级出口给水比焓h lfwo, 4kJ/kg h lfwo,4= h lfwi, 4+Δh fw515.6第4 级进口给水温度T lfwi, 4℃按(p cwp ,h lfwi, 4)查水蒸汽表100.95第4级出口给水温度T lfwo, 4℃按(p cwp, h lfwo, 4)查水蒸汽表122.75第4级汽侧疏水温度℃出口给水温度与出口端差之和124.75第4级汽侧疏水比焓kJ/kg 查水蒸汽表524第4级汽侧压力MPa 查水蒸汽表0.23044 37 除氧器进口给水比焓h dea,i kJ/kg Ldea ,i lfw o ,Z h h515.6 38 除氧器出口给水比焓 h dea kJ/kg h dea = h dea,i +Δh fw 607.84 39 除氧器出口给水温度T dea ℃ h dea 对应的饱和水温度 144.34 40 除氧器运行压力p dea MPa T dea 对应的饱和压力 0.408141 高压加热器给水参数第6级第6 级进口给水压力 MPa 给水泵出口压力因为给水泵对给水加压6.6第6 级进口给水比焓 h hfwi,6 kJ/kg h hfwi, 6 = h hfwo, 5 607.84 第6 级出口给水比焓 h hfwo, 6 kJ/kg h hfwo, 6= h hfwi, 6+Δh fw 700.08 第6 级进口给水温度 T hfwi,6 ℃ 按(p cwp ,h hfwi, 6)查水蒸汽表 144.34 第6级出口给水温度 T hfwo, 7 ℃ 按(p cwp , h hfwo, 1)查水蒸汽表 164.87 第6级汽侧疏水温度 ℃ 出口给水温度与出口端差之和167.87 第6级汽侧疏水比焓 kJ/kg 查水蒸汽表 709.88 第6级汽侧压力MPa 查水蒸汽表 0.7521第7级第7 级进口给水压力 MPa 考虑压降 6.55 第7 级进口给水比焓 h hfwi,7 kJ/kg h hfwi,7= h hfwo, 6 700.08 第7 级出口给水比焓 h hfwo, 7 kJ/kg h hfwo, 7= h hfwi, 7+Δh fw 792.32 第7级进口给水温度 T hfwi, 7 ℃ 按(p cwp ,h hfwi, 7)查水蒸汽表 164.87第7级出口给水温度T hfwo, 7 ℃ 按(p cwp , h hfwo, 7)查水蒸汽表 186 第7级汽侧疏水温度 ℃ 出口给水温度与出口端差之和189 第7级汽侧疏水比焓 kJ/kg 查水蒸汽表 803.11 第7级汽侧压力MPa 查水蒸汽表 1.2277 42 低压缸抽汽参数第1 级 第1 级抽汽压力 p les, 1 MPa 汽侧压力与压损之和 0.01981 第1级抽汽干度 x les, 1 % 根据内效率计算 92.32 第1级抽汽比焓 kJ/kg 查询水蒸汽表 2427.49 第2级 第2 级抽汽压力 p les,2 MPa 汽侧压力与压损之和 0.05144 第2 级抽汽干度 x les, 2 % 根据内效率计算 95.80 第2级抽汽比焓 kJ/kg 查询水蒸汽表 2496.02 第3级 第3级抽汽压力 p les, 3 MPa 汽侧压力与压损之和 0.11726 第3 级抽汽干度 x les, 3 % 根据内效率计算 99.32 第3级抽汽比焓 kJ/kg 查询水蒸汽表 2666.77 第4第4级抽汽压力 p les,4 MPa 汽侧压力与压损之和 0.24004 第4级抽汽干度x les, 4%根据内效率计算100级 第4级抽汽比焓 kJ/kg 查询水蒸汽表 2778.58 43 高压缸抽汽 第6级 第6级抽汽压力 p hes,6 MPa 汽侧压力与压损之和 0.78344 第6级抽汽干度 x hes, 6 % 根据内效率计算 86.21 第6级抽汽比焓 kJ/kg 查询水蒸汽表 2484.45 第7级 第7级抽汽压力 p hes, 7 MPa 汽侧压力与压损之和 1.27890 第7 级抽汽干度 x hes, 7 % 根据内效率计算 87.96 第7级抽汽比焓 kJ/kg 查询水蒸汽表2548.26 44 再热器抽汽参数第1级 来自高压缸的抽汽压力MPa 选定 2.5 抽汽干度 % 根据内效率计算 91.18 抽汽比焓 kJ/kg 查询水蒸汽表 2639.77 疏水比焓 kJ/kg 查询水蒸汽表 962 第2级来自新蒸汽的抽汽压力MPa 考虑压损后的压力 6.11 抽汽温度 ℃ 查询水蒸汽表276.8 抽汽干度 % 选定 99.4 抽汽比焓 kJ/kg 查询水蒸汽表 2783.35 疏水比焓kJ/kg 查询水蒸汽表1219.9 45再热器中的平均焓升kJ/kg选定113.3热平衡计算结果表格序号项目 符号单位 计算结果 1核电厂效率 e p p N % 31.192 反应堆功率 lesi G MW 63.206110⨯ 3 蒸汽发生器总蒸汽产量 s D Kg/s 31.605110⨯4 汽轮机高压缸耗汽量 sh p G Kg/s 31.456210⨯5 汽轮机低压缸耗汽量 slp GKg/s 1050 6 第一级再热器耗汽量 srh 1G Kg/s 72.2848 7 第二级再热器耗汽量 srh 2G Kg/s 77.5703 8 除氧器耗汽量 sd ea G Kg/s 33.9644 9给水泵汽轮机的耗汽量sfw p GKg/s71.479310 给水泵的给水量 fw G Kg/s 1622 11 给水泵扬程fw p HMPa6.19212 高压缸抽汽量第1级高压给水再热器抽汽量 h es1G Kg/s 68.0272 第1级高压给水再热器抽汽量h es2GKg/s68.916713 低压缸抽汽量第1级低压给水再热器抽汽量 le s1G Kg/s 43.1850 第2级低压给水再热器抽汽量 le s2G Kg/s 45.6102 第3级低压给水再热器抽汽量 le s3G Kg/s 45.9056 第4级低压给水再热器抽汽量le s4GKg/s47.45741.1 程序及运行结果1.1.1 用MATLAB 程序如下。

CNP1500压水堆核电站热力计算及二回路热力系统初步设计

CNP1500压水堆核电站热力计算及二回路热力系统初步设计

目录摘要 ................................................................................................................................. I Abstract ........................................................................................................................... III 第1章绪论 .. (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (2)1.3二回路热力系统简介 (3)1.4 主要研究工作 (4)第2章计算方法及工况的选取 (5)2.1 计算方法的选取 (5)2.2 工况选定 (6)2.2.1 汽轮机机组各工况简介 (6)2.2.2本设计的工况选定 (6)第3章CNP1500压水堆核电站热力计算 (7)3.1 计算目的及主要内容 (7)3.2 计算所需原始资料 (7)3.2.1 电厂原始参数 (7)3.2.2 其他数据 (8)3.2.3 简化条件 (9)3.3 热平衡法分析计算 (9)3.3.1 汽轮机进汽参数计算 (9)3.3.2 凝汽器参数计算 (9)3.3.3 制作回热系统汽水参数表 (9)3.3.4 制作系统汽态线 (11)3.3.5 定功率法原则性热力计算 (12)第4章二回路热力系统初步设计 (23)4.1 主蒸汽系统(一次蒸汽系统) (23)4.1.1 设计概述 (23)4.1.2 系统功能 (23)4.1.3 系统设计分析 (24)4.2 再热蒸汽系统 (24)4.2.1 设计概述 (24)4.2.2 系统功能 (25)4.2.3 主要系统设备 (25)4.2.4 正常运行工况 (26)4.2.5 低负荷工况 (27)4.3 给水回热系统 (27)4.3.1 设计概述 (27)4.3.2 系统功能 (28)4.3.3 系统设计分析 (29)4.4 旁路系统 (31)4.4.1 设计概述 (31)4.4.2 CNP1500的旁路系统 (31)4.4.3 系统功能 (32)4.4.4 系统的控制模式 (32)4.5 加热器疏水系统 (33)4.5.1 设计概述 (33)4.5.2 疏水方式 (33)4.5.3 危机疏水 (33)4.5.4 排汽系统设计 (34)4.6 蒸汽发生器排污利用系统 (34)4.6.1 设计概述 (34)4.6.2 系统功能 (34)4.6.3 系统示意图 (35)4.6.4 控制阀、隔离阀及放射性监测点 (35)4.6.5 系统运行 (36)4.7 辅助蒸汽系统 (36)4.7.1 设计概述 (36)4.7.2 系统功能 (36)4.8 凝结水系统 (37)4.8.1 设计概述 (37)4.8.2 系统组成及阀门的布置 (37)第5章各蒸汽管道的管径计算及选型 (38)5.1 管径的选取 (38)5.1.1 相关计算公式 (38)5.2 具体管道管径计算 (38)5.2.1 主蒸汽相应管道 (38)5.2.2高压加热器H1相关抽汽管道计算 (40)5.2.3 除氧器H2抽汽管道相关抽汽管道计算 (41)5.2.4 低压加热器H3相关抽汽管道计算 (41)5.2.5 低压加热器H4相关抽汽管道计算 (42)5.2.6 低压加热器H5相关抽汽管道计算 (42)5.2.7 低压加热器H6相关抽汽管道计算 (43)5.2.8 各蒸汽管道和抽汽管道管径 (43)5.3 管材选取 (44)5.3.1 管材选取特点 (44)5.3.2 管材选取原则 (45)5.3.3 各管道材料的选择 (45)第6章总结与展望 (47)参考文献 (49)致谢 (50)附录 (51)CNP1500压水堆核电站热力计算及二回路热力系统初步设计摘要本设计分为三个部分,分别进行了CNP1500压水堆核电站热力计算及二回路热力系统初步设计。

哈尔滨工程大学压水堆核电厂二回路热力系统设计

哈尔滨工程大学压水堆核电厂二回路热力系统设计

哈尔滨工程大学压水堆核电厂二回路热力系统设计————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: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 选定地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地汽水管道构成地热力循环,实现能量地传递和转换.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地2级再热器地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,和汽水分离中地一个一元一次方程,通过求解这些方程组和方程,可以得到各点地抽气量和各个管路中地流量与新蒸汽/产量Ds地数学关系,假定一个ηe,npp 并就可以由Ds=(Ne/ηe,npp)η1/[( hfh - hs’)+(1+ξd)(hs’- hfw)]算出Ds ,由于各点地抽气量和各个管路中地流量与新蒸汽产量Ds地数学关系以同求解方程组得到进一步可以确定二回路总地新蒸汽耗量Gfh,进而地一个新核电厂地效率ηe,npp ’=Neη1/[ Gfh ( hfh - hfw)+ξd(hs’- hfw)],由此得到ηe,npp 和ηe,npp ’地一一对应关系ηe,npp ’ =1/(6.708-1.1618/ηe,npp).选一个较为合理地ηe,npp作为初值进行试算,得到一个ηe,npp ’.把计算出地核电厂效率ηe,npp ’与初始假设地ηe,npp分别代回到Gcd 、Gcd’,若不满足| Gcd - Gcd’|/Gcd<1%,则以(ηe,npp+ε)作为初值进行再试算,返回ηe,npp ’ =1/(6.708-1.1618/ηe,npp)进行迭代计算,直至满足要求.当满足要| Gcd - Gcd’|/ Gcd <1%后,再校核ηe,npp和ηe,npp ’地大小.当|ηe,npp-ηe,npp ’|>0.1%,则以(ηe,npp +ε)作为初值返回ηe,npp ’ =1/(6.708-1.1618 /ηe,npp )从头再试算校算,直至满足要求.对最终效率不满意时可合理地调整各设备地运行参数,直至求出电厂效率满意为止.用得到满足要求地ηe,npp ’去计算各个参量,并制作一张热力系统图.1 内容设计及要求本课程设计地主要任务,是根据设计地要求,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地热平衡计算.本课程设计地主要内容包括:(1)确定二回路热力系统地形式和配置方式;(2)根据总体需求和热工约束条件确定热力系统地主要热工参数:(3)依据计算原始资料,进行原则性热力系统地热平衡计算,确定计算负荷工况下各部分汽水流量及其参数、发电量、供热量及全厂性地热经济指标;(4)编制课程设计说明书,绘制原则性热力系统图.通过课程设计要达到以下要求:(1)了解、学习核电厂热力系统规划、设计地一般途径和方案论证、优选地原则;(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地内容和方法;(3)提高计算机绘图、制表、数据处理地能力;(4)培养学生查阅资料、合理选择和分析数据地能力,掌握工程设计说明书撰写地基本原则.2 热力系统原则方案确定压水堆核电厂二回路系统地主要功能是将蒸汽发生器所产生地蒸汽送往汽轮机,驱动汽轮机运行,将蒸汽地热能转换为机械能;汽轮机带动发电机运行,将汽轮机输出地机械能转换为发电机输出地电能.电站原则性热力系统表明能量转换与利用地基本过程,反映了发电厂动力循环中工质地基本流程、能量转换与利用过程地完善程度.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、回热循环地饱和蒸汽朗肯循环.2.1 总体要求和已知条件压水堆核电厂采用立式自然循环蒸汽发生器,采用给水回热循环、蒸汽再热循环地热力循环方式,额定电功率为1000MW.汽轮机分为高压缸和低压缸,高压缸、低压缸之间设置外置式汽水分离再热器.给水回热系统地回热级数为7级,包括四级低压给水加热器、一级除氧器和两级高压给水加热器.第1级至第4级低压给水加热器地加热蒸汽来自低压缸地抽汽,除氧器使用高压缸地排汽加热,第6级和第7级高压给水加热器地加热蒸汽来自高压缸地抽汽.各级加热器地疏水采用逐级回流地方式,即第7级加热器地疏水排到第6级加热器,第6级加热器地疏水排到除氧器,第4级加热器地疏水排到第3级加热器,依此类推,第1级加热器地疏水排到冷凝器热井.汽水分离再热器包括中间分离器、第一级蒸汽再热器和第二级蒸汽再热器,中间分离器地疏水排放到除氧器;第一级再热器使用高压缸地抽汽加热,疏水排放到第6级高压给水加热器;第二级再热器使用蒸汽发生器地新蒸汽加热,疏水排放到第7级高压给水加热器.主给水泵采用汽轮机驱动,使用来自主蒸汽管道地新蒸汽,汽轮机地乏汽直接排入主汽轮发电机组地冷凝器,即给水泵汽轮机与主发电汽轮机共用冷凝器.凝水泵和循环冷却水泵均使用三相交流电机驱动,正常运行时由厂用电系统供电.2.2 热力系统原则方案2.2.1 汽轮机组压水堆核电厂汽轮机一般使用低参数地饱和蒸汽,汽轮机由一个高压缸、2-3个低压缸组成,高压缸、低压缸之间设置外置式汽水分离器.单位质量流量地蒸汽在高压缸内地绝热焓降约占整个机组绝热焓降地40%,最佳分缸压力(即高压缸排汽压力)约为高压缸进汽压力地12%-14%.2.2.2蒸汽再热系统压水堆核电厂通常在主汽轮机地高、低压缸之间设置汽水分离-再热器,对高压缸排汽进行除湿和加热,使得进入低压缸地蒸汽达到过热状态,从而提高低压汽轮机运行地安全性和经济性.汽水分离-再热器由一级分离器、两级再热器组成,第一级再热器使用高压缸地抽气加热,第二级再热器使用蒸汽发生器地新蒸汽加热.中间分离器地疏水排放到除氧器,第一级、第二级再热器地疏水分别排放到不同地高压给水加热器.2.2.3给水回热系统给水回热系统由回热加热器、回热抽汽管道、凝给水管道、疏水管道等组成.回热加热器按照汽水介质传热方式不同分为混合式加热器和表面式加热器,其中高压、低压给水加热器普遍采用表面式换热器,除氧器为混合式加热器.高压给水加热器采用主汽轮机高压缸地抽汽进行加热,除氧器采用高压缸地排汽进行加热,低压给水加热器采用主汽轮机低压缸地抽汽进行加热.高压给水加热器地疏水可采用逐级回流地方式,最终送入除氧器;低压给水加热器地疏水可以全部采用逐级回流地方式,最终送入冷凝器.给水回热系统地三个基本参数是给水回热级数、给水温度以及各级中地焓升分配.选择给水回热级数时,应考虑到每增加一级加热器就要增加设备投资费用,所增加地费用应该能够从核电厂热经济性提高地收益中得到补偿;同时,还要尽量避免热力系统过于复杂,以保证核电厂运行地可靠性.因此,小型机组地回热级数一般取为1-3级,大型机组地回热级数一般取为7-9级.压水堆核电厂中普遍使用热力除氧器对给水进行除氧,从其运行原理来看,除氧器就是一个混合式加热器.来自低压给水加热器地给水在除氧器中被来自汽轮机高压缸地排汽加热到除氧器运行压力下地饱和温度,除过氧地饱和水再由给水泵输送到高压给水加热器,被加热到规定地给水温度后再送入蒸汽发生器.大型核电机组一般采用汽动给水泵,能够很好地适应机组变负荷运行,可以利用蒸汽发生器地新蒸汽、汽轮机高压缸地抽汽或者汽水分离再热器出口地热再热蒸汽驱动给水泵汽轮机,因而具有较好地经济性.给水泵汽轮机排出地乏汽被直接排送到主汽轮发电机组地冷凝器.2.3 主要热力参数选择2.3.1一回路冷却剂地参数选择从提高核电厂热效率地角度来看,提高一回路主系统中冷却剂地工作压力是有利地.但是,工作压力提高后,相应各主要设备地承压要求、材料和加工制造等技术难度都增加了,反过来影响到核电厂地经济性.综合考虑,设计时压水堆核电厂主回路系统地工作压力为15.5MPa,对应地饱和温度为344.76℃.为了确保压水堆地安全,反应堆在运行过程中必须满足热工安全准则,其中之一是堆芯不能发生水力不稳定性,所以反应堆出口冷却剂地欠饱和度选为16℃.2.3.2二回路工质地参数选择二回路系统地参数包括蒸汽发生器出口蒸汽地温度与压力(蒸汽初参数)、冷凝器运行压力(蒸汽终参数)、蒸汽再热温度、给水温度和焓升分配等.(1) 蒸汽初参数地选择压水堆核电厂地二回路系统一般采用饱和蒸汽,蒸汽初温与蒸汽初压为一一对应关系.根据朗肯循环地基本原理,在其它条件相同地情况下,提高蒸汽初温可以提高循环热效率.目前二回路蒸汽参数已经提高到 5.0-7.0Mp,为了提高核电厂经济性并保证安全,二回路蒸汽参数选为6.0MPa.(2) 蒸汽终参数地选择在热力循环及蒸汽初参数确定地情况下,降低汽轮机组排汽压力有利于提高循环热效率.但是,降低蒸汽终参数受到循环冷却水温度Tsw,1、循环冷却水温升ΔTsw以及冷凝器端差δt 地限制.除了对热经济性影响之外,蒸汽终参数对汽轮机低压缸末级叶片长度、排汽口尺寸均有重要影响,因此,综合考虑多方面因素,并选取南方地区循环冷却水温度为24℃,取凝结水地温度为36℃.当凝结水地温度选为36℃,忽略了凝结水地过冷度,则冷凝器地运行压力等于凝结水温度对应地饱和压力.(3)中间再热参数地选择蒸汽再热循环地最佳再热压力取决于蒸汽初终参数、中间再热前后地汽轮机内效率、中间再热后地温度与中间再热加热蒸汽地压力和给水回热加热温度等.选择高压缸排气压力为高压缸进气压力地13%.高压缸地排汽进入汽水分离器,经过分离器除湿后,再依次进入第一级再热器和第二级再热器加热,在汽水分离器再热器中地总压降为高压缸排汽压力地7%.经过两级再热器加热后地蒸汽温度接近新蒸汽温度,一般情况下,第二级蒸汽再热器出口地热再热蒸汽(过热蒸汽)比用于加热地新蒸汽温度要低13~15℃左右,可取14℃.为便于计算,假设再热蒸汽在第一级再热器和第二级再热器中地焓升相同.再求得各级进出口压力及温度.蒸汽再热压力地选择应该使高、低压缸排汽地湿度控制在14%之内,可据此选择中间分离器地进口压力(相当于高压缸排汽压力)和低压缸排气压力.(4) 给水回热参数地选择给水地焓升分配:多级回热分配采用了汽轮机设计时普遍使用地平均分配法,即每一级给水加热器内给水地焓升相等.每一级加热器地给水焓升为107.978kj/kg.采用平均分配法时,先确定每一级加热器地理论给水焓升为132.863kj/kg,得到蒸汽发生器地最佳给水比焓1080.866kj/kg.按照蒸汽发生器运行压力和最佳给水比焓确定最佳给水温度,按一定关系定出实际给水温度.再次通过等焓升分配地方法确定每一级加热器内给水地实际焓升为107.978kj/kg.选定除氧器地工作压力,除氧器地运行压力应该略低于高压缸地排汽压力.再分别对高压给水加热器和低压给水加热器进行第二次焓升分配.对于高压给水加热器,每一级地给水焓升为108.103/kg.对于低压给水加热器(包括除氧器),每一级地给水焓升为107.49kj/kg.给水回热系统中地压力选择:除氧器地运行压力应该略低于高压缸地排汽压力,除氧器出口水温等于除氧器运行压力对应地饱和温度.一般情况下,取凝水泵出口压力为除氧器运行压力地3-3.2倍,取3.1.一般情况下,取给水泵出口压力为蒸汽发生器二次侧蒸汽压力地1.15-1.25倍,取1.2.抽汽参数地选择:给水加热器蒸汽侧出口疏水温度(饱和温度)与给水侧出口温度之差称上端差(出口端差).高压给水加热器出口端差取3℃,低压给水加热器出口端差取2℃.对于每一级给水加热器,根据给水温度、出口端差即可确定加热用地抽汽温度.由于抽气一般是饱和蒸汽,由抽汽温度可以确定抽汽压力(考虑回热抽气压损).3 热力系统热平衡计算3.1 热平衡计算方法进行机组原则性热力系统计算采用常规计算法中地串联法,对凝汽式机组采用“由高至低”地计算次序,即从抽汽压力最高地加热器开始计算,依次逐个计算至抽汽压力最低地加热器.这样计算地好处是每个方程式中只出现一个未知数Ds,适合手工计算,并且易于编程.热力计算过程使用地基本公式是热量平衡方程、质量平衡方程和汽轮机功率方程.3.2 热平衡计算模型热力计算地一般流程如下:3.3 热平衡计算流程第一步:计算给水泵汽轮机地耗汽量:给水泵汽轮机汽为新蒸汽,排汽参数等于高压缸排汽;给水泵有效输出功率Nfwp=1000Gfw ×Hfwp /ρfw kW给水泵有理论功率ηfwp,t= Nfwp/ηfwp,pηfwp,tiηfwp,tmηfwp,tg给水泵地扬程Hfwp=6.4434MPa则其耗汽量Gs,fwp=Nfwp/ηfwp,pηfwp,tiηfwp,tmηfwp,tgHa,ηfw p,p——汽轮给水泵组地泵效率,取0.58;ηfwp,ti,ηfwp,tm,ηfwp,tg——分别给水泵组汽轮机地内效率、机械效率和减速器效率,分别取0.80,0.90和0.98;Ha为高压缸进出口焓降,为297.01/kg代入数值得Gfwp,s=0.059245Ds第二步:对汽水分离器列蒸汽守恒方程:G0=Gd(Xrh1,i-Xh,z)/ Xrh1,iGdXh,z=(Gd-G0)Xrh1,i .................1*求得G0=Gd(Xrh1,i-Xh,z)/ Xrh1,i ,把Xrh1,i =0.995 、Xh,z =0.8632 代入可得G0 =0.13246Gd对7级回热器列热平衡方程:[Ges,7(hes,7-hew,7)+Ga(ha’-hew,7)]ηh=(1+ξd)Ds△hfw ........................ 2*对6级回热器列热平衡方程:[Ges,6(hes,7-hew,6)+Gb(hb’-hew,6)+Ges,7(hew,7-hew,6)]ηh=(1+ξd)Ds△hfw.................3*对除氧器列热平衡方程:[(Ges,7+Ges,6+Ga+Gb)hew,6+Gcd+hlfwi+G0hGo’+Gchc]=(1+ξd)Ds hlfwi,5 .................4*对除氧器列质量守恒衡方程:Gcd+Ga+Gb+GC+G0+Ges,7+Ges,6=(1+ξd)Ds ................5*对汽水分离再热器中第一级再热器列热平衡方程(Gd-G0) Δh=Gb(hb-hb’)ηh .................6*对汽水分离再热器中第一级再热器列热平衡方程(Gd-G0)Δh=Ga(ha-ha’)ηh .................7*新蒸汽产量等于总耗气量:Ds=Ges,7+Ges,6+Ga+Gb+GC+Gd+Gfwp,s ................8*其中:ha’为第二级再热器加热蒸汽地疏水比焓;Ga新蒸汽中用于再热地质量流量,kg/sGb从高压缸抽取用于再热地蒸汽质量,kg/sGc高压缸排气中排到除氧器地质量流量,kg/sGd从高压缸排气进入到低压缸地质量流量,kg/sG0为汽水分离器中分离出来地质量流量,kg/shb’为第一级再热器加热蒸汽地疏水比焓,kJ/kgha’为第二级再热器加热蒸汽地疏水比焓,kJ/kghG0’为汽水分离器中分离水地比焓,kJ/kghc,hd均为高压缸排气比焓,kJ/kg△h为再热器平均焓值升,kJ/kg联立上述7个方程并代入相关数值,求得:Ga=0.0448Ds ;Gb=0.0429Ds ;Gc=0.0273Ds ;Gd=0.7125Ds ;Ges,6=0.0556Ds ;Ges,7=0.0577Ds ;Gcd=0.6878Ds第三步:[Ges,3 (hes,3-hew,3)+ Ges,4(hew,4-hew,3)]ηh=Gcd△hfwηh=Gcd△hfw对4级回热器列热平衡方程:Ges,4(hes,4-hew,4)ηh=Gcd△hfw ..................9*对3级回热器列热平衡方程:[Ges,3 (hes,3-hew,3)+ Ges,4(hew,4-hew,3)]ηh=Gcd△hfw ..................10*对2级回热器列热平衡方程:[Ges,2 (hes,2-hew,2)+(Ges,4+Ges,3)(hew,3-hew,2)]ηh=Gcd△hfw ..................11*对1级回热器列热平衡方程:[Ges,1 (hes,1-hew,1)+(Ges,1+Ges,2+Ges,3+Ges,4)(hew,2-hew,1)]ηh=Gcd△hfw ..........12*联立9*~12*方程并代入相关数值,求得:Ges,1=0.0428 Gcd ;Ges,2=0.0445 Gcd 。

哈尔滨工程大学压水堆核电厂二回路热力系统设计设计讲解学习

哈尔滨工程大学压水堆核电厂二回路热力系统设计设计讲解学习

专业课程设计说明书压水堆核电厂二回路热力系统核科学与技术学院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 )。

哈工程核学院 大三下课设 压水堆二回路

哈工程核学院 大三下课设 压水堆二回路

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:核科学与核技术学院专业名称:核工程与技术指导教师:2013年6月目录1. 目的和要求............................................................................ 错误!未定义书签。

2. 任务和内容............................................................................ 错误!未定义书签。

3. 热力系统原则方案确定方法................................................ 错误!未定义书签。

3.1 热力系统原则方案....................................................... 错误!未定义书签。

3.1.1. 拟定热力系统方案的基本原则...................... 错误!未定义书签。

3.1.2 拟定热力系统方案的基本要求........................ 错误!未定义书签。

3.2 主要热力参数选定....................................................... 错误!未定义书签。

3.2.1 一一回路冷却剂的参数选择............................ 错误!未定义书签。

3.2.2 二回路工质的参数选择.................................... 错误!未定义书签。

4. 热力计算方法与步骤 (1)4.1整理原始资料 (2)4.2核蒸汽供应系统热功率计算 (3)4.3 各级回热量计算 (3)4.5低压缸功率计算: (4)4.6高压给水加热器的耗气量计算: (5)4.7所需实际新蒸汽量计算 (5)4.8核电厂热效率计算: (6)5. 结论及分析 (6)附录 (7)附表1 已知条件和给定参数 (7)附表2 确定的主要热力参数汇总表 (8)附表3 热平衡计算结果汇总表 (12)1.热力计算方法与步骤进行机组原则性热力系统计算采用常规计算法中的串联法,对凝汽式机组采用“由高至低”的计算次序,即从抽汽压力最高的加热器开始计算,依次逐个计算至抽汽压力最低的加热器。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

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目录 (1)摘要 (2)1、设计容及要求 (2)1.1设计要求 (2)1.2设计容 (2)2、热力系统原则方案 (2)2.1汽轮机组 (3)2.2蒸汽再热系统 (3)2.3给水回热系统 (3)3、主要热力参数选定 (4)3.1一回路冷却剂的参数选择 (4)3.2二回路工质的参数选择 (4)3.2.1蒸汽初参数的选择43.2.2蒸汽终参数的选择43.2.3蒸汽中间再热参数的选择43.2.4给水回热参数的选择53.3 主要参数汇总表................................................................... . (5)4、热力计算方法与步骤 (9)4.1计算步骤如下面的流程图 (9)4.2根据流程图而写出的计算式 (10)5、程序及运行结果 (12)6、热力系统图 (19)7、结果分析与结论 (20)8、参考文献 (20)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。

2、热力系统原则方案压水堆核电厂二回路系统的主要功能是将蒸汽发生器所产生的蒸汽送往汽轮机,驱动汽轮机运行,将蒸汽的热能转换为机械能;汽轮机带动发电机运行,将汽轮机输出的机械能转换为发电机输出的电能。

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见附图。

该设计设有一个高压缸,三个低压缸,两级再热,七级回热,汽动给水泵。

蒸汽发生器的运行压力为5.8MPa,冷凝器的运行压力为5.32kPa。

2.1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、3个低压缸组成,高压缸、低压缸之间设置外置式汽水分离器。

高压缸进口蒸汽压力为5.51MPa,高压缸效率为82.07%,出口压力为0.77MPa,出口蒸汽干度为86.77%,低压缸进口压力为0.74MPa,温度为259.34℃,低压缸效率为83.59%,排汽压力为5.88kPa,干度为89.76%。

高压缸发出整个机组功率的40%,低压缸发出整个机组功率的60%。

2.2蒸汽再热系统压水堆核电厂通常在主汽轮机的高、低压缸之间设置汽水分离再热器,对高压缸排汽进行除湿和加热,使得进入低压缸的蒸汽达到过热状态,从而提高低压汽轮机运行的安全性和经济性。

汽水分离再热器由一级分离器、两级再热器组成,第一级再热器使用高压缸的抽汽(压力2.76MPa,干度93%)加热,疏水排放到第6级高压给水加热器;第二级再热器使用蒸汽发生器的新蒸汽(压力5.8MPa,干度99.5%)加热,疏水排放到第7级高压给水加热器;中间分离器的疏水排放到除氧器。

蒸汽经分离器后干度达到99.65%,经两级再热器加热后达到压力为0.75MPa、温度为259.34℃的过热蒸汽。

2.3给水回热系统给水回热系统由回热加热器、回热抽汽管道、凝给水管道、疏水管道等组成。

给水回热系统的回热级数为7级,包括四级低压给水加热器、一级除氧器和两级高压给水加热器。

第1级至第4级低压给水加热器的加热蒸汽来自低压缸的抽汽,除氧器使用高压缸的排汽加热,第6级和第7级高压给水加热器的加热蒸汽来自高压缸的抽汽。

各级加热器的疏水采用逐级回流的方式,即第7级加热器的疏水排到第6级加热器,第6级加热器的疏水排到除氧器,第4级加热器的疏水排到第3级加热器,依此类推,第1级加热器的疏水排到冷凝器热井。

压水堆核电厂中普遍使用热力除氧器对给水进行除氧,从其运行原理来看,除氧器就是一个混合式加热器。

来自低压给水加热器的给水在除氧器中被来自汽轮机高压缸的排汽加热到除氧器运行压力下的饱和温度,除过氧的饱和水再由给水泵输送到高压给水加热器,被加热到规定的给水温度后再送入蒸汽发生器。

3、主要热力参数选定本设计在选定热力参数时参考了《900MW压水堆核电厂系统和设备》中的参数。

3.1一回路冷却剂的参数选择设计时压水堆核电厂主回路系统的工作压力为15.4MPa,对应的饱和温度为344.31℃。

为了确保压水堆的安全,反应堆在运行过程中必须满足热工安全准则,其中之一是堆芯不能发生水力不稳定性,所以反应堆出口冷却剂的欠饱和度选为16℃。

3.2二回路工质的参数选择二回路系统的参数包括蒸汽发生器出口蒸汽的温度与压力(蒸汽初参数)、冷凝器运行压力(蒸汽终参数)、蒸汽再热温度、给水温度和焓升分配等。

3.2.1蒸汽初参数的选择压水堆核电厂的二回路系统一般采用饱和蒸汽,蒸汽初温与蒸汽初压为一一对应关系。

根据朗肯循环的基本原理,在其它条件相同的情况下,提高蒸汽初温可以提高循环热效率,为了提高核电厂经济性,二回路蒸汽参数选为5.8MPa。

蒸汽发生器一、二次侧之间的对数平均传热温差:sci s co cico T T T T T T ---=lnΔT m式中,co T , ci T ——分别为反应堆出口、进口冷却剂温度,℃; s T ——蒸汽发生器二次侧饱和蒸汽温度,℃;一般情况下,m ΔT 应该在20-30℃围,本设计中取32.24℃。

3.2.2蒸汽终参数的选择在热力循环及蒸汽初参数确定的情况下,降低汽轮机组排汽压力有利于提高循环热效率。

但是,降低蒸汽终参数受到循环冷却水温度Tsw,1、循环冷却水温升ΔTsw 以及冷凝器端差δt 的限制。

凝结水温度t sw 1,cd δΔT ++=sw T T ,设计时取1,sw T =24℃,sw ΔT =6℃,t δ=4℃。

凝结水的温度选为34℃,忽略了凝结水的过冷度,则冷凝器的运行压力等于凝结水温度对应的饱和压力5.32KPa 。

3.2.3蒸汽中间再热参数的选择蒸汽再热器使用高压缸抽汽和蒸汽发生器新蒸汽加热,所以汽水分离再热器出口的热再热蒸汽(过热蒸汽)要比用于加热的新蒸汽温度要低14℃,既259.34℃,这样保证具有适当的传热温差。

蒸汽再热压力的选择应该使高、低压缸排汽的湿度控制在14%之,据此选择中间分离器进口压力等于高压缸排汽压力。

计算中取再热蒸汽在第一、二级再热器中的焓升、流动压降相等。

3.2.4给水回热参数的选择多级回热分配采用了汽轮机设计时普遍使用的平均分配法,即每一级给水加热器给水的焓升相等。

每一级低压加热器及除氧器的给水焓升为113.85kj/kg。

每一级高压缸的给水焓升为108.54Kj/Kg。

除氧器压力略低于高压缸排汽压力,取除氧器压力Pdea=0.76MPa,凝水泵出口压力Pcwp=3.1Pdea=2.356MPa,给水泵出口压力Pfwp=1.2Ps=6.96MPa.3.3主要参数汇总表表一已知条件和给定参数表二主要热力参数汇总表4、热力计算方法与步骤在进行机组原则性热力系统计算中采用常规计算法中的串联法,对凝汽式机组采用“由高至低”的计算次序,即从抽汽压力最高的加热器开始计算,依次逐个计算至抽汽压力最低的加热器。

4.1计算步骤如下面的流程图4.2根据流程图而写出的计算式1.核蒸汽供应系统热功率计算:已知核电厂输出功率为Ne=1000MW=1000000kW,假设电厂效率为neff,则反应堆热功率为:Qr=Ne/neff。

蒸汽发生器的蒸汽产量为:Ds=Qr*n1/[(Hfh-Hs)+(1+Ed)*(Hs-Hfw)],其中:n1为一回路能量利用系数,给定为0.995;Hfh为蒸汽发生器出口新蒸汽比焓,利用蒸汽发生器运行压力Ps=5.8Mpa,干度99.75%,算得该值为2784.17kJ/kg;Hs为蒸汽发生器运行压力下的饱和水焓1202.35KJ/Kg;Hfw为蒸汽发生器给水比焓(5.8MPa,216.53℃),928.75;Ed为蒸汽发生器排污率,取为1.05%;另外,给水量Gfw=Ds×(1+1.05%)。

2.二回路系统各设备耗汽量计算:(1)给水回热系统热平衡计算,确定汽轮机各级抽汽点的抽汽量及冷凝器出口凝给水流量Gcd:1、低压给水加热器抽汽量计算:Gles4=Gcd*Hlg/nh/(Hc4-Hw4);Gles3=(Gcd*Hlg-Gles4*(Hw4-Hw3)*nh)/nh/(Hc3-Hw3);Gles2=(Gcd*Hlg-(Gles3+Gles4)*(Hw3-Hw2)*nh)/nh/(Hc2-Hw2); Gles1=(Gcd*Hlg-(Gles2+Gles3+Gles4)*(Hw2-Hw1)*nh)/nh/(Hc1-Hw1);2、高压给水加热器抽汽量计算:Ghes7=(Gfw*Hhg-Gsrh2*(Hrh2w-Hw7)*nh)/nh/(Hc7-Hw7);Ghes6=(Gfw*Hhg-Gsrh1*(Hrh1w-Hw6)*nh-(Gsrh2+Ghes7)*(Hw7-Hw6)*nh)/nh/(H c6-Hw6);Hlg=113.85KJ/Kg为低压给水回热分配每一级的焓降,Hhg=108.54KJ/Kg为高压给水回热分配每一级的焓降,后面表格中会对该值进行说明。

相关文档
最新文档