南京工程学院毕业设计说明书（论文）
前言
随着化石能源的短缺和对环境的重视，核电在我国的电力工业中扮演者越来越重要的角色，目前我国的大功率机组都是采用压水堆式的，在汽轮机方面，核电站和火电机组有着很多区别，对核电站汽轮机特别是大功率的汽轮机的研究对核电站的发展大有益处，本文就压水堆核电站的汽轮机特点做了分析，并对1000MW的压水堆核电机组做了热经济性分析。
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第一章 绪论
1.1 核电站的介绍
电力的生产一直以来是火电占主导地位，因此消耗了大量的化石燃料资源。然而，使用化石燃料带来的环境问题以及资源的短缺使得核电成为了一种新的能源，核能是一次能源的重要组成部分，它安全可靠，是一种清洁能源，能在今后的一段时间内解决能源稀缺的问题。我国目前完全掌握了核电技术，已建成包括大亚湾核电站在内的多做核电站，发电量占全国发电总量的4%~6%。
目前核电站的类型可分为压水堆、沸水堆、重水堆以及高温冷气堆核电站。压水堆和沸水堆核电站都属于轻水堆，都是用轻水作为冷却剂，他们的不同点是沸水堆在堆内直接沸腾产生蒸汽，而压水堆不允许在堆内沸腾，而是利用蒸汽发生器（相当于火电厂锅炉）在二回路侧产生蒸汽。重水堆是使用重水作为慢化剂的核反应堆，相比于轻水堆，重水堆每天节约铀20%左右，对于冷却剂和慢化剂分开的重水堆，发生冷却剂失水事故时，由于慢化剂重水的存在，其安全性也会高于轻水堆。但重水堆需要大量的慢化剂，使用的是天然铀，因此，重水慢化堆的堆芯体积要比压水堆大10倍左右。其次，同等功率的核电站，重水堆的造价比轻水堆高20%左右。高温气冷堆核电站是使用石墨、气体作为冷却剂的石墨慢化气冷反应堆，现在已不再建造。其中压水堆是目前动力堆的主要堆型，技术比较成熟，全世界的核电站中压水堆占核电总装机容量的60%以上。
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第二章 压水堆核电站的综述
2.1压水堆核电站的组成
压水堆核电站主要由一回路和二回路组成，其中压水反应堆、反应堆冷却剂系统属于一回路；蒸汽和动力转换系统和发电机构成二回路的系统。
2.1.1一回路系统
压水堆核电站的一回路系统主要是由蒸汽发生器一次测、稳压器、主泵和堆芯组成
堆芯是反应堆的重要组成部分，和堆芯支撑结构、反应堆压力容器及控制棒传动机构一起构成反应堆本体结构。堆芯主要由燃料组件和堆芯功能组件组成。
稳压器的基本功能是建立并维持一回路系统的压力，避免冷却剂在反应堆内发生溶剂沸腾。此外，作为一回路系统的缓冲容器，它具有能够吸收一回路系统水容积的迅速变化的功能。稳压器在电厂稳态运行时，将一回路压力维持在额定压力下；在一回路系统瞬态时，可以将压力变化限制在允许值以内；在事故时，可以防止一回路系统超压，维持一回路系统的完整性。
稳压器按原理和结构形式额不同可以分为气罐式稳压器和电加热式稳压器两种。 主泵又称主循环泵，是用来驱动高温高压的放射性冷却剂，使其在一回路中循环流动，重新将冷却剂温度加热到320℃左右。
压水堆主泵有屏蔽泵和轴封泵两种，现在大型核电站一般采用轴封泵。轴封泵不采用全密封结构，电动机和泵体分开组装，为了防止放射性冷却剂沿泵轴向外泄露，在泵轴上设有轴密封，轴密封是主泵的关键部件，也是易发生故障的部件。主泵的转速为1500r/min，要求能够连续运行一年以上。无论一回路有几个环路，每个环路上都有一个主泵和一台蒸汽发生器。
2.1.2 二回路系统
二回路系统由汽轮机、蒸汽发生器的二次侧、给水加热器、凝结水泵、除氧器、凝汽器、汽水分离再热器、给水泵、发电机等设备组成。
压水堆核电站的汽轮机是饱和蒸汽汽轮机，其特点在下一章会重点介绍。 蒸汽发生器是压水堆核电站一回路、二回路的枢纽，它将反应堆产生的热量传递给蒸汽发生器的二次侧，产生的蒸汽推动汽轮机做功。其中，蒸汽发生器的二次侧相当于火电厂的锅炉。蒸汽发生器的可靠性是比较低的，现在的核电站主要采用U型管自然循环蒸汽发生器。它是由下封头、U型管束、汽水分离装置及筒体组件
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等组成。
汽水分离再热器是将来自高压缸的湿蒸汽进行汽水分离，再用新蒸汽和高压缸的抽气在中间再热器中进行一级或二级再热（一般大型核电站是二级再热），使蒸汽具有一定的过热度，然后进入汽轮机低压缸，从而大大降低低压缸的排气湿度。
现在的压水堆核电站多采用表面式凝汽器，核电站用的凝汽器，不仅对来自低压缸的和旁路系统、汽动事故给水泵及排污箱的蒸汽进行冷凝，并在凝汽器热井中对凝结水进行除氧，此外还有回收启动时的排水和回热加热系统的疏水和排水的功能。
发电机是把机械能转变为电能的设备。核电站的发电机有全速和半速两种，与大型火电厂的发电机基本相同。
2.1.3 循环水系统
循环水系统主要用来为凝汽器提供凝结汽轮机排气的冷却水。循环水系统分为开式供水和闭式供水两种。
2.2 压水堆核电站的工作原理
压水堆核电站的由三个回路系统组成，其工作原理就是一回路的冷却剂通过反应堆时，将堆芯和；燃料产生的热量带走，将冷却剂温度提高到320度左右，通过蒸汽发生器的倒U型热交换管把热量传递给二回路。主循环泵把一回路的冷却剂送到反应堆重新加热到320度。蒸汽发生器的压力在6MPa左右，二回路的水由给水泵打入，吸收一回路的热量把水变成280左右的湿饱和蒸汽，湿度一般在0.2%~0.4%左右，然后送入汽轮机的高压缸，高压缸出来的的蒸汽湿度会增加到14%，所以必须经过汽水分离再热后才会送入低压缸，汽轮机带动发电机。蒸汽在汽轮机中膨胀做功后会进入冷凝器冷却，凝结为冷凝水再由给水泵送到蒸汽发生器构成循环。循环水系统就是把江河、海或者冷却塔里的水打入凝汽器，使汽轮机的排挤凝结成水。
2.3 热力系统与火电机组的区别
从能量转化角度看，核电站与火电厂都是将热能转换成电能 , 但核电站的热能是来自反应堆的裂变。核电站一回路维持在16MPa 左右的压力 , 反应堆出口冷却剂温度一般在320℃左右，在这样的冷却剂温度下 , 在蒸汽发生器中产生压力约6MPa，温度在280℃左右的饱和湿蒸汽。而火电厂中的蒸汽都处于过热状态，压力和温度都高于核电站，这样核电站二回中的汽轮机主蒸汽参数要比火电厂低很多。核电站的汽轮机、凝汽器 、加热器等设备与火电厂基本相同，但由于主蒸汽参数等
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的差异，两者在汽轮机参数、热力系统及运行方式较大差异。
总体而言核电站和火电厂的区别主要体现在火电厂机组主蒸汽参数高，从而级效率和可用焓降高，汽机多采用全转速。而核电机组主要参数的特点为主蒸汽参数低、湿度高、流量大 , 汽机多为半转速，一般采用定压运行保持基本负荷运行，火电厂则多为滑压运行。核电站的汽轮机效率要低于核电机组, 由于有效焓降小，蒸汽流量大，使得在核电站汽轮机大小、重量和造价方面都要高于火电厂汽轮机。另外两者在热力系统上基本相同，但核电有汽水分离再热器 , 其疏水引入回热加热器，无法直接套用现行的原则性热力计算方法，在热经济性指标计算上可以用火电机组的指标进行计算。
第三章 压水堆核电站的汽轮机特点综述
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