南京工程学院毕业设计说明书（论文）
部分的核电站是压水核电站，随着压水堆技术的成熟以及电力工业在资源上的利用和环境方面的要求，主要是发展大容量的机组，发展百万千瓦级的核电汽轮机。
压水堆核电站汽轮机主要技术特点主要体现在以下几个方面： 1 适应高压缸在湿蒸汽条件下的工作； 2 采用高性能的大口径进汽缸； 3 防止机组电负荷超速； 4 重视高压缸的热应力和热变形
百万千瓦核电站汽轮机的开发主要涉及转速、特大型长叶片、转子、转子的结构形式以及内缸的支撑方式等一系列的技术问题。目前开发的百万千瓦的核电站汽轮机大多是单轴、半速、凝汽式汽轮机。它的主要特点是机组热力性能好 ,热耗比较低;抗疲劳和应力腐蚀性能比较好 ;运行范围宽;检修间隔周期长以及可靠性高。目前适用于百万千瓦的半速汽轮机一般长叶片为在1250mm 到1800mm ,排汽面积在 14. 5m2到 30m2之间。低压缸的数量一般是 3 只。低压转子有整锻焊接、套装结构等不同的形式。为确保可靠性，现今的核电汽轮机大型转子支撑大多采用直接落地的方式。高压缸分内外缸 ,在中分面分开 ,形成上下缸 ,上下半是用法兰螺栓连接固定的 ,通流部分为双向反流的布置。压外缸是汽轮机本体设备中尺寸最大的 ,它是采用大型焊接件结构。出于对减轻重量和保持真空条件下的刚度的要求 ,上下半分别采用薄壁拱顶和长方形框式的结构 ,在侧壁接近中分面处设置连续的框式座架用来加强中分面处的强度。外缸一般同凝汽器刚性连接 ,即低压外缸与凝汽器之间通过焊接连接。
第四章 1000MW压水堆核电站热经济性分析
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4.1 热力系统原则性方案说明
4.1.1 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、蒸汽再热循环的热力循环方式，额定电功率为1000MW。汽轮机分为高压缸和低压缸，高低压缸之间设置外置式汽水分离再热器。
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。
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，中间分离器的疏水排放到除氧器；第一级再热器使用高压缸的抽汽加热，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的新蒸汽加热，疏水排放到第7级高压给水加热器。
小汽轮机采用新蒸汽用来驱动给水泵，小汽轮机的乏汽直接排入冷凝器，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。
序号 1 2 3 4 5 6
项目 符号 N e------- 单位 数值 核电厂输出电功率 一回路能量利用系数 蒸汽发生器出口蒸汽干度 蒸汽发生器排污率 高压缸内效率 低压缸内效率 MW % % % 1000 0.990 99.75 1.05% 82.07 83.59 η1 xfh ξd ηh,i ηl,i 第 17 页
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7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 汽轮机组机械效率 发电机效率 新蒸汽压损 再热蒸汽压损 ηm ηge Δpfh Δprh MPa MPa 0.99 0.99 5% 5% 回热抽汽压损 Δpe, j MPa 5% 低压缸排汽压损 Δpcd kPa 5% 高压给水加热器出口端差 θh,u ℃ 3 低压给水加热器出口端差 θl,u ℃ 2 加热器效率 ηh 0.99 给水泵效率 ηfwp,p 0.58 给水泵汽轮机内效率 ηfwp,ti ηfwp,tm 0.80 给水泵汽轮机机械效率 0.90 给水泵汽轮机减速器效率 ηfwp,tg 0.98 循环冷却水进口温度 Tsw,1 ℃ 24 4.1.2 热力系统原则方案 1）汽轮机组
压水堆核电厂汽轮机使用的是低参数的饱和蒸汽，汽轮机由1个高压缸、3个低压缸组成，高低压缸之间设置外置式汽水分离再热器。
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单位质量流量的蒸汽在高压缸内的绝热焓降一般占整个机组热焓降的40%，最佳分缸压力（即高压缸排汽压力）约为高压缸进汽压力的12%~14%。
2）蒸汽再热系统
压水堆核电站在主汽轮机的高、低压缸之间设置外置式中间汽水分离再热器，对高压缸排汽进行除湿和加热达到过热状态送入低压缸，从而使得低压汽轮机运行的安全性和经济性得到提高。
汽水分离-再热器由一级分离器、两级再热器组成，第一级和第二级的再热器分别采用高压缸抽汽和新蒸汽加热。中间分离器的疏水送入到除氧器，第一级、第二级再热器的疏水分别送入到两个高加。
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的抽汽进行加热，除氧器采用高压缸的排汽进行加热，低压给水加热器采用主汽轮机低压缸的抽汽进行加热。高压给水加热器的疏水可采用逐级回流的方式，最终送入除氧器；低压给水加热器的疏水可以全部采用逐级回流的方式，最终送入冷凝器。给水回热级数取7级。
压水堆核电厂中对给水是采用热力除氧，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。
为适应变负荷运行和缺编较好的经济性，核电站利用蒸汽发生器的新蒸汽、汽轮机高压缸的抽汽或者汽水分离再热器出口的再热蒸汽驱动给水泵汽轮机。给水泵汽轮机排出的乏汽被直接排送到冷凝器。
4.1.3 主要热力参数选择 1）一回路冷却剂的参数选择
反应堆冷却剂系统的运行压力Pc?15.5MPa，冷却剂压力对应的饱和温度为
Tcs?344.83Mpa，选定反应堆出口冷却剂的过冷度?Tsub?18℃，反应堆出口冷却剂
温度
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Tco?Tc，s??Tsub?344.83?18?326.83℃
选定反应堆进出口冷却剂的温升为ΔTc=36℃,则反应堆进口冷却剂的温度：
Tci?Tco??Tc?326.83?36?290.83℃
2）蒸汽发生器
蒸汽发生器的运行压力为Ps?6.0MPa，通过查水及水蒸汽表可知，对应的蒸汽发生器饱和蒸汽温度为Tfh?275.62℃，对应的饱和水比焓、饱和蒸汽比焓分别为
hs'?1213.3kJ/kg，hs''?2783.82kJ/kg，新蒸汽的干度Xfh?0.9975，则新蒸汽的焓值
hfh?hs'?Xfh?（hs''?hs'）?1213.3?0.9975?（2783.82?1213.3）?2779.89kJ/kg
T?Tci326.83-290.83?Tm?co=?29.64Tco? Tci326.83?275.63一、二次侧对数平均温差为：
lnln290.83?275.63Tci?Ts℃
3）冷凝器
1?24℃，冷凝器中循环冷却水温升?Tsw?7℃，冷循环冷却水的进口温度Tsw，凝器传热端差?T?5℃，则冷凝器凝结水饱和温度：
Tcd?Tsw，1??Tsw??T?24?7?5?36℃
对应的冷凝器运行压力Pcd?5.9kPa，冷凝器运行压力对应的饱和水焓
hcd?150.77kJ/kg。
4）高压缸
高压缸进口蒸汽压力为Ph，i?Pfh??Pfh?6?0.3?5.7MPa，对应的饱和水比焓和饱和蒸汽比焓分别为hh，is'?1196.2 kJ/kg，hh，is''?2787.03 kJ/kg。通过热平衡计算
hfh?hh，is'?Xh，z（hh，is''?hh，is'')，可得高压缸进口蒸汽干度Xh，z?0.9955，进口蒸汽比焓值hh，i?2779.89kJ/kg,进口蒸汽的比熵sh,i=5.901kJ/(kg˙K)，高压缸的排气压
Ph，z?0.14?Ph，i?0.14?5.7?0.798MPa，假设工质在高压缸内为等熵膨胀过程，则Ph，z?0.798MPa对应的比焓值为2430.577 kJ/kg，高压缸的内效率?h，i?82.07%，
故实际焓值为
hfh?（hfh?hh，z）?2779.89?（2779.89?243110.577）?2493.21kJ/kg。
压力0.798MPa，压力下对应的饱和水焓与饱和蒸汽焓值分别为：
hh，zs'?720.74kJ/kg，hh，zs''?2768.76kJ/kg
高压缸出口蒸汽干度可求得为：hh，z?hh， zs'2493.21?720.74Xsp，i???0.8655hh，zs''?hh，zs'2768.76?720.74.
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