压水堆核电厂二回路热力系统初步设计说明书1 精品Word文档下载推荐.docx
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本设计中汽水分离-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加热,第二级再热器使用蒸汽发生器的新蒸汽加热,最终再热蒸汽达到相应压力下的过热蒸汽,过热度为98℃。
分离器的疏水排放到除氧器,第一级、第二级再热器的疏水分别排放到高压给水加热器,可参考所附的热力系统图。
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,在本设计中高压、低压给水加热器采用表面式换热器,除氧器采用混合式加热器。
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全部采用逐级回流的方式,最终送入冷凝器。
在选择给水回热级数时,均衡了每增加一级加热器所增加设备投资费用和热效率的提高程度,所以最终选择回热级数为7级(其中除氧器也算一级回热级数)。
为了很好地适应机组变负荷运行,给水泵采取汽动方式,可以利用蒸汽发生器的新蒸汽驱动给水泵汽轮机,因而具有较好的经济性。
给水泵汽轮机排出的废汽被送到冷凝器中。
本设计中使用热力除氧器对给水进行除氧,从其运行原理来看,除氧器就是一混合式加热器。
来自低压给水加热器的给水以及高压给水加热器的疏水在除氧器中被来自汽轮机高压缸排汽加热到除氧器运行压力下的饱和温度,其中高压缸排汽的压力高于除氧器的运行压力,所以高压缸排汽在排入冷凝器之前需经过减压装置进行减压。
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。
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。
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15.6MPa,对应的饱和温度为345.3℃。
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18℃。
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。
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6.5MPa。
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。
凝结水的温度选为35℃,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。
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19℃,既261.9℃,这样保证具有适当的传热温差。
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。
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内给水的焓升相等。
每一级加热器的给水焓升为62.24kj/kg。
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。
计算步骤如下面的流程图
根据流程图而写出的计算式
1)给水泵的有效功率
kw
其中:
y为给水量,kg/s
为给水泵的扬程,Mpa
为给水的密度,kg/m3
2)给水泵的实际功率
为汽轮给水泵的泵效率
为汽轮给水泵的机械效率
为减速器效率
3)给水泵的耗气量
为新蒸汽比焓
为高压缸排汽比焓
4)新蒸汽产量
为蒸汽发生器排污率
5)蒸汽发生器排污量
6)冷凝器凝水流量
7)低给水加热器抽气量
为第i低压给水加热器的抽汽量
为每级加热器的平均焓升
为加热器效率
为第i级加热器抽汽比焓
为第i级加热器疏水比焓
8)低压缸的中的焓降
为低压缸进口蒸汽焓值kJ/kg
为低压缸排汽焓值kJ/kg
9)低压缸发电功率
为汽轮机组机械效率
为发电机效率
10)高压缸理论发电功率
11)汽水分离再热器加热蒸汽量
为加热蒸汽的量,kg/s
为再热器中的平均焓升,kJ/kg
为加热蒸汽的焓值,kJ/kg
为加热蒸汽的疏水焓值,kJ/kg
12)高压给水加热器的抽汽量
为第i高压给水加热器的抽汽量
13)高压缸排到除氧器的流量
为第一级再热器被加热蒸汽进口蒸汽干度
为高压缸排汽干度
14)高压缸的出口排汽量
15)高压缸中的焓降
为高压缸进口蒸汽焓值
16)高压缸的发电功率
17)除氧器出口焓值
你热力计算数据
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
Ne
MW
1000
2
一回路能量利用系数
η1
0.995
3
蒸汽发生器排污率
ξd
1.05%
4
汽轮机组机械效率
ηm
0.95
5
发电机效率
ηge
0.99
6
新蒸汽压损
Δpfh
MPa
5%
7
再热蒸汽压损
Δprh
6%
8
回热抽汽压损
Δpe,j
4%
9
低压缸排汽压损
Δpcd
kPa
10
高压给水加热器出口端差
θh,u
℃
11
低压给水加热器出口端差
θl,u
12
加热器效率
ηh
0.98
13
给水泵效率
ηfwp,p
0.58
14
给水泵汽轮机内效率
ηfwp,ti
0.79
15
给水泵汽轮机机械效率
ηfwp,tm
0.90
16
给水泵汽轮机减速器效率
ηfwp,tg
17
循环冷却水进口温度
Tsw,1
24
18
循环冷却水温升
ΔTsw
19
冷凝器传热端差
δT
计算公式或来源
反应堆冷却剂系统运行压力
Pc
选定
15.6
反应堆冷却剂的饱和温度
Tc,s
查水和水蒸汽表确定
345.3
反应堆出口冷却剂过冷度
ΔTsub
选定,15~20
反应堆出口冷却剂温度
Tco
Tco=Tc,s−ΔTsub
327.3
反应堆进出口冷却剂温升
ΔTc
35
反应堆进口冷却剂温度
Tci
Tci=Tco−ΔTc
292.3
二回路蒸汽压力
Ps
6.5
蒸汽发生器出口新蒸汽温度
Tfh
ps对应的饱和温度
280.9
蒸汽发生器出口新蒸汽干度
xfh
%
99.75
冷凝器凝结水饱和温度
Tcd
Tcd=Tsw,1+ΔTsw+δT
冷凝器的运行压力
Pcd
Tcd对应的饱和压力
5.63
高压缸进口蒸汽压力
Ph,i
新蒸汽压损5%
6.17
高压缸进口蒸汽干度
xh,i
散热导致焓值下降,造成干度下降
99.35
高压缸内效率
ηh,i
高压缸排汽压力
ph,z
根据最佳分缸比选定
0.74
高压缸排汽干度
xh,z
由内效率等计算
86.05
汽水分离器进口蒸汽压力
psp,i
等于高压缸排气压力
20
汽水分离器进口蒸汽干度
xsp,i
等于高压缸排气干度
21
第一级再热器进口蒸汽压力
prh1,i
考虑4%的压损
0.71
22
第一级再热器进口蒸汽干度
xrh1,i
99.5
23
第二级再热器进口蒸汽压力
prh2,i
考虑2%的压损
0.696
第二级再热器进口蒸汽温度
Trh2,i
平均焓升计算
208.64
25
第二级再热器出口蒸汽压力
prh2,z
考虑压损为2%
0.682
26
第二级再热器出口蒸汽温度
Trh2,z
261.9
27
低压缸进口蒸汽压力
pl,i
考虑压损0.002Mpa
0.68
28
低压缸进口蒸汽温度
Tl,i
根据热再热蒸汽焓值计算
261.5
29
低压缸内效率
ηl,i
0.89
30
低压缸排汽压力
pl,z
冷凝器压力与排汽压损之和
0.00593
31
低压缸排汽干度
xl,z
根据低压缸内效率等计算
89.04
32
回热级数
Z
33
低压给水加热器级数
ZL
34
高压给水加热器级数
ZH
给水回热分配
Δhfw
kJ/kg
92.24
36
低压加热器给水参数
第1级回热器参数
第1级进口给水压力
凝水泵出口压力,因为凝水泵对凝水做功加压
0.45
第1级进口给水比焓
hlfwi,1
hlfwi,1=hlfwo,0
146.64
第1级出口给水比焓
hlfwo,1
hlfwo,1=hlfwi,1+Δhfw
238.88
第1级进口给水温度
Tlfwi,1
按(pcwp,hlfwi,1)查水蒸汽表
第1级出口给水温度
Tlfwo,1
按(pcwp,hlfwo,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
查水蒸汽表
246.89
第1级汽侧压力
查水蒸气表
0.01902
第2级回热器参数
第2级进口给水压力
考虑均匀压降
0.445
第2级进口给水比焓
hlfwi,2
hlfwi,2=hlfwo,1
第2级出口给水比焓
hlfwo,2
hlfwo,2=hlfwi,2+Δhfw
331.12
第2级进口给水温度
Tlfwi,2
按(pcwp,hlfwi,2)查水蒸汽表
第2级出口给水温度
Tlfwo,2
按(pcwp,hlfwo,2)查水蒸汽表
79.01
第2级汽侧疏水温度
81.01
第2级汽侧疏水比焓
339.19
第2级汽侧压力
0.04939
第3极回热器参数
第3级进口给水压力
0.44
第3级进口给水比焓
hlfwi,3
hlfwi,3=hlfwo,2
第3级出口给水比焓
hlfwo,3
hlfwo,3=hlfwi,3+Δhfw
423.36
第3级进口给水温度
Tlfwi,3
按(pcwp,hlfwi,3)查水蒸汽表
第3级出口给水温度
Tlfwo,3
按(pcwp,hlfwo,3)查水蒸汽表
100.95
第3级汽侧疏水温度
102.95
第3级汽侧疏水比焓
431.55
第3级汽侧压力
0.11257
第4级回热器参数
第4级进口给水压力
0.435
第4级进口给水比焓
hlfwi,4
hlfwi,4=hlfwo,3
第4级出口给水比焓
hlfwo,4
hlfwo,4=hlfwi,4+Δhfw
515.6
第4级进口给水温度
Tlfwi,4
按(pcwp,hlfwi,4)查水蒸汽表
第4级出口给水温度
Tlfwo,4
按(pcwp,hlfwo,4)查水蒸汽表
122.75
第4级汽侧疏水温度
124.75
第4级汽侧疏水比焓
524
第4级汽侧压力
0.23044
37
除氧器进口给水比焓
hdea,i
38
除氧器出口给水比焓
hdea
hdea=hdea,i+Δhfw
607.84
39
除氧器出口给水温度
Tdea
hdea对应的饱和水温度
144.34
40
除氧器运行压力
pdea
Tdea对应的饱和压力
0.4081
41
高压加热器给水参数
第6级
第6级进口给水压力
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
hhfwi,6
hhfwi,6=hhfwo,5
第6级出口给水比焓
hhfwo,6
hhfwo,6=hhfwi,6+Δhfw
700.08
第6级进口给水温度
Thfwi,6
按(pcwp,hhfwi,6)查水蒸汽表
第6级出口给水温度
Thfwo,7
按(pcwp,hhfwo,1)查水蒸汽表
164.87
第6级汽侧疏水温度
167.87
第6级汽侧疏水比焓
709.88
第6级汽侧压力
0.7521
第7级
第7级进口给水压力
考虑压降
6.55
第7级进口给水比焓
hhfwi,7
hhfwi,7=hhfwo,6
第7级出口给水比焓
hhfwo,7
hhfwo,7=hhfwi,7+Δhfw
792.32
第7级进口给水温度
Thfwi,7
按(pcwp,hhfwi,7)查水蒸汽表
第7级出口给水温度
Thfwo,7
按(pcwp,hhfwo,7)查水蒸汽表
186
第7级汽侧疏水温度
189
第7级汽侧疏水比焓
803.11
第7级汽侧压力
1.2277
42
低压缸抽汽参数
第1级
第1级抽汽压力
ples,1
汽侧压力与压损之和
0.01981
第1级抽汽干度
xles,1
根据内效率计算
92.32
第1级抽汽比焓
查询水蒸汽表
2427.49
第2级
第2级抽汽压力
ples,2
0.05144
第2级抽汽干度
xles,2
95.80
第2级抽汽比焓
2496.02
第3级
第3级抽汽压力
ples,3
0.11726
第3级抽汽干度
xles,3
99.32
第3级抽汽比焓
2666.77
第4级
第4级抽汽压力
ples,4
0.24004
第4级抽汽干度
xles,4
100
第4级抽汽比焓
2778.58
43
高压缸抽汽
第6级抽汽压力
phes,6
0.78344
第6级抽汽干度
xhes,6
86.21
第6级抽汽比焓
2484.45
第7级抽汽压力
phes,7
1.27890
第7级抽汽干度
xhes,7
87.96
第7级抽汽比焓
2548.26
44
再热器抽汽参数
第1级
来自高压缸的抽汽压力
2.5
抽汽干度
91.18
抽汽比焓
2639.77
疏水比焓
962
来自新蒸汽的抽汽压力
考虑压损后的压力
6.11
抽汽温度
276.8
99.4
2783.35
1219.9
45
再热器中的平均焓升
113.3
热平衡计算结果表格
计算结果
核电厂效率
31.19
反应堆功率
蒸汽发生器总蒸汽产量
Kg/s
汽轮机高压缸耗汽量
汽轮机低压缸耗汽量
1050
第一级再热器耗汽量
72.2848
第二级再热器耗汽量
77.5703
除氧器耗汽量
33.9644
给水泵汽轮机的耗汽量
71.4793
给水泵的给水量
1622
给水泵扬程
6.192
高压缸抽汽量
第1级高压给水再热器抽汽量
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