压水堆二回路专业课程设计说明书.docx

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压水堆二回路专业课程设计说明书

专业课程设计说明书

压水堆核电厂二回路热力系统初步设计

班级：

学号：

姓名：

指导教师：

范广铭

核科学与技术学院

2014年6月

目

录

摘要...........................................................................................................................................2

1设计内容及要求...................................................................................................................3

2热力系统原则方案确定.......................................................................................................3

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....................................................................................................4

3热力系统热平衡计算...........................................................................................................8

3.1热平衡计算方法........................................................................................................8

3.2热平衡计算模型........................................................................................................8

3.3热平衡计算流程........................................................................................................13

3.4计算结果及分析........................................................................................................14

4结论.......................................................................................................................................14

参考文献...................................................................................................................................15

附录...........................................................................................................................................16

附表1已知条件和给定参数..........................................................................................16

附表2选定的主要热力参数汇总表..............................................................................17

附表3热平衡计算结果汇总表......................................................................................23

附图1原则性热力系统图..............................................................................................24

摘要

核电厂二回路热力系统主要是由蒸汽发生器二次侧、高压缸、汽水分离再热器、低压缸、冷凝器、凝水泵、给水加热器、给水泵、除氧器等主要设备以及连接上述设备的管道、阀门组成。

在蒸汽发生器中，主要通过导热、对流换热等方式将反应堆冷却剂的热量传递给二回路侧工质，产生的湿饱和蒸汽在汽轮机中膨胀做功后排入冷凝器中。

为提高热效率，采用再热循环和回热循环，分别对低压缸进气及给水加热。

本设计中参照大亚湾核电站和岭澳核电站，采用四级低压给水加热器和两级高压给水加热器，并在低压给水加热器与高压给水加热器间设置除氧器，采用热力除氧以除去给水中的溶解氧。

关键词：

二回路热力系统；再热循环；回热循环；

1设计内容及要求

本课程设计的主要任务，是根据设计的要求，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。

主要内容包括：

（1）确定二回路热力系统的形式和配置方式；

（2）根据总体需求和热工约束条件确定热力系统的主要热工参数；

（3）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、供热量及全厂性的热经济指标；

（4）编制课程设计说明书，绘制原则性热力系统图。

应达到以下要求：

（1）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；

（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的内容和方法；

（3）提高计算机绘图、制表、数据处理的能力；

（4）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。

2热力系统原则方案确定

2.1总体要求和已知条件

总体要求：

本课程设计是学生在学习《核动力装置与设备》、《核电厂运行》课程后的一次综合训练，是实践教学的一个重要环节，主要任务是根据设计的要求，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。

该设计设有一个高压缸，三个低压缸，两级再热，七级回热（包括除氧器），汽动给水泵。

通过课程设计使学生进一步巩固、加深所学的理论知识并有所扩展；学习并掌握压水堆核电厂二回路热力系统拟定与热平衡计算的方法和基本步骤；锻炼提高运算、制图和计算机应用等基本技能；增强工程概念，培养学生对工程技术问题的严肃、认真和负责态度。

已知条件：

见附表1

2.2热力系统原则方案

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如附图所示。

（1）汽轮机组

该核电厂汽轮机使用运行压力为6.5的蒸汽发生器产生的低参数的饱和蒸汽，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和两级再热器。

（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，高压缸排汽经过分离器除湿、经过两级再热器加热，使得进入低压缸的蒸汽达到过热状态，提高了低压汽轮机运行的安全性和经济性。

汽水分离-再热器由一级汽水分离器、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。

汽水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第6、第7级高压给水加热器。

（3）给水回热系统

本设计的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。

给水的焓升分别在高压、低压各级回热器中平均分配。

本设计中采用热力除氧器对给水进行除氧，从运行原理来看，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，经过除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。

汽动给水泵能够很好地适应机组变负荷运行，利用蒸汽发生器的新蒸汽驱动给水泵汽轮机，具有较好的经济性。

给水泵汽轮机排出的乏汽被直接排送到主汽轮发电机组的冷凝器。

2.3主要热力参数选择

2.3．1一回路冷却剂的参数选择

从提高核电厂热效率的角度来看，提高一回路主系统中冷却剂的工作压力是有利的。

但是，工作压力提高后，但是，工作压力提高后，相应各主要设备的承压要求、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的经济性。

综合考虑，典型压水堆核电厂主回路系统的工作的压力一般为,参考大亚湾核电厂及秦山核电厂，本设计中压水堆核电厂主回路系统的工作压力选为，对应的饱和温度为。

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，一般要求反应堆出口冷却剂的欠饱和度应至少大于10℃，从反应堆安全性考虑，为保险起见，本设计中反应堆出口冷却剂过冷度选为16℃，冷却剂出口温度为328.27℃，冷却剂温升选为35℃，反应堆进口温度为293.27℃。

大亚湾核电厂冷却剂进/出口温度分别为292.4/329.8℃,冷却剂温升为37.4℃。

2.3．2二回路工质的参数选择

（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，对于提高核电厂经济性起到了重要作用，但是受一次侧参数的严格制约，二回路蒸汽初参数不会再有大幅度的提高。

本设计中取二回路蒸汽参数为。

蒸汽发生器一、二次侧之间的对数平均传热温差为（一般情况下，应该在20~33℃范围内）：

式中，、分别为反应堆出口、进口冷却剂温度，℃；

为蒸汽发生器二次侧饱和蒸汽温度，℃。

本设计中=26.12℃。

高压缸进汽为新蒸汽，进汽参数，给水泵汽轮机进汽同样为新蒸汽，进汽参数设置为与高压缸进汽参数相同。

（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。

除