核电ABP低压给水加热器系统.docx
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核电ABP低压给水加热器系统
§2.2.2ABP低压给水加热器系统
一、功能
ABP系统的功能是在主凝结水进入除氧器之前，利用汽轮机的抽汽加热给水，从而提高二回路热力循环效率，并使进入除氧器的主凝结水达到预定的温度。
这个功能是利用3级低压加热器来实现的。
二、组成
本系统包括1级、2级、3级低加及其相应的管道、阀门、疏水装置和仪表控制等设施。
其中，1、2级低加为三列并联连结的双生式（DUPLEXTYPE）或称复合式结构（1/2A，1/2B，1/2C），它们以并联方式在三条给水管线中，每列复合式加热器通过1/3额定给水流量，其布置在3台凝汽器的喉部，分别用汽机低压缸的6级后抽汽和5级后抽汽对主凝结水进行加热；第三级低加分两列（3A/3B）并联运行，每列加热器通过为1/2额定给水流量，其抽汽来自3号低压缸的4级后抽汽。
三、系统描述
该系统又可分为凝结水、抽汽、疏水和排气四部分，见图⑴低压加热器系统流程图，现分述如下：
1、凝结水侧
在正常运行工况，来自凝结水抽取系统（CEX）的凝结水，被分成三条并列管线，分别进入3台复合式加热器第一级的水室，经过第1、2级低压加热器的U型管加热后，从第2级低加出水室排出，汇集在母管中。
然后，再分成两条并列的管线，分别进入并列的第三级低压加热器进口水室，经第三级加热器U型管加热后，从出口水室排出，汇集成一条管线送往除氧器系统。
2、抽汽侧
复合式低压加热器所用抽汽分别取自汽机3个低压缸的5、6级后抽汽（即1级低加为6级后抽汽：
2级低加为5级后抽汽）。
复合式低压加热器直接安放在凝汽器喉部，大大缩短了抽汽管道长度（减少中间容积），减少汽机超速的危险性，所以复合式加热器的抽汽管道上不装逆止阀，又因该加热器正常疏水和紧急疏水不受限制，故也不必安装隔离阀。
3级低加所用抽汽取自LP3低压汽缸4级后。
3级低压加热器抽汽管上设有逆止阀和隔离阀，逆止阀尽量靠近汽轮机抽汽口，以减少中间容积，防止汽机甩负荷时蒸汽或水倒流入汽机，而导致汽机超速或损坏叶片。
抽汽管上的隔离阀则尽量靠近低压加热器，用于快速切断（隔离）3A/3B，以防U型管泄漏或疏水受堵而引起满水倒入抽汽管道。
3、疏水侧及安全装置
低加疏水分为正常和紧急疏水，正常疏水采用逐级回流方式返回凝汽器，如图所示：
紧急疏水直接返回凝汽器。
在紧急疏水管线上设有紧急疏水阀，当水位高3或高2延时3秒时，该阀超弛打开；其它情况该阀置于自动位置。
1级低压加热器设有大口径自由疏水用的U型管。
2级低压加热器疏水流入1级低压加热器，1级低加疏水流入凝汽器，疏水管容量足以满足几根加热器管爆破之需。
如发生爆管，加热器的水侧蝶阀将迅速关闭，以防水淹。
复合式低压加热器水室设有安全阀以适应水膨胀的需要，其水排走不再回收。
3级低加也有类似的措施。
1、2、3级低加在冷凝段后均设有疏水冷却段。
3级低压加热器汽侧容量能满足2根加热器管爆破和疏水阀全开进水量的情况。
4、
4、排气
如果不凝气体在加热器汽侧内部积聚，即会导致腐蚀，又影响加热器传热效果，为了防止发生这种情况，在低压加热器壳侧均设有排气点，排气管临近加热器处设有隔离阀。
每台加热器的排气管分别接往凝汽器，不在加热器间逐级串联，机组启动时，低压加热器汽侧与抽气管内的空气由抽气管抽往凝汽器。
四、设备说明
1、设计特点
典型的低压加热器结构示意图如图（3）所示。
每个低压加热器都包括一个冷凝段和一个疏水冷却段。
冷凝段是利用蒸汽冷凝时的潜热加热给水的，一组隔板使蒸汽沿着加热器长度方向均匀的分布，起支撑传热管作用。
进入该段的蒸汽，根据汽体冷却原理，自动平衡。
直至由饱和蒸汽冷凝成饱和的凝结水，并汇集在加热器的底部，然后流向疏水冷却器。
位于壳体上的排气接管，可排除非凝结气体，收集非凝结气体的排气管必须置于管束最低压力处以及壳体内容易集聚非凝结气体处。
非凝结气体的集聚影响了有效的传热，因而降低了效率并造成腐蚀。
疏水冷却段是把离开凝结段疏水的热量传给进入加热器的给水，而使疏水温度降至饱和温度以下，疏水冷却段位于给水进口流程侧，并有包壳板密封，疏水温度降低后，当流向下一个压力较低的加热器时，从端板和吸入口或进口端保持一定的疏水水位，使该段密闭，疏水进入该段，有一组隔板引导流动从疏水出口流出。
2、第1、2级复合式加热器
复合式加热器是一个两级加热器，每级都是通常的双流道表面式换热器，给水流经传热管内侧，加热蒸汽流经管外。
三列复式加热器结构是完全相同的。
加热器由一个壳体、一组管束和一个出入口水室所组成。
依靠环绕第2级的一个内壳体，将第1级和第2级分隔开来。
内壳体焊在管板上。
组合式管束由单根的U型传热管组成，其端部胀接在低合金钢管板上。
管板焊在水室和壳体上，传热管为外径16mm，壁厚1mm的有缝不锈钢管。
管束和第2级内壳体封在圆柱形碳钢壳体内，壳体上有6根抽汽进口接管，4根通往第1级低压加热器，2根通往第2级低压加热器。
3、第3级低压加热器
双列式并联连结的3级低压加热器取用汽机LP3低压缸的4级后抽汽。
第3级低加由两列50%流量的双流道面式加热器组成。
给水流经传热管内，蒸汽掠过管外。
加热器主要由壳体、管束和出入口水室构成，传热管的端部胀接在低合金钢管板上，管板焊在水室和壳体上，管束封闭在一个带蝶形端头的圆柱形碳钢壳体内，传热管为外径16mm，壁厚1mm的有缝不锈钢管。
每个加热器依靠两个支座，装在钢制的支承构件上。
为了允许热膨胀和收缩，在管板之下装有固定支承。
另一端为滚动支承。
此外在加热器壳体中部设有相同的滚动支承，供检修抽出壳体用，在运行时不承载。
壳体上有指明的现场切割线，需要检查壳体内部时可沿切割线切开。
在切割线部位设计有保护管束的不锈钢支承环。
加热器冷凝段有中心放气管将不凝气体排至冷凝器。
五、运行
1、正常运行
在机组最大保证功率689.097MW，全部低压加热器投入运行时。
1级低加将来自凝结水系统的给水从49.7℃加热至64.2℃，2号低加再将给水加热到89.2℃，3号低压加热器将来自2号低压加热器的89.2℃的主给水加热至110.7℃。
2、解列
复合式1/2级低加的接管和阀门配置可在需要时将部分或全部低加解列，当然这将影响热力系统的经济性。
任一列的1级低加水位3高或2级低加水位3高都会导致本列1/2级低加解列，解列时凝结水进出口阀全关，正常疏水阀关闭，1、2级低加旁路隔离阀ABP011VL开启。
在100%反应堆出力下，第3级低加可以解列一台，也可以暂时解列两台，但也会影响热力系统的经济性。
任一列3级低加水位3高，都会导致本列3级低加解列，解列时，主给水进出口隔离阀全关，正常疏水阀关闭，3级低加旁路隔离阀ABP012VL开启。
六、控制
1、疏水控制
每一个低压加热器都设有一条至下一级低加的正常疏水管线和正常疏水阀、一条至凝汽器的紧急疏水管线和紧急疏水阀。
低加疏水阀的控制有自动调节和超弛动作。
正常情况下，正常疏水阀根据加热器水位实测值与整定值的比较给出调节信号，来自动调节正常疏水阀开度以维持低加正常水位。
（基地式调节仪）
而当发生破管等故障造成水位不可调节时，则采取以下措施：
1/2级低加水位3高时，正常疏水阀快速关闭，其余情况下自动。
1/2级低加水位2高延时3秒或3高，则快速开启紧急疏水阀，其余情况下自动。
第3级低加也有类似控制逻辑：
正常疏水阀：
（1）3级低加水位3高时快速关闭。
（2）1/2级低加出、入口阀未全开时关闭，其余情况下自动。
2、抽汽控制
由于1/2级低加抽汽管线上无任何阀门，故无控制信号。
第3级低加抽汽管线有一个靠近汽机低压缸的抽汽逆止阀和一个靠近加热器的电动隔离阀。
其控制逻辑为：
抽汽逆止阀：
在OPC动作时关闭；（OPC为超速保护控制）
在汽机脱扣（Trip）时关闭；
在水位3高时关闭。
电动隔离阀：
在汽机脱扣（Trip）时关闭；
在水位3高时关闭；
在3级低加进、出口阀未全开时关闭。
3、ABP系统在主控室可操作的阀门有：
从1ABP001VV到1ABP016VV。
其操作开关
分别为：
001、002VV由001TO操作；003VV由013TL操作；
004VV由014TL操作；005VL由001TL操作；
006VL由002TL操作；007VL由009TL操作；
008VL由010TL操作；010VL由012TL操作；
011VL由003TL操作；012VL由008TL操作；
013VL由004TL操作；014VL由006TL操作；
015VL由005TL操作；016VL由007TL操作；
这些操作按钮均在主控T09盘上。
七、低压加热器性能参数
名称
低压加热器数据
单位
设备代号
ABP101/102/103RE
ABP201/202/203RE
ABP301/302RE
管材
SA688TP304
总长（近似尺寸）
15250
11885
mm
壳侧设计压力
0.35
MPa
壳侧设计温度
140
℃
管侧设计压力
0.35
MPa
名称
低压加热器数据
单位
管侧设计温度
140
℃
传热总面积
987
775
900
m2
凝结段面积
811
671
—
m2
疏水冷却段面积
176
104
—
m2
U型管总数
787
889
根
管子外径×壁厚
Φ16×1.0
mm
给水流程数
2
管子管板连接方式
焊接
机械胀接
给水流量
801
1201.35
t/h
给水进口温度
34.8
63.7
89.6
℃
给水出口温度
63.7
89.6
110.7
℃
蒸汽压力
0.0267
0.0768
0.161
MPa
加热蒸汽温度
66.5
92.4
113.5
℃
加热蒸汽焓
1940.9
2195.84
2648.1
kj/kg
加热蒸汽量
49.32
43.85
47.41
t/h
进入疏水量
75.46
31.60
—
t/h
进入疏水温度
69.2
95.2
—
℃
出口疏水量
124.8
75.46
47.41
t/h
出口疏水温度
40.4
69.2
95.2
℃
管侧压力降
0.082
0.0625
0.10
MPa
壳侧压力降
0.01227
0.0113
0.074
MPa
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