核电站汽轮发电机组

第六章核电站汽轮发电机组2020/2/252主要内容一、核电厂饱和蒸汽汽轮机的总体配置二、核电厂汽轮机的特点三、汽水分离再热器四、核电厂的热经济指标2020/2/253一、核电厂饱和蒸汽汽轮机的总体配置在总体配置上，饱和汽轮机组总是设计成高压缸和一组低压缸串级式配置，在进入低压缸前设置有汽水分离再热器，有的设计在汽水分离再热器和低压缸之间设置中压缸或中压段。核汽轮机组的布配形式主要有*：图①单轴四缸四排汽口型式；②单轴四缸六排汽口型式；大亚湾核电厂采用③单轴五缸六排汽口型式；④单轴五缸八排汽口型式。2020/2/254二、核电厂汽轮机的特点（一）核汽轮机组的一般特点1．蒸汽参数低：（1）反应堆冷却剂温度提高的潜力已很小(堆芯出口平均温度一般不超过330℃)；二回路蒸汽一般为5MPa一7MPa的饱和汽；（2）汽耗率约比常规电厂高一倍；（3）与高参数汽轮机相比，低压缸发出的功率较大；低压缸的效率对整机的效率影响大。（4）排汽速度损失对效率有较大影响，这要求增大排汽流通截面以降低排汽速度。2020/2/255（一）核汽轮机组的一般特点2、体积流量大：由于蒸汽参数低，蒸汽可用比焓降小，加之为了降低投资将单机功率取得很大，这都导致核汽轮机组的体积流量大，因而对核汽轮机配置和结构有以下要求：(1)600MW一800MW以上核电机组高压缸也做成双流；(2)通常只设高压缸和若干低压缸，不设中压缸；(3)低压缸体积流量大，要求增加排汽口数和排汽截面以及采用更长的未级叶片。2020/2/256（一）核汽轮机组的一般特点3、核汽轮机组多数级工作在湿汽区饱和汽轮机组需采取除湿措施，以提高效率和保障安全运行。高压缸中的湿度是核汽轮机特有的，高压缸内除湿、水滴分布等问题尚需进一步研究。4、采用汽水分离再热由于新蒸汽是饱和汽，膨胀后即进人湿汽区，为保证汽轮机安全经济运行，在蒸汽经过高压缸后．对高压缸排汽进行汽水分离再热，以保证低压缸的效率和安全性。因而，饱和汽轮机组无例外地设有汽水分离再热器，这也是与火电机组的重要区别之一。2020/2/257（一）核汽轮机组的一般特点5、易超速由于核汽轮机组多数级工作在湿蒸汽区，通流部分及管道表面覆盖一层水膜，导致机组甩负荷时，压力下降，水膜闪蒸为汽，引起汽流速骤增，这是核汽轮机组易超速的主要原因。为防止超速，采用下列措施：(1)完善汽轮机的去湿和疏水机构，减少部件和通道中凝结水。(2)在汽水分离再热器后蒸汽进入低压缸前的管道上装备快速关闭的截止阀。2020/2/258（二）核汽轮机组的转速选择目前，世界上核电厂汽轮机有全速(3000r/min，3600r/min)和半速(1500r/min，1800r/min)之分。电网频率50Hz的国家全速和半速分别为3000r/min和1500r/min。德国，英国和俄罗斯电网频率均为50Hz。电网频率60Hz的国家全速和半速分别为3600r/min和1800r/min。美国电网频率为60Hz。2020/2/259三、汽水分离再热器一、作用：①为保证汽轮机安全运行，提高低压缸内效率，在高、低压缸之间设置汽水分离再热器，使进人低压缸的蒸汽具有一定过热度，从而使低压缸排汽湿度达到可接受水平。②汽水分离再热器对核汽轮机组的经济性与可靠性具有重要意义。2020/2/2510三、汽水分离再热器2、结构形式（分类）及流程现代核电厂普遍采用一体化的汽水分离再热器。按结构型式，汽水分离再热器有卧式和立式的两种。美国、法国、日本等国采用卧式，而德国、俄罗斯则采用立式。（1）卧式汽水分离再热器每台机组配置两台汽水分离再热器，分别置于汽轮机低压缸的两侧。大亚湾核电厂的汽水分离再热器结构图。，主要参数（2）立式汽水分离再热器图2020/2/2511四、核电厂的热经济指标（一）提高核电厂的热经济性的主要途径1)提高热力循环的平均吸热温度；2)降低平均放热温度；3)减少传热温差；4)减少管道、系统中的节流损失及散热损失；5)提高热功转换机械设备（汽轮机、泵等）效率。2020/2/2512四、核电厂的热经济指标（二）主要热经济指标1．电厂毛效率ηel电厂毛效率定义为发电机输出电功率Pe与反应堆热功率PR之比(二者均以kw为单位)，即:2020/2/2513四、核电厂的热经济指标2．电厂净效率ηnet电厂净效率定义为电厂输出净功率与反应堆热功率之比.电厂净功率为发电机输出电功率扣除厂用电功率。厂用电包括反应堆冷却剂泵，给水泵以及其他各种机械、设备的动力消耗，一般占发电机输出功率的4％一8％。2020/2/2514四、核电厂的热经济指标3．汽耗率d0定义为汽轮发电机组发出1kw.h电力所消耗的蒸汽量。汽耗率是汽轮发电机组的一项重要经济性指标。2020/2/2515四、核电厂的热经济指标4、汽耗量D。汽耗量定义为汽轮发电机输出额定电功率Pe所需要的蒸汽流量。5、热耗率q0热耗率定义为发电机每输出1kw．h电能所消耗的热量。2020/2/2516四、核电厂的热经济指标6、热耗量Q。热耗量定义为汽轮发电机组输出额定电功率Pe所消耗的热量，即7、核燃料消耗率和年消耗量核燃料消耗率定义为每发1kw．h电能所耗的核燃料，可表示为2020/2/2517课堂作业1、核汽轮机组的布配形式主要有哪几种？2、核汽轮机组的一般特点的哪些？3、现代核电厂的汽水分离再热器的类型有哪两类？分离器作用是什么？4、核电厂核燃料消耗率的定义和公式是什么？5、大亚湾核电厂的汽轮机型式、基本参数是什么？2020/2/2518汽轮发电机组设备的组成图2020/2/2519核汽轮机组的布配形式2020/2/2520大亚湾核电厂的汽轮机基本参数大亚湾核电厂的汽轮机为英国GEC—A公司设计制造的多缸单抽冲动式汽轮机。汽轮机的转速为3000r/min，额定功率为900MW，新蒸汽参数为6．63MPa，283℃，低压缸徘汽压力为0.0075MPa，额定负荷下蒸汽流量为5515t/h。汽轮机为4缸、六排汽口型式。1个高压缸和3个低压缸皆为双流对分式。新蒸汽分4路经高压缸汽室后由进汽短管导入高压缸，高压缸的两个排汽口．各通过4根蒸汽管与低压缸两侧的汽水分离再热器相连。高压缸排汽在汽水分离再热器经汽水分离再热后，进入低压缸，每个低压缸的两个排汽口与一台凝汽器相接，整台汽轮机共有6个抽汽口，供2组高压加热器和1组低压加热器以及给水泵汽轮机用汽。除氧器用汽来自高压缸排汽。2020/2/2521结构图2020/2/2522大亚湾核电厂汽水分禽再热器主要参数2020/2/2523