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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除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： 20131514 学 号： 2013151417 姓 名： 汪功庆 指导教师：谷海峰核科学与技术学院2016 年 6 月【精品文档】第 29 页目 录1设计内容及要求.12热力系统原则方案确定.12.1总体要求和已知条件.2 2.2热力系统原则方案.3 2.3主要热力参数选择.63热力系统热平衡计算. 10 3.1热平衡计算方法. 10 3.2热平衡计算模型. 104 计算结果的分析及计算中遇到的问题.165 结论.176心得体会. 18附录.19附表1已知条件和给定参数.19附表2
2、选定的主要热力参数汇总表.20附表3热平衡计算结果汇总表. 25附图1原则性热力系统图.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。本课程设计的主要内容包括：（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。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，
3、是实践教学的一个重要环节。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。通过课程设计应达到以下要求：（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
4、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，高压缸、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。
5、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。主给水泵采用汽轮机驱动，使用来自主蒸汽管道的新蒸汽，汽轮机的乏汽直接排入主汽轮发电机组的冷凝器，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。2.2热力系统原则方案压水堆核电厂二回路系统的主要功能是将蒸汽发生器所产生的蒸汽送往汽轮机，驱动汽轮机运行，将蒸汽的热能转换为机械能；汽轮机带动发电机运行，将
6、汽轮机输出的机械能转换为发电机输出的电能。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。压水堆核电厂二回路热力系统原理流程图请参见附图。（1）汽轮机组压水堆核电厂汽轮机一般使用低参数的饱和蒸汽，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再热器。单位质量流量的蒸汽在高压缸内的绝热焓降约占整个机组绝热焓降的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
7、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，对高压缸排汽进行除湿和加热，使得进入低压缸的蒸汽达到过热状态，从而提高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。中间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不同的高压给水加热器。（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。图1 表面式换
8、热器的端差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，也可以部分采用疏水汇流方式，将疏入送入给水管道。给水回热系统的三个基本参数是给水回热级数、给水温度以及各级中的焓升分配。其中，给水回热级数的确定可参考图1。图2 回热级数对电站热效率的影响选择给水回热级数时，应考虑到每增加一级加热器就要增加设备投资费用，所增加的费用应该能够从核电厂热经济性提高的收益中得到补偿；同时，还要尽量避免热力系统过
9、于复杂，以保证核电厂运行的可靠性。因此，小型机组的回热级数一般取为1-3级，大型机组的回热级数一般取为7-9级。压水堆核电厂中普遍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。大型核电机组一般采用汽动给水泵，能够很好地适应机组变负荷运行，可以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热再热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乏汽被直接排送
10、到主汽轮发电机组的冷凝器。2.3主要热力参数选择压水堆核电厂一、二回路工质的运行参数之间存在着相互制约关系。图3 典型压水堆核电厂一、二回路工质温度之间的制约关系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，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压力一般为15-16MPa，对应的饱和温度为342-347。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
11、剂的欠饱和度应至少大于10，为保险起见，可取欠饱和度大于15-20。反应堆冷却剂系统的运行压力Pc =15MPa，冷却剂压力对应的饱和温度为Tcs=342.16，选定反应堆出口冷却剂的过冷度T sub=16，反应堆出口冷却剂温度Tco =T c,s T sub=342.1616=326.16选定反应堆进出口冷却剂的温升为Tc=29.71,则反应堆进口冷却剂的温度： Tci =T co T c=326.16-29.71=291.162.3.2二回路工质的参数选择 二回路系统需要确定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
12、配等。2.3.2.1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，目前二回路蒸汽参数已经提高到5.0-7.0 MPa，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。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Ts=277.73，对应的饱和水比焓、饱和蒸汽比焓分别为hs=1224.86kJ/kg,新蒸汽的干度xs=0.9975，则可由新蒸汽干度xs与蒸汽发生器运行压
13、力Ps查水及水蒸气表得新蒸汽比焓为hs=2778.44kJ/kg，一、二次侧对数平均温差为：对数平均温差在20-33范围内，符合要求。2.3.2.2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。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Tsw以及冷凝器端差T的限制。除了对热经济性影响之外，蒸汽终参数对汽轮机低压缸末级叶片长度、排汽口尺寸均有重要影响，因此，需要综合考虑多方面因素选择蒸汽终参数。循环冷却水的进口温度Tsw,1=24，冷凝器中循环冷却水温升Tsw=7，冷凝器传热端差T =6，则冷凝器凝结水饱和温度：Tcd =T
14、sw,1 + Tsw +T=24+7+6=37对应的冷凝器运行压力Pcd=6.28kPa，冷凝器运行压力对应的饱和水比焓hcd=155.0kJ/kg，熵值Scd=0.5321kJ/(kg)。（忽略凝结水的过冷度，则冷凝器的运行压力等于凝结水温度对应的饱和压力，在额定工况下冷凝器压力一般为4.27.5 kPa。符合要求。）2.3.2.4蒸汽中间再热参数的选择蒸汽再热循环的最佳再热压力取决于蒸汽初终参数、中间再热前后的汽轮机内效率、中间再热后的温度与中间再热加热蒸汽的压力和给水回热加热温度等。高压缸的排汽进入汽水分离器，经过分离器除湿后，再依次进入第一级再热器和第二级再热器加热，在汽水分离器再热器
15、中的总压降为高压缸排汽压力的3%左右。经过两级再热器加热后的蒸汽温度接近新蒸汽温度，一般情况下，第二级蒸汽再热器出口的热再热蒸汽（过热蒸汽）比用于加热的新蒸汽温度要低13-15左右。为便于计算，假设再热蒸汽在第一级再热器和第二级再热器中的焓升相同。蒸汽再热压力的选择应该使高、低压缸排汽的湿度控制在14%之内，可据此选择中间分离器的进口压力（相当于高压缸排汽压力）。（1） 高压缸参数高压缸进口蒸汽压力为：Ph,i=PfhPfh=0.95Pfh=5.7MPa上式中，新蒸汽压损为5%。由蒸汽发生器出口到高压缸进口蒸汽比焓不变，可由新蒸汽比焓hfh与高压缸进口蒸汽压力Ph,i查水及水蒸气表得高压缸进口
16、蒸汽干度xh,i=0.9955。由高压缸进口压力Ph,i与高压缸进口蒸汽干度xh，i查水及水蒸汽表得高压缸进口蒸汽熵值Sh，i=5.9010。高压缸的排汽压力：ph,z=0.12ph,i=0.126.0=0.684MPa由高压缸排汽压力Ph，z与高压缸进口蒸汽熵值Sh，i查水及水蒸汽表得高压缸排汽理想比焓hh，z*=2405.99kJ/kg（ 假设工质在高压缸内为等熵膨胀过程）。高压缸的内效率h,i=82.07%，故实际比焓为： hh，z=hfh-h，i（hfh-hfh*）=2473.15kJ/kg（由高压缸排汽压力Ph，z与高压缸排汽实际比焓hh，z查水及水蒸汽表得） 高压缸排汽干度 xh，
17、z=0.8605。（2）汽水分离器参数汽水分离器的进口蒸汽压力为psp,i=Ph，z=0.684MPa，汽水分离器的进口蒸汽干度xsp,i=0.8606。（3）第一级再热器再热蒸汽参数第一级再热器的进口蒸汽压力为： prhi,1=Psp，i-0.01Ph，z=0.627MPa（考虑汽水分离器压损为1%1Ph，z） 第一级再热器的进口蒸汽干度 xrhi,1=0.997 由 prhi,1 和 xrhi,1查表得 第一级再热器进口蒸汽比焓 hrhi,1=2751.81kJ/kg。（4）第二级再热器再热蒸汽参数第二级再热器的出口蒸汽压力为 prhz,2=Psp，i-0.02ph,z=0.513MPa（
18、考虑第一、二级再热器压损各为1%ph,z）第二级再热器出口蒸汽温度为： Trhz,2=Tfh-15=275.59-15=257.26 （第二级再热器出口蒸汽温度比新蒸汽温度低13-15，选为15。） 由Prhz,2与Trhz,2查水及水蒸气表可得 第二级再热器出口蒸汽比焓 hrhz,2=2975.78kJ/kg。第二级再热器进口蒸汽压力为 Prhi,2=Psp,i-0.01ph,z=0.57MPa（考虑第一级再热器压损为1%ph,z）第二级再热器进口蒸汽比焓为：（考虑蒸汽在第一级再热器和第二级再热器中的焓升相等） hrhi,2=hrhi,1+0.5(hrhz,2-hrhi,1)=2863.80
19、kJ/kg由Prhi,2和hrhi,2查水及水蒸汽表得 第二级进口蒸汽温度 Trhi,2=205.32。 两级再热器再热蒸汽焓升 hrh=111.80kJ/kg。（5）第一级再热器再热蒸汽参数在设计参考资料中，并没有给出第一级再热器的在高压缸中的抽气压力的选择要求，我根据查询的资料选择其抽气压力为2.5Mpa,根据蒸汽在高压缸等熵做功，可以求出这之间的理想焓降，然后通过高压缸的效率可以求出抽气的实际焓值，然后由压力和焓值查表可以查的抽气的干度： xzes,1=0.9192（6）第二级再热器加热蒸汽参数考虑新蒸汽压损为5%，再热器处第二级再热器抽汽压力为：Pzes,2=0.95Ps=0.95*6
20、.0=5.7MPa 第二级再热器抽汽比焓 hzes,2=hs=2780.57kJ/kg 由Pzes,2与hzes,2查水及水蒸汽表得 第二级再热器抽汽干度 xzes,2=0.9955（7）低压缸参数低压缸进口蒸汽压力为：（考虑由第二级再热器至低压缸的蒸汽压损为1%）Pl,i=0.99Prh2,z=0.99*0.513=0.508MPa低压缸进口蒸汽比焓hl,i=hrh2,z=2975.77kJ/kg，由Pl,i和hl,i查水及水蒸汽表得低压缸进口蒸汽温度 Tl,i=257.18，Sl,i=7.2932。低压缸排汽压力为（考虑由低压缸至冷凝器的低压缸排汽压损为5% ） Pl,z=Pcd/0.95
21、=6.30/0.95=6.63kPa 由Pl,z与Sl,i查水及水蒸汽表得低压缸排汽理想比焓 hh,z*=2376.37kJ/kg。由低压缸内效率h,i=83.59%，低压缸排汽实际比焓为：hh,z=hl,i-l,i(hl,i-hl,z*)=2332.53kJ/kg 由Pl,z与hl,z查水及水蒸汽表得 低压缸排汽干度 xl,z=0.9197。2.3.2.5给水回热参数的选择（1） 给水焓升分配参数1 回热级数Z=7，低压给水加热器级数ZL=4，高压给水加热器级数ZH=2。多级回热分配可以采用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，这种方法简单易行。采用平均分配时
22、，每一级加热器的理论给水焓升为：则蒸汽发生器的最佳给水比焓为hfw,op=hcd+Zhfw,op=1081.38kJ/kg由蒸汽发生器运行压力Ps与最佳给水比焓hfw,op查水及水蒸汽表得最佳给水温度Tfw,op=249.12。最佳给水温度可使回热循环汽轮机绝对内效率达到最大值，但是实际给水温度Tfw往往低于理论上的最佳给水温度为：Tfw,op,Tfw=0.85Tfw,op=211.75上式中，Tfw=(0.85-0.90)Tfw,op,取0.85。由蒸汽发生器运行压力Ps与实际给水温度Tfw查水及水蒸汽表得实际给水比焓how=905.72kJ/kg。（2） 除氧器参数除氧器使用高压缸的排汽加
23、热，还接收来自第6级高压给水加热器的疏水，因而除氧器的运行压力应略低于高压缸的排汽压力，且除氧器出口水温等于除氧器运行压力对应的饱和温度。除氧器运行压力选为 Pdea=0.96=0.657Mpa由Pdea查水及水蒸汽表得除氧器出口给水温度 Tdea=162.4 hdea，o=686.00kJ/kg。（3） 给水焓升再分配参数高压缸给水分配：低压缸给水分配：（4） 凝水泵参数凝水泵将冷凝器热井中的凝结水抽出，经过四级低压给水加热器输送到除氧器中。一般凝水泵出口压力Pcd,p为除氧器运行压力的3-3.2倍： 取Pcd,p=3.12Pdea=2.05MPa。（5） 低压加热器给水参数 第一级低加进口
24、给水压力Plfwi,1=Pcd,p=2.05MPa通过资料可以知道第一级低加热器进口至除氧器的压损很小，于是我们为了计算简便，把经过凝水泵增压的给水在这四级低压给水加热器中的压力近似相等 即Plfwi,1=Plfwi,2=Plfwi,3=Plfwi,=2.05Mpa由冷凝器出来的饱和水经过凝水泵为等熵过程， 由Scd与Plfwi,1查水及水蒸汽表得 第一级低加进口给水比焓 hlfwi,1=157.28kJ/kg(由于这个与冷凝器运行压力下的焓值155kJ/kg差别很小，于是忽略凝水泵和给水泵的影响) 第1级低加出口给水比焓为： hlfwo,1=hlfwi,1+hfw,l=155.00+106.
25、20=261.2kJ/kg第1级低加进口给水温度（由Plfwi,1与hlfwi,1查水及水蒸汽表得） Tlfwi,1=37.06 第1级低加出口给水温度(由Plfwo,1与hlfwo,1查水及水蒸汽表得 ) Tlfwo,1=62.00。 对于2、3、4级都是同理可得；第二级低加进口给水参数、第三级低加进口给水参数和第四级低加进口给水参数 第2级低加出口给水比焓为：hlfwo,2=hlfwi,2+hfw,l=261.2+106.2=367.4kJ/kg第2级低加出口给水温度 Tlfwo,2=87.36。 第3级低加出口给水比焓为：hlfwo,3=hlfwi,3+hfw,l=367.4+106.2
26、=473.6kJ/kg第3级低加出口给水温度 Tlfwo,3=112.57。 第4级低加出口给水比焓为：hlfwo,4=hlfwi,4+hfw,l=473.6+106.2=579.8kJ/kg第4级低加出口给水温度 Tlfwo,4=137.55。除氧器进口比焓 hdea,i=hlfwo,4=579.8kJ/kg。（6） 高压加热器给水参数给水泵出口压力为蒸汽发生器二次侧蒸汽压力的1.15-1.25倍，取1.20倍，即Pfw,p=1.20Ps=7.2MPa,所以第一级高加进口给水压力Phfwi,1=Pfw,p=7.2MPa。蒸汽发生器进口给水压力Ps1比新蒸汽压力Ps高0.1MPa，所以蒸汽发生
27、器进口给水压力Ps1=6.1MPa。经过查资料可以由第一级高加进口至蒸汽发生器给水压损为1.1MPa，经过查资料可以蒸汽发生器进口处压损较大，所以我们可以忽略给水在高加加热器中的压损，即认为蒸汽发生器进口处的压损为1.1MPa。于是可得； Phfwi,6=Phfwi,7=7.2Mpa 由除氧器出来的饱和水经过给水泵为等熵过程，由Sdea与Phfwi,6查水及水蒸汽表得第6级高加进口给水比焓 hhfwi,6=hdea,i=686kJ/kg,第6级高加出口给水比焓为： hhfwo，1= hhfwi,1+hfw,h=686+109.87=795.87kJ/kg 第6级高加进口给水温度（由Phfwi,
28、6与hhfwi,6查水及水蒸汽表得） Thfwi,6=161.52 第6高加出口给水温度 （由Phfwo,6与hhfwo，6查水及水蒸汽表得) Thfwo,6=186.72。第7级高加进口给水参数与第6级高加出口给水参数相同第7级高加出口给水比焓为： Hhfwo,7=hhfwi,7+hfw,h=795.87+109.87=905.74kJ/kg第7级高加出口给水温度(由Phfwo，7与hhfwo，7查水及水蒸汽表得 ) Thfwo,7=211.36。(7)高压缸抽汽 考虑高压给水加热器出口端差为3， 高压缸第6级抽汽温度为：Thes，6= Thfwo,6+3=186.72+3=189.72 高
29、压缸第7级抽汽温度为：Thes，7= Thfwo,7+3=211.36+3=214.36 由高压缸第一级抽汽温度Thes，1查水及水蒸汽表得相应温度下的饱和水压力Phes,1*=1.248MPa,考虑回热抽汽压损为3%，则高压缸处第一级抽汽压力为：Phes,6= Phes,1*/0.96=1.30MPa 由Phes,1与Sh,i查水及水蒸汽表得高压缸第一级抽汽理想比焓hhes,1* 由于已知高压缸内效率h,i，高压缸第一级抽汽实际比焓为： hhes,1=hs-h,i(hs-hhes,1*)高压缸第6级抽汽干度（由Phes,1与hhes,1查水及水蒸汽表得） xhes,1=0.8878。 同理：
30、我们可以算得第7级的抽气压力和干度； Phes,7=2.17Mpa xhes,1=0.9105（8）低压缸抽汽考虑低压给水加热器出口端差为2，低压缸第1级抽汽温度为：Tles,1=Tlfwo,1+2=62.00+2=64由低压缸第一级抽汽温度Tles,1查水及水蒸汽表得相应温度下的饱和水压力Ples,1考虑回热抽汽压损为3%，则低压缸处第一级抽汽压力为： Ples,1= Ples,1*/0.96由Ples,1查水及水蒸汽表得相应压力下的饱和水比焓 hw,1=279.17kJ/kg。由Ples,1与Sl,i查水及水蒸汽表得 低压缸第一级抽汽理想比焓 hles,1*由低压缸内效率l,i低压缸第一级
31、抽汽实际比焓为； hles,1=hrhz,2-l,i(hrhz,2-hles,1*)，由Ples,1与hles,1查水及水蒸汽表得 低压缸第1级抽汽干度 xles,1=09604同理可以得到第2、3、4级的抽气温度Tles,i和干度xles,i 低压缸第2级抽汽温度和干度为：Tles,i=0.07Mpa xles,i=0.9981 低压缸第3级抽汽温度和干度为 Tles,i=0.17Mpa xles,i=1 (过热） 低压缸第4级抽汽温度和干度为 Tles,i=0.37Mpa xles,i=1 （过热）3热力系统热平衡计算3.1热平衡计算方法进行机组原则性热力系统计算采用常规计算法中的串联法，
32、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。这样计算的好处是每个方程式中只出现一个未知数，适合手工计算。热力计算过程使用的基本公式是热量平衡方程、质量平衡方程和汽轮机功率方程。3.2热平衡计算模型开始给定原始数据查询、计算热力参数预设装置效率e.NPP计算反应堆功率QR、蒸汽发生器蒸汽产量Gs及给水流量Gfw预设冷凝水流量Gcd计算各用汽设备耗汽量Gs.i对除氧器运用质量守恒方程,计算冷凝水流量Gcd|Gcd-Gcd|0.01 否 是二回路系统总蒸汽耗量Gt计算反应堆热功率QR计算装置效率e.NPP|e.NPP -e.NPP|0
33、.001 否是输出结果结束1. 整理原始资料（1）给水加热器蒸汽侧压力等于抽汽压力减去抽汽管道压损；（2）给水加热器疏水温度和疏水比焓分别为汽侧压力下对应的饱和水温度和饱和水比焓；（3）蒸汽发生器进口给水压力比新蒸汽压力高0.1MPa；（4）给水加热器出口水温等于疏水温度减去出口端差；（5）给水加热器出口水温度由加热器出口水比焓和水侧压力查水和水蒸汽表确定。2.蒸汽发生器总蒸汽产量的计算已知核电厂的输出电功率为Ne，假设电厂效率为e,NPP,则反应堆功率为通过对蒸汽发生器列质量守恒与热量守恒方程，可求蒸汽发生器的蒸汽产量为：式中,1一回路能量利用系数，取0.99； hfh蒸汽发生器出口新蒸汽比
34、焓，kJ/kg；hs蒸汽发生器运行压力下的饱和水焓，kJ/kg；hfw蒸汽发生器给水比焓，kJ/kg；d蒸汽发生器排污率，取为新蒸汽产量的1.05%.3.低压给水加热器抽汽量计算假设一个凝水量Gcd，然后通过热量守恒方程即可确定各低压给水加热器的抽汽量。 第四级：第三级：第二级： 第一级：式中：Gles,i第i级低压加热器的抽汽量，kg/s； hfw每级加热器的平均焓升，kJ/kg；h加热器效率；Hc(i)第i级加热器抽汽比焓，kJ/kg；Hw(i)第i级加热器疏水比焓，kJ/kg。4.低压缸耗汽量计算质量守恒：5.再热器加热蒸汽量计算热平衡方程：第一级：第二级：式中：Gzc,1第一级再热器加
35、热蒸汽量，kg/s；Gzc,2第二级再热器加热蒸汽量，kJ/kg；hrh再热器平均焓升，kJ/kg；Hzc,i第i级再热器加热蒸汽的焓值，kJ/kg；Hzs,i第i级再热器疏水焓值，kJ/kg。6.给水泵有效输出功率计算式中：Gfw给水泵的质量流量，kg/s；Hfwp给水泵的扬程，MPa；fw为给水的密度，kg/m3。7.给水泵汽轮机理论功率计算式中：fwp,p汽轮给水泵组的泵效率；fwp,ti给水泵组汽轮机内效率；fwp,tm给水泵组汽轮机机械效率fwp,tg给水泵组汽轮机减速器效率8.给水泵汽轮机耗汽量计算式中：Hfh为新蒸汽比焓 Hh,z为高压缸排汽比焓9.蒸汽发生器给水流量计算10.高
36、压给水加热器抽汽量计算热量平衡：式中：Ghes,i第i级高压加热器的抽汽量，kg/s;hfw每级加热器的平均焓升，kJ/kg；11.汽水分离器疏水流量计算质量守恒：式中：Gfss分离器至除氧器的疏水流量，kg/s;Gs,lp低压缸的耗气量，kg/s；xrh1,i第一级再热器的进口干度；xsp,i汽水分离器的进口干度。12.除氧器耗气量计算 热量守恒式中：hdeao除氧器出口给水比焓，kJ/kg；hsp,i汽水分离器疏水焓值，kJ/kg；hhfwo,4第四级加热器出口给水焓值，kJ/kg；Hw(6) 第六级加热器出口疏水比焓，kJ/kg；hh,z高压缸出口蒸汽比焓，kJ/kg。13.高压缸耗汽量
37、计算(1) 低压缸的内功率 (2) 高压缸的耗气量式中：m汽轮机组机械效率； ge发电机效率；hh,i高压缸进口蒸汽焓值，kJ/kg；hh,o高压缸出口蒸汽焓值，kJ/kg。Hl,i低压缸进口蒸汽焓值，kJ/kgHl,o低压缸出口蒸汽焓值，kJ/kg14.冷凝水流量的迭代计算：质量守恒可以得到冷凝水的流量：将上面得到的Gcd与步骤（3）中假设的Gcd进行比较，若的值大于1%，则令Gcd=Gcd,返回步骤（3）进行迭代计算，直到满足精度要求为止。15.二回路系统总蒸汽耗量计算质量守恒：16.对假设核电厂效率的验证判断总蒸汽耗量：进而可以求出核电厂的效率：将上面得到的核电厂效率e,NPP与步骤（1
38、）中初始假设的核电厂效率e,NPP进行比较，若的值大于0.1%，则令e,NPP=e,NPP,返回步骤（1）进行迭代计算，直到满足精度的要求为止。4、计算结果分析及计算中遇到的问题由热力计算得到的核电厂的效率e,NPP=30.24%，相比较而言大亚湾单机满功率984MW机组的实际热效率为34.1%低，其它量也与大亚湾核电厂中数据相差不大。说明在参数选择和热平衡计算中没有出现大的错误，符合一般核电厂二回路的设计。 下面是对计算的效率与实际核电厂效率低的分析：1、首先就是在二回路热力系统原理流程图的设计：（1）在对核电厂二回路热力系统原理流程图的设计中，为了简化计算， 避免复杂的热平衡计算中，设计所
39、有抽汽加热后的疏水都是一律逐级回流然后一起送入入冷凝器，这与典型压水堆二回路热力系统原理流程图有很大的差别，核电厂中真实设计中讲低压的3、4给水加热器疏水直接输送给给水。（2）在对二回路热力系统原理流程图的设计中，我直接把蒸汽发生器的排污水直接排放，这与实际的核电厂二回路设计不同，从而造成了一部分热量直接被排出，没有被利用，从而使这个系统效率偏低。2、在对二回路的参数的选择上： 我在进行选择参数上，为了简化计算，在某些参数选择的不合理。（1）在对蒸汽发生器的运行压力的选择上选择的是6Mpa,这与大亚湾核电厂的蒸汽发生器出口压力为6.8MP相差很大，从而使产生蒸汽的参数比大亚湾的低，因此有可能是
40、我设计时蒸汽发生器的运行压力取得较低造成我的设计效率较低。 （2）在冷凝器传热端差和循环冷却水温升的选择中，选择的不合理导致低压缸排气压力偏高，（3）在各部分的压损选择、蒸汽干度的选择、排气压力的选择等，选择的与实际电厂有差别，可能导致设计偏离最佳值。这些都会对核电厂的效率也会造成影响。（4）本次课程设计给出的高压缸、低压缸的内效率较低，造成其输出的有效功率较低，从而导致核电厂有效功率较低。（5）高压缸的排气压力选择的与实际核电厂的不同，没有选择最佳的分缸压力，从而对整个汽轮机组的效率造成影响。3、从循环热力分析的角度： 由于我的蒸汽发生器的压力选择偏低，使核电汽轮机的蒸汽入口参数偏低，冷凝器
41、的传热温差和循环冷却剂的温升选择不合理导致核电汽轮机的蒸汽排放参数偏高，导致其热力循环的温差偏低，从而降低了核电厂的效率。4、其他的因素： (1)系统自身的能量消耗与散热上，比如管道设备的散热，阀件的少许泄露，补水的加入与污水的排放等，也会造成核电厂效率的偏低. (2)由于数据的繁多，在查表、计算、整理时，出现误差也是不可避免的，这会对结果造成一定影响。在热平衡计算中遇到的问题； 1、在汽水分离再热器第一级的加热蒸汽是从高压刚中抽取的，但是设计参考书中并没有给出其关于抽气压力选择问题的表述，于是我是参考资料选取的 2、在高、低压第二次回热分配中，给水加热管道的4个低压加热器和除氧器、2个高压给水加热器的平均给水焓升的计算在设计参考资料中分别用的冷凝器中的焓值和除氧器的出口焓值，并没有考虑在凝水泵和给水泵的焓升问题。 3、在设计参考书中我们知道在这几个高低压加热器中的压力损失很小，认为几乎不变，而从凝水泵到除氧器的压力从2.05