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摘要:核能电力的开发和应用在当前电力开发中的地位越来越重,成为了重要的发电形式之一,目前,压水堆核电站核电汽轮机的单机功率越来越大,且汽轮机承接了火电汽轮机的技术发展优势,同时也有效带动了汽轮机技术的发展。深入分析压水堆核电站汽轮机的特点,可以更为有效地分析核电汽轮机的独特技术,为相关工作的开展提供必要的帮助。
关键词:压水堆;核电站;汽轮机
引言
对于压水堆核电站来说,其是由压水反应堆、反应堆冷却剂系统(简称一回路)、蒸汽和动力转换系统(简称二回路)、循环水系统、发电机和输配电系统及其辅助系统组成。在运行过程中,通过压力水系统实现推芯核裂变放出的热能带出反应堆并传递给二回路工质以产生饱和蒸汽。在实际应用过程中,压水堆核电站汽轮机是非常重要的设备之一,深入分析汽轮机的特点,可以更为有效地了解设备运行,进而促进压水堆核电站的发展,因此,本文就对压水堆核电站汽轮机的特点进行分析。
一、压水堆核电汽轮机同传统火电汽轮机的不同分析
大部分核电站都会采用压水堆,而压水堆核电站汽轮机在运行过程中,反应堆供给汽轮机的蒸汽参数较低,一般压力都控制在5-7MPa,湿度为0.25-0.4%,温度大约在270-280℃,即为略带湿度的饱和蒸汽。在这种情况下,压水堆核电汽轮机做功时,有效焓较小,仅为火电再热机组的一半。而火电汽轮机依靠燃煤、燃气或者燃油锅炉支撑运行,蒸汽高压强,蒸汽的温度高。在这种情况下,如果两种机组出力等同的话,核电汽轮机会相较于传统火电汽轮机需要的主蒸汽流量大。因此,二者的热力参数有较大的差别,一方面,核电汽轮机的设备构造外形尺寸相对较大。另一方面,核电汽轮机高压缸和低压缸之间设有汽水分离再热器。此外,核电汽轮机为了防止蒸汽引起汽轮机超速,危及汽轮机运行安全的问题,在低压缸进汽部分设置了相应的截止阀和调节阀,而火电机组则对此的需求较低,因此在低压缸进汽部分并没有设置截止阀和调节阀。此外,二者的运行方式也是有较大的不同。传统的火电站在运行过程中,只需要保证锅炉出口参数正常就可保证设备运行。而压水堆核电站的汽轮机功率较大,要求在运行时反应堆平均温度Tavg有较大的变化范围,在这种情况下,一回路系统存在着较大的体积补偿能力和较大的变化范围。如果运行过程中仅仅保证一回路平均温度不变的话,就需要降低二回路新蒸汽参数。
二、压水堆核电站汽轮机的特点分析
核电站汽轮机的运行是同传统模式有所区别的,深入地分析可知,压水堆核电站汽轮机主要有以下特点。
(一)蒸汽参数低
对于压水堆核电站来说,其在日常运行中更多地是采用间接循环方式,而反应堆冷却劑会通过蒸汽发生器传热管实现二回路给水蒸发为饱和汽。在这一过程中,二回路的新蒸汽参数会受到一回路温度的极大的制约,而一回路则会在反应堆压力容器的结构设计下受到非常大的制约。在这种情况下,汽轮机的进汽受到了很大程度的控制,使得进汽的压力大大降低,同时湿度也得到了相应的控制,这使得核电站汽轮机高压缸需要在湿蒸汽下开展相应的工作,这就增大了汽轮机高压缸设计的难度,既需要提升设备祛湿的效果,也需要保证排汽的湿度水平。在这种需求下,高压缸排泄压力需要进一步明确,以此来保证提升高压缸的内效率。
(二)体积流量大
从实践应用情况来看,核电汽轮机的汽量更大,在这种情况下,核电汽轮机需要进一步提升体积力量,例如,核电汽轮机的给水加热系统元件以及阀门管道系统元件等都需要更大的尺寸,这使得核电汽轮机的制作难度进一步提升,制作成本也相对较大,不仅如此,在体积流量变大的情况下,核电汽轮机的机组元件大大提升了储能水平,对机组的特性产生了非常大的影响。
(三)容易出现超速问题
在运行过程中,核电汽轮机中的设备,如再热器、蒸汽管道元件等,大部分元件都是处于湿蒸汽的环境下运行的,在这种情况下,设备的内部以及表面无疑难以逃脱积存水分的情况。当需要卸载机组时,设备的蒸汽压力会被极大地释放,在大量的水膜影响下,元件在蓄热的时候会出现较为严重的闪蒸汽化状况,这时候,闪蒸蒸汽内能做功会带来极大的影响,让机组转子出现超速的情况。与此同时,对于核电汽轮机机组元件来说,其内部会产生非常大的热应力,进而出现一定程度的变形破坏问题,进而极大地影响汽轮机的运行安全。也正因为如此,在对汽轮机的元件结构进行设计时,一定要充分考虑热不平衡问题的出现,针对性地设置截止阀,保证闪蒸蒸汽进入低压缸,同时积极完善相应的旁通措施,让蒸汽可以更好地排入凝汽器之中。
结语:压水堆核电站汽轮机的运行同传统的火电汽轮机运行有一定的差异,由于核电汽轮机的功率更大,因此需要更大的体积流量,在运行过程中,核电汽轮机的蒸汽参数低、体积流量大以及容易出现超速问题的特点决定了在运行过程中需要有效管理和针对性设置相应的元件,从而提升设备运行的质量。
参考文献
[1]广东核电培训中心《900MW压水堆核电站系统与设备》,原子能出版社,2007年
[2]林诚格 郁祖盛《非能动安全先进核电厂AP1000》,原子能出版社,2008年
关键词:压水堆;核电站;汽轮机
引言
对于压水堆核电站来说,其是由压水反应堆、反应堆冷却剂系统(简称一回路)、蒸汽和动力转换系统(简称二回路)、循环水系统、发电机和输配电系统及其辅助系统组成。在运行过程中,通过压力水系统实现推芯核裂变放出的热能带出反应堆并传递给二回路工质以产生饱和蒸汽。在实际应用过程中,压水堆核电站汽轮机是非常重要的设备之一,深入分析汽轮机的特点,可以更为有效地了解设备运行,进而促进压水堆核电站的发展,因此,本文就对压水堆核电站汽轮机的特点进行分析。
一、压水堆核电汽轮机同传统火电汽轮机的不同分析
大部分核电站都会采用压水堆,而压水堆核电站汽轮机在运行过程中,反应堆供给汽轮机的蒸汽参数较低,一般压力都控制在5-7MPa,湿度为0.25-0.4%,温度大约在270-280℃,即为略带湿度的饱和蒸汽。在这种情况下,压水堆核电汽轮机做功时,有效焓较小,仅为火电再热机组的一半。而火电汽轮机依靠燃煤、燃气或者燃油锅炉支撑运行,蒸汽高压强,蒸汽的温度高。在这种情况下,如果两种机组出力等同的话,核电汽轮机会相较于传统火电汽轮机需要的主蒸汽流量大。因此,二者的热力参数有较大的差别,一方面,核电汽轮机的设备构造外形尺寸相对较大。另一方面,核电汽轮机高压缸和低压缸之间设有汽水分离再热器。此外,核电汽轮机为了防止蒸汽引起汽轮机超速,危及汽轮机运行安全的问题,在低压缸进汽部分设置了相应的截止阀和调节阀,而火电机组则对此的需求较低,因此在低压缸进汽部分并没有设置截止阀和调节阀。此外,二者的运行方式也是有较大的不同。传统的火电站在运行过程中,只需要保证锅炉出口参数正常就可保证设备运行。而压水堆核电站的汽轮机功率较大,要求在运行时反应堆平均温度Tavg有较大的变化范围,在这种情况下,一回路系统存在着较大的体积补偿能力和较大的变化范围。如果运行过程中仅仅保证一回路平均温度不变的话,就需要降低二回路新蒸汽参数。
二、压水堆核电站汽轮机的特点分析
核电站汽轮机的运行是同传统模式有所区别的,深入地分析可知,压水堆核电站汽轮机主要有以下特点。
(一)蒸汽参数低
对于压水堆核电站来说,其在日常运行中更多地是采用间接循环方式,而反应堆冷却劑会通过蒸汽发生器传热管实现二回路给水蒸发为饱和汽。在这一过程中,二回路的新蒸汽参数会受到一回路温度的极大的制约,而一回路则会在反应堆压力容器的结构设计下受到非常大的制约。在这种情况下,汽轮机的进汽受到了很大程度的控制,使得进汽的压力大大降低,同时湿度也得到了相应的控制,这使得核电站汽轮机高压缸需要在湿蒸汽下开展相应的工作,这就增大了汽轮机高压缸设计的难度,既需要提升设备祛湿的效果,也需要保证排汽的湿度水平。在这种需求下,高压缸排泄压力需要进一步明确,以此来保证提升高压缸的内效率。
(二)体积流量大
从实践应用情况来看,核电汽轮机的汽量更大,在这种情况下,核电汽轮机需要进一步提升体积力量,例如,核电汽轮机的给水加热系统元件以及阀门管道系统元件等都需要更大的尺寸,这使得核电汽轮机的制作难度进一步提升,制作成本也相对较大,不仅如此,在体积流量变大的情况下,核电汽轮机的机组元件大大提升了储能水平,对机组的特性产生了非常大的影响。
(三)容易出现超速问题
在运行过程中,核电汽轮机中的设备,如再热器、蒸汽管道元件等,大部分元件都是处于湿蒸汽的环境下运行的,在这种情况下,设备的内部以及表面无疑难以逃脱积存水分的情况。当需要卸载机组时,设备的蒸汽压力会被极大地释放,在大量的水膜影响下,元件在蓄热的时候会出现较为严重的闪蒸汽化状况,这时候,闪蒸蒸汽内能做功会带来极大的影响,让机组转子出现超速的情况。与此同时,对于核电汽轮机机组元件来说,其内部会产生非常大的热应力,进而出现一定程度的变形破坏问题,进而极大地影响汽轮机的运行安全。也正因为如此,在对汽轮机的元件结构进行设计时,一定要充分考虑热不平衡问题的出现,针对性地设置截止阀,保证闪蒸蒸汽进入低压缸,同时积极完善相应的旁通措施,让蒸汽可以更好地排入凝汽器之中。
结语:压水堆核电站汽轮机的运行同传统的火电汽轮机运行有一定的差异,由于核电汽轮机的功率更大,因此需要更大的体积流量,在运行过程中,核电汽轮机的蒸汽参数低、体积流量大以及容易出现超速问题的特点决定了在运行过程中需要有效管理和针对性设置相应的元件,从而提升设备运行的质量。
参考文献
[1]广东核电培训中心《900MW压水堆核电站系统与设备》,原子能出版社,2007年
[2]林诚格 郁祖盛《非能动安全先进核电厂AP1000》,原子能出版社,2008年