加热器的疏水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全部采用逐级回流的方式,最终送入冷凝器。在选择给水回热级数时,均衡了每增加一级加热器所增加设备投资费用和热效率的提高程度,所以最终选择回热级数为7级(其中除氧器也算一级回热级数)。 为了很好地适应机组变负荷运行,给水泵采取汽动方式,可以利用蒸汽发生器的新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废汽被送到冷凝器中。
本设计中使用热力除氧器对给水进行除氧,从其运行原理来看,除氧器就是一混合式加热器。来自低压给水加热器的给水以及高压给水加热器的疏水在除氧器中被来自汽轮机高压缸排汽加热到除氧器运行压力下的饱和温度,其中高压缸排汽的压力高于除氧器的运行压力,所以高压缸排汽在排入冷凝器之前需经过减压装置进行减压。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。
2.2 主要热力参数选择
1、一回路冷却剂的参数选择
设计时压水堆核电厂主回路系统的工作压力为15.2MPa,对应的饱和温度为343.26℃。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,所以反应堆出口冷却剂的欠饱和度选为18℃。
2、二回路工质的参数选择
二回路系统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、给水温度和焓升分配等。 3、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,为了提高核电厂经济性,二回路蒸汽参数选为6.5MPa。 4、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ΔTsw以及冷凝器端差δt 的限制。
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凝结水的温度选为36℃,忽略了凝结水的过冷度,则冷凝器的运行压力等于凝结水温度对应的饱和压力。 5、蒸汽中间再热参数的选择
蒸汽再热器使用高压缸抽汽和蒸汽发生器新蒸汽加热,所以汽水分离再热器出口的热再热蒸汽(过热蒸汽)要比用于加热的新蒸汽温度要低15℃,既265.9℃,这样保证具有适当的传热温差。
计算中取再热蒸汽在第一、二级再热器中的焓升、流动压降相等。 6、给水回热参数的选择
当除氧器的工作压力选定以后,再分别对高压给水加热器和低压给水加热器进行第二次焓升分配。对于高压给水加热器,每一级的给水焓升129.365kJ/kg对于低压给水加热器(包括除氧器),每一级的给水焓升为109.346kJ/kg。 具体参数看附表2
3、热力系统热平衡计算 3.1、热平衡计算方法
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3.2、热平衡计算流程
一、核蒸汽供应系统热功率计算:
已知核电厂输出功率为Ne,Ne=1000MW=1000000kW,假设电厂效率为ηe,NPP,则反应堆热功率为:Qr=Ne/ηe,NPP。
蒸汽发生器的蒸汽产量为:
Ds=Qrη1/【(hfh-hs,)+(1+ξd)(hs,-hfw)】 其中:
η1为一回路能量利用系数,给定为0.995;
hfh为蒸汽发生器出口新蒸汽比焓,利用其出口温度280.9℃(饱和蒸汽),干度99.75%,算得该值为2774.19kJ/kg;
hs,为蒸汽发生器运行压力(6.5MPa)下的饱和水焓,1240.7kJ/kg; hfw为蒸汽发生器给水比焓(6.5MPa,224.69℃),966.37kJ/kg; ξd为蒸汽发生器排污率,取为1.05% 另外,Gfw=Ds×(1+1.05%)。
二、二回路系统各设备耗汽量计算: (1)、给水回热系统热平衡计算,确定汽轮机各级抽汽点的抽汽量及冷凝器出口凝给水流量Gcd:
首先,假定凝给水量Gcd ;
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其次,计算低压加热器抽气量:
Gles,4=Gcd *Δhfw,l/[(hles,4-hlew,4)*ηh];
Gles,3=[Gcd *Δhfw,l-Gles,4*(hlew,4-hlew,3)*ηh]/[(hles,3-hlew,3)*ηh]; Gles,2=[Gcd *Δhfw,l-(Gles,3+Gles,4)*(hlew,3-hlew,2)*ηh]/[(hles,2-hlew,2)*ηh];
Gles,2=[Gcd *Δhfw,l-(Gles,2+Gles,3+Gles,4)*(hlew,2-hlew,1)*ηh]/[(hles,1-hlew,1)*ηh];
其中:
hles,j,hlew,j-------第j级给水加热器加热蒸汽、疏水的比焓,kJ/kg; Ηh------给水加热器的热效率;
Δhfw,l-------除氧器及低加给水焓升;
(2)给水泵计算,确定给水泵汽轮机的耗汽量;给水泵汽轮机进汽为新蒸汽,排汽参数等于高压缸排汽:
给水泵有效输出功率:Nfwp=Gfw×1000×Hfwp/ρ kW 耗汽量Gs,fwp=Nfwp/(ηfwp,pηfwp,tiηfwp,tmηfwp,tgHa);
其中:
ηfwp,p汽轮给水泵组的泵效率;
ηfwp,ti,ηfwp,tm,ηfwp,tg分别给水泵组汽轮机的内效率、机械效率和减速器效率;
Ha为高压缸进出口焓降,kJ/kg; Hfwp为给水泵的压升,MPa。
(3)、汽轮发电机组耗汽量计算,确定计算工况下汽轮机高压缸、低压缸以及汽水分离再热器以及除氧器的耗汽量:
Ⅰ、低压缸耗汽量Gs,lp,根据质量平衡,有: Gs,lp=Gcd-Gs,fwp-ξd×Ds;
低压缸的功率Nl:
Nl= Gs,lp×(hl,i-hl,z)-Gles,4×(hles,4-hl,z)-Gles,3×(hles,3-hl,z)- Gles,2×(hles,2-hl,z)- Gles,1×(hles,1-hl,z); 其中:
hl,i、hl,z 低压缸进、出口蒸汽焓值,kJ/kg; Ⅱ、汽水分离再热器:
第二级再热器用新蒸汽加热,其耗汽量:
Gs,rh2=Gs,lp×(hrh2, z-hrh2,i)/(hzes,2-hzew,2);
第一级再热器用高压缸抽汽加热,其耗汽量为: Gs,rh1=Gs,lp×(hrh1, z-hrh1,i)/(hzes,1-hzew,1); 其中:
hrhj, z,hrhj,i 第J级再热器出、进口蒸汽焓值,kJ/kg; hzes,j,hzew,j第J级再热器抽汽、疏水焓值,kJ/kg; Ⅲ、高压加热器抽气量:
Ghes,2=[Gfw*Δhfw,h- Gs,rh2*(hzew,2-hhew,2)*ηh]/[(hhes,2-hhew,2)*ηh];
Ghes,1=[Gfw*Δhfw,h- Gs,rh1*(hzew,1-hhew,1)*ηh-Ghes,2*(hhew,2-hhew,1)*ηh]/[(hhes,1-hhew,1)*ηh];
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