胡志华——压水堆二回路系统与设备简介

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1、压水堆二回路系统与设备简介胡志华胡志华20112011年年1010月月2121日日主要内容44概述概述44汽轮机系统汽轮机系统44二回路蒸汽系统二回路蒸汽系统44二回路给水回热系统二回路给水回热系统44循环冷却水系统循环冷却水系统44发电机及其辅助系统发电机及其辅助系统概述压水堆核电站工作原理及二回路系统大亚湾核电站二回路热力系统（中间两级再热、七级回热、饱和蒸汽朗肯循环）ò蒸汽动力循环的基础知识(1)核电站二回路功能将一回路系统产生的热能（高温、高压饱和蒸汽）通过汽轮机安全、经济地转换为汽轮机转子的动能（机械能），并带动发电机将动能转换为电能，最终经电网输送给

2、用户。(2)能量转换的方式热能转换为机械能是通过蒸汽动力循环完成的。蒸汽动力循环是指以蒸汽作为工质的动力循环，它由若干个热力过程组成。工质从一个热力状态开始，经历若干个热力过程（吸热过程、膨胀过程、放热过程、压缩过程）后有恢复到其初始状态就构成了一个动力循环，如此周而复始实现连续的能量转换。(3)蒸汽动力循环的几种形式卡诺循环、朗肯循环、再热循环和回热循环ò卡诺循环(1)卡诺循环的热力过程卡诺循环是由二个等温过程和二个绝热过程组成的可逆循环，表示在如右的温熵（T-S）图中。我们可以看到：•A-B代表工质绝热压缩过程，过程中工质的温度由TC升到TH升温，热源实现等

3、温传热。•B-C代表工质等温吸热过程，工质在温度TH下从同温度热源吸收热量。•C-D代表工质绝热膨胀过程，过程中工质的温度由TH降到TC，以便于向冷源实现等温传热。•D-A代表工质等温放热过程，工质在温度TC下向等温度冷源放出热量，同时工质恢复到其初始状态，并开始下一个循环。（2）卡诺循环的热效率根据热力学第二定律，在同样的热源温度和冷源温度下，卡诺循环的效率最高，其循环效率可表示为：T1Cη=−TH（3）卡诺循环的性质①卡诺循环确定了实际热力循环热效率可以接近的极限数值，没有任何一种热力循环的热效率能比卡诺循环的热效率更高。②卡诺循环对如何提高热力循环的热效率

4、指出了方向：尽可能提高工质吸热温度TH（受金属材料限制），以及尽可能使工质膨胀至低的冷源温度TC（受环境温度等条件限制）。③由于热源温度TH不可能增至无限大，冷源温度TC也不可能减小至零，所以卡诺循环的效率不可能等于1，且永远小于1，即在任何循环中不可能把从热源吸取的热量全部转换为机械能。④当TH=TC时，卡诺循环的热效率为零，这表明系统没有温差存在时（即只有一个恒温热源），利用单一热源循环作功是不可能的。（4）大亚湾核电站卡诺循环的效率若以反应堆冷却剂平均温度310℃作为热源温度，以海水23℃作为冷源温度，其卡诺循环的热效率为：23273+η=−14=9.2%

5、310273+这就是大亚湾核电站热效率的上限。但是由于实际热力循环个存在不可逆性．实际热效率是低于这个数值的。卡诺循环是一种为人类追求的理想循环。对于以蒸汽为工质的循环，大多采用朗肯蒸汽循环。（5）饱和蒸汽卡诺循环由于工质处于汽水混合物状态，饱和蒸汽卡诺循环有以下几个缺点，因而实际上采用的是朗肯蒸汽循环：•需要容积较大的压缩机•耗费压缩功•湿汽状态下，对压缩机工作不利ò朗肯循环提高朗肯循环效率的途径：①提高平均吸热温度的直接方法是提高蒸汽压力和温度②降低排汽温度ò回热循环（1）回热循环是现代蒸汽动力循环普遍采用的循环，它是在朗肯循环的基础上对AB段吸热过程加以改

6、进而得到的。（2）回热是指利用一部分在汽轮机内作过功的蒸汽来加热给水，使进入锅炉或蒸汽发生器的给水温度较高，以提高循环的平均吸热温度，从而提高循环效率。（3）需要理解的几点①和朗肯循环比较，回热循环增加了给水加热器和相应的抽汽管道及疏水管道。②虽然低温段的过程也是吸热过程，但与朗肯循环不同，因为有回热时吸入的热量已经不是外部热源（来自锅炉或蒸汽发生器）的热量，而是循环内部的换热。③回热循环减少了冷源放热损失也使得循环效率提高。④由于抽出一部分蒸汽，汽轮机作功量也有减少，但理论计算和实际试验都表明：功的减少量远小于向冷源放热的损失量。⑤回热循环的效率是随着回热级数

7、的增多而增加的，但随着回热级数的增加，回热循环效率的增加程度逐渐减少，而采用过多的回热级数会使系统复杂，投资增加，一般以7～8级为宜。ò中间再热循环（1）中间再热循环是将在汽轮机内膨胀作功到某一中间压力的蒸汽，重新送回到锅炉或汽水分离再热器中进行再次加热，经再热后蒸汽又回到汽轮机内继续膨胀作功，直至终点排入冷凝器。（2）与朗肯循环不同的是中间再热循环方式中增加了再热器设备。（3）需要理解的几点①再热循环不一定能够提高循环效率，要视察所选的再热蒸汽压力而定。若再热压力太低，可能会使循环效率降低；再热压力过高，虽然可以提高循环效率，但效果并不明显，而且由于再热压力过

8、高，对乏汽干度的改善较少