哈尔滨⼯程⼤学本科⽣课程设计（⼆）
压⽔堆核电⼚⼆回路热⼒系统
初步设计说明书
2013 年6 ⽉
⽬录
摘要 (2)
1 设计内容及要求 (2)
2 热⼒系统原则⽅案确定 (3)
2.1 热⼒系统原则⽅案 (3)
3 热⼒系统热平衡计算 (5)
3.1 热平衡计算⽅法 (5)
3.2 热平衡计算流程 (6)
3.3 计算结果及分析 (8)
4 结论 (8)
附录 (8)扭力起子
附表1 已知条件和给定参数 (8)
附表2 选定的主要热⼒参数汇总表 (9)
附表3 热平衡计算结果汇总表 (13)
附图1 原则性热⼒系统图 (15)
摘要
⼆回路系统是压⽔堆核电⼚的重要组成部分，其主要功能是将反应堆⼀回路系统产⽣并传递过来的热量转化为汽轮机转动的机械能，并带动发电机组的转动，最终产⽣电能。
该说明书介绍了⼀个1000MWe核电⼚⼆回路热⼒系统设计及其设计过程。该设计以⼤亚湾900MWe核电站为母型，选择了⼀个⾼压缸，三个低压缸，设有两级再热器的汽⽔分离器，四个低压给⽔加热器，⼀个除氧器，两个⾼压给⽔加热器。蒸汽发⽣器的运⾏压⼒为6.5MPa，⾼压缸排⽓压⼒为0.78MPa，⼀级再热器抽汽压⼒ 2.8MPa，低压缸进⼝过热蒸汽压⼒为 0.7045MPa，温度为265.9℃，冷凝器的运⾏压⼒为 5.9kPa，给⽔温度为224.69℃。⾼压给⽔加热器疏⽔逐级回流送⼊除氧器，低压给⽔加热器疏⽔逐级回流送⼊冷凝器。排污⽔经净化后排进冷凝器。各级回热器和再热器的蒸汽分配合理，经过加热器后，蒸汽全部冷凝成疏⽔，整个系统电⼚效率为30.04%。
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。
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
高压直流稳压电源该设计设有⼀个⾼压缸，三个低压缸，两级再热，七级回热，汽动给⽔泵。蒸汽发⽣器的运⾏压⼒为6.5MPa，冷凝器的运⾏压⼒为5.9kPa。
2.1热⼒系统原则⽅案
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器。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%。
2、蒸汽再热系统
压⽔堆核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，在本设计中⾼压、低压给⽔加热器采⽤表⾯式换热器，除氧器采⽤混合式加热器。
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
、循环冷却⽔温⾼循环热效率。但是，降低蒸汽终参数受到循环冷却⽔温度T
sw,1
以及冷凝器端差δt 的限制。
升ΔT
sw
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脱毛机胶棒
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
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N
e ，N
=1000MW=1000000kW，假设电⼚效率为η
e,NPP
，
则反应堆热功率为：Q
r =N
e
/η
e,NPP
。
蒸汽发⽣器的蒸汽产量为：
D
s =Q
r
η
1
/【(h
fh
-h
s
,)+(1+ξ
d水库监控
)(h
s
,-h
fw
)】
其中：
η1为⼀回路能量利⽤系数，给定为0.995；
h
fh防误闭锁
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；h
s
，为蒸汽发⽣器运⾏压⼒（6.5MPa）下的饱和⽔焓，1240.7kJ/kg；
fw
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，G
fw =D
s
×（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G cd:⾸先，假定凝给⽔量G cd；
其次，计算低压加热器抽⽓量：
G les,4=G
cd
*Δh
fw，l
/[（h
les,4
-h
lew,4
）*η
h
];
内嵌模组G les,3=[G
cd
*Δh
fw，l
-G
les,4
*(h
lew,4
-
h
lew,3
)*η
h
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