核電汽輪機組蒸汽參數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計特點研究

1、核電汽輪機組蒸汽參數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計特點研究【摘要】介紹了核電汽輪機組蒸汽參數(shù)設(shè)計情況，并與火電汽輪機組進行分析比較；其次論述了核電汽輪機組結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，詳細描述了核電汽輪機組外部尺寸、增設(shè)汽水別離再熱器MSR、低壓缸局部增加特殊的除濕防水措施設(shè)計，通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，確保核電汽輪機組的長周期穩(wěn)定運行?！娟P(guān)鍵詞】核電汽輪機組；蒸汽參數(shù)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；特點【Abstract】Thenuclearpowersteamturbinesteamparameterdesignwasintroduced，andcomparedwiththermalpowersteamturbineunitisdifferent；S

2、tructuredesignidea，secondlydiscussesthenuclearpowersteamturbineunitisdescribedinanuclearpowersteamturbineunitexternaldimensions，addseparationofreheaterofMSR，lowpressurecylinder，increasespecialdehumidifierwaterproofmeasuresindesign，improvethenuclearpowersteamturbinerunningforalongperiodoftime.【Keywor

3、ds】Nuclearpowersteamturbine；Steamparameter；Structuredesign；Technicscharacteristic0引言全球目前共有可運營核電機組439臺，其中美國作為最大的核電開展國家，建有99臺核電機組，發(fā)電量占其電力來源的19%，而排名第二的法國建有58臺機組，核電占比到達77%，是全球?qū)穗娨蕾囎畲蟮膰?。相比之下，盡管中國核電裝機容量已達世界第四。根據(jù)十三五規(guī)劃，2021年中國運行核電裝機容量要到達5800萬千瓦，在建3000萬千瓦，而目前運行容量2831萬千瓦、在建2672萬千瓦的數(shù)字顯然還遠遠達不到要求。核電汽輪機組由于蒸汽參數(shù)低，

4、在不同的運行工況下，與常規(guī)火電汽輪機相比存在區(qū)別。也因蒸汽濕度較大，所以要對核電汽輪機組增加結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化。1核電汽輪機蒸汽參數(shù)設(shè)計核電汽輪機的主蒸汽來自于核島蒸汽發(fā)生器【1】。主蒸汽是含有一定濕度蒸汽，蒸汽濕度一般為0.2%0.4%，飽和蒸汽的參數(shù)為6.4MPa，溫度為280。相對于火電汽輪機排氣壓力接近的情況下，核電汽輪機可用焓降相當于火電汽輪機可用焓降一半左右。蒸汽參數(shù)對于核電汽輪機設(shè)計影響：1.1核電汽輪機通流局部設(shè)計級數(shù)少，減少中壓缸局部設(shè)計。1.2核電汽輪機低壓局部的體積和重量約為火電汽輪機組的2倍，設(shè)計上核電汽輪機低壓缸占汽輪機組全功率的比例較大，約為50%左右。1.3蒸汽參數(shù)特殊

5、性，核電汽輪機加工本錢增加，一般核電汽輪機組與火電汽輪機價格比約為1.3：1。如在相同出力工況下，通過核電汽輪機的主蒸汽流量比火電汽輪機的主蒸汽流量大，一般約為火電汽輪機2倍。從而核電汽輪機組的通流面積要較大于火電汽輪機組。如某核電主蒸汽流量為5810.4t/h，而火電同類型機組的主蒸汽流量為2813.7t/h。超臨界火電機組汽輪機主蒸汽壓力和溫度分別為24.36MPa、600，核電汽輪機在此工況下，主汽閥前的蒸汽壓力為6.43MPa，溫度為280，焓值為2772.4kJ/kg。對以上數(shù)據(jù)比對分析不難發(fā)現(xiàn)，核電汽輪機組參數(shù)設(shè)計與火電存在著較大不同點，不同點也影響到核電汽輪機整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計。2核

6、電汽輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1外部尺寸核電汽輪機組的蒸汽參數(shù)低、比容大【2】。通過上文數(shù)據(jù)比對，核電汽輪機在進汽管道和閥門的重量、尺寸要大很多。例如在核電汽輪機設(shè)計中，當設(shè)計輸出功率在600MW以上時，高壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計一般采用雙流道設(shè)計理念，將增加低壓缸末級葉片高度設(shè)計，以上變化比將導致低壓缸外部尺寸增大。比方：第三代核電技術(shù)AP1000常規(guī)島汽輪機采用了三個低壓缸設(shè)計見圖1，這種設(shè)計增加了凝汽器數(shù)量。因此在同等功率的火電汽輪機組，核電汽輪機組外部尺寸大于火電汽輪機。2.2增設(shè)汽水別離再熱器MSR汽水別離再熱器簡稱“MSR接收來自于高壓汽輪機的排汽濕度：11%13%，經(jīng)過別離器去除水分濕度：0.25%和

7、在1、2級加熱器的再次加熱，使進入低壓缸的蒸汽具有一定過熱度，繼續(xù)做功。因高壓缸的排汽中水分含量較大，如蒸汽未經(jīng)別離水分，直接進入低壓缸繼續(xù)做功，必然對低壓轉(zhuǎn)子的葉片發(fā)生腐蝕，降低汽輪機的效率，從而增設(shè)MSR，這樣將提高汽輪機的熱效率。主要設(shè)計由以下幾個觀點見圖2：2.2.1去除高壓汽輪機排汽中的水分；目的：防止汽輪機葉片腐蝕；方法：通過波紋板高效去除水分，濕度：將由11%13%降至0.25%2.2.2加熱蒸汽去除水分目的：提高電站效率；方法：在通過第1、2級加熱器，用于加熱汽輪機組高壓缸排汽，第1級加熱器的汽源取自高壓缸第一段抽汽，第2級加熱器的汽源取自蒸汽發(fā)生器出口主蒸汽。2.3低壓缸增加

8、除濕防水措施設(shè)計為了防止汽輪機低壓缸局部的水蝕，對核電汽輪機低壓缸的末級動葉片采用空心靜葉抽吸技術(shù)【3】，末級動葉采用堆焊防水蝕材料、電火化硬化、高頻淬火、葉片外表噴涂等措施，已防止水滴對低壓缸動葉片的腐蝕。在隔板的外環(huán)加裝疏水環(huán)或在缸體的內(nèi)壁車出疏水溝槽，使由噴嘴葉片出口撕裂下來的大水滴，在受到離心力的作用下發(fā)生徑向運動而被捕捉。多重的除濕防水措施設(shè)計，到達了有效的除濕效果，同時也降低水蝕，提高了核電汽輪機組使用壽命。3結(jié)論本文主要介紹了核電汽輪機具有蒸汽參數(shù)低、流量大、濕度大等特點【4】，通過與火電汽輪機參數(shù)設(shè)計比對，認識到核電汽輪機組蒸汽參數(shù)對于核電汽輪機整體設(shè)計影響。核電汽輪機蒸汽參數(shù)為飽和蒸汽，經(jīng)過汽輪機各缸作功后濕度增大，所以相對于火電汽輪機組，核電汽輪機從設(shè)計方面上，增加汽水別離器MSR、低壓缸增加除濕防水措施設(shè)計。隨著科技開展，核電技術(shù)的更新，核電汽輪機組的設(shè)計將不斷優(yōu)化，新的設(shè)計保障了核電汽輪機組的平安、穩(wěn)定運行?！緟⒖嘉墨I】【1】陳娟.核電汽輪機的特點及選型J.熱能動力工程，2021，254：459-4