第1章二回路水汽循環(huán)系統(tǒng)

AP1000常規(guī)島系統(tǒng)與設備任課教師：張丁旺聯(lián)系電話-mail：zhangdingwang@2/2/20231本課程共三章：二回路水汽循環(huán)系統(tǒng)汽輪發(fā)電機及輔助系統(tǒng)常規(guī)島輔助系統(tǒng)2/2/20232預備知識0.1熱力學基礎知識0.1.1工程熱力學的研究對象與任務熱力學是研究熱現(xiàn)象的一門科學,工程熱力學是熱力學的一個分支

工程熱力學的研究對象與任務為：熱能轉換成機械能的規(guī)律及方法，并尋求進行這種轉換的最有利條件(即提高轉換效率的途徑)。0.1.2工質、熱源、熱力系統(tǒng)工質實現(xiàn)熱能和機械能相互轉換的媒介物質叫做工質。熱源工質從之吸取熱能的物體叫熱源，或稱高溫熱源。工質向之排出熱能的物體叫冷源，或稱低溫熱源。

熱能動力裝置的工作可被概括成：工質從高溫熱源吸取熱能，將其中一部分轉換成為機械能而作功，并把余下的一部分傳給低溫熱源的過程。2/2/20233熱力系統(tǒng)

熱力系統(tǒng)——被人為地分割出來以作為熱力學分析的對象叫做熱力系統(tǒng)。周圍的物體統(tǒng)稱為外界。①閉口系統(tǒng)及開口系統(tǒng)：按照有無工質通過界面,熱力系統(tǒng)可以分成開口系統(tǒng)和閉口系統(tǒng).②絕熱系統(tǒng)—和外界沒有熱量傳遞的系統(tǒng)稱為絕熱系統(tǒng)(如汽輪機).狀態(tài)、狀態(tài)參數(shù)、基本狀態(tài)參數(shù)、狀態(tài)方程狀態(tài)：在某一瞬間，用以表示物質物理特性的總標志。狀態(tài)參數(shù)：在給定的狀態(tài)下，表明物理特性所用的各個量，稱為狀態(tài)參數(shù)。例如溫度、壓力、比容等。2/2/202340.1.3基本狀態(tài)參數(shù)：溫度、壓力、比容（1）溫度——溫度是表示物體冷熱程度的物理量。

溫標——測量溫度的標尺稱為溫標—國際溫標、華氏溫標(朗肯絕對溫標)

①國際溫標：即熱力學百分溫標，規(guī)定在標準氣壓下(760mmHg,0.1013MPa),水的沸點溫度與冰的融點溫度相差100℃。

攝氏溫度t：規(guī)定冰點為0℃（故沸點為100℃）

絕對溫度(熱力學溫度)T：原規(guī)定氣體分子的均方根速度為零時的溫度為絕對零度(T=0K，相當于-273.160℃)，因絕對零度實際上達不到，故國際權度會議將水的三相點(水的固、液、汽平衡共存的狀態(tài)點)作為單一基準點，并規(guī)定該點溫度為273.16K，單位“開爾文”）。三相點相當于0.01℃，因此：t=T-273.15②華氏溫標與朗肯絕對溫標(英制單位)：

華氏溫標規(guī)定在標準大氣壓下冰的融點和水的沸點分別為32oF和212oF，華氏溫度與攝氏溫度間的關系為：朗肯絕對溫標的零點與熱力學溫度的零點相同。朗肯溫標與華氏溫標之間的關系：

③溫度計：測量溫度的儀表稱為溫度計。

工程上所用溫度計種類很多。日常使用最廣泛的溫度計是水銀玻璃桿溫度計,電廠常用的溫度計除水銀溫度計外，還有熱電偶溫度計及電阻溫度計，除此之外還有用于測量高溫的輻射溫度計和光學溫度計等。2/2/20235（2）壓力p

(物理上學過的壓強，熱力學上稱壓力)

單位面積上所受到的垂直作用力稱為壓力。分子運動學說把氣體的壓力看作是分子撞擊容器壁面的平均結果。

①壓力單位：國際單位制中，壓力的單位為N/m2稱為帕斯卡(Pascal)或簡稱帕，用Pa表示。工程上因Pa太小常用兆帕(MPa)。1MPa=106Pa工程上還常用bar(暫時與國際壓力單位并用)1bar=105Pa除國際單位外，工程制常用壓力單位有：

單位液柱高度：常用mmHg，mmH2O，mH2O。p=hγ=hρg1mmHg=133.321Pa，1mmH2O=9.80665Pa1mH2O=9806.65Pa=0.0980665bar工程大氣壓(at)，1at=1kgf/cm2[千克力/(厘米)2]1at=735.6mmHg=98066.5Pa=0.0980665MPa=0.980665barata—絕對大氣壓物理大氣壓(標準大氣壓)在緯度45°海平面上常年平均氣壓，其數(shù)值為760mmHg1atm=760mmHg=1.013×105Pa=1.013bar2/2/20236②壓力測量：

傳統(tǒng)的壓力測量方法有兩種：彈簧管壓力表(工程上使用最廣)及U型管壓力表。pa表示大氣壓，待測壓力為p絕對壓力，可以想象，當待測壓力與pa相等時，測量指示必然為零，故測量壓力為實際壓力與大氣壓差值。a.

當p＞pa時，差值稱為表壓力pg，故絕對壓力p=pg+pab.當p＜pa時，pa與p的差值稱為真空(度)pv，故絕對壓力p=pa-pv.

只有絕對壓力p才代表了工質所具有的壓力，故為狀態(tài)參數(shù)。而p難以直接測得，是利用pg、pv計算得到的。2/2/20237（3）氣體比容v及密度ρ單位質量的工質所占有的容積稱為比容:v=V/m(m3/kg)

m——工質的質量(kg)；

V——m所占的容積(m3)單位容積內工質的質量稱為密度：ρ=m/V=1/v(kg/m3)

重度γ(舊工程單位)是指單位容積內工質的重量:

γ=ρg2/2/20238理想氣體與實際氣體(1)實際氣體：分子具有一定的體積，相互之間具有作用力。(2)理想氣體：認為：①分子是些彈性的、不占據(jù)體積的質點；②分子相互之間沒有作用力。理想氣體是一種實際上不存在的假想氣體。理想氣體實質上是實際氣體的壓力p→0,v→∞時的極限狀態(tài)之氣體。(3)自然界中實際存在的氣體,在通常溫度(≮-20℃)和壓力(≯20MPa)下,大多接近理想氣體之條件。如H2、N2、O2、CO、

CO2、空氣及煙氣等。在熱工計算中，一般的氣體都可當作理想氣體看待，而水蒸汽則要看它所處的狀態(tài)——熱動力裝置中壓力很高，離飽和狀態(tài)不遠，不能當作理想氣體；而對于燃氣中的水分和大氣中的水分，可以作為理想氣體看待。2/2/20239氣體的狀態(tài)方程

經(jīng)驗表明：狀態(tài)參數(shù)并不是互不相關的。對于氣體，兩個狀態(tài)參數(shù)確定后，狀態(tài)就定了，其他狀態(tài)參數(shù)也就確定了，用數(shù)字式表示(即狀態(tài)方程)為：用隱函數(shù)可表示為：理想氣體的狀態(tài)方程式中R—氣體常數(shù)

R=R/=8410/[J/(kg?K)]

R為通用氣體常數(shù)=8410J/(kmol?K)

為氣體分子量:對水蒸汽=18.016，R=461.26[J/(kg?K)]2/2/2023100.1.4其它狀態(tài)參數(shù)

內能熱運動：物體內部的分子、原子等粒子在不停的運動著,這種運動叫做熱運動。內能：內能包括內動能和內勢能。物體因熱運動而具有的能量叫做內熱能(內動能)；內勢能由分子之間的作用力引起，因此與分子間的平均距離有關。內能是狀態(tài)參數(shù)：

分子運動學說指出，物體內部分子的均方根速度只是溫度的函數(shù)，因此，內動能只是溫度的函數(shù)。由于分子之間有作用力存在，欲使它們彼此之間的平均距離加大，就必須作內功，使分子間具有的內勢能增大。因此，內勢能與分子間的距離有關，也就是與工質的比容v大小有關。故

u表示1kg工質具有的內能。單位：J/kg；kJ/kg2/2/202311焓h膨脹功及在p-v圖上的表示設氣缸中盛有1kg氣體，進行一平衡過程。缸內裝有一可移動的無摩擦的活塞。其面積為A，某瞬間缸內壓力為p，作用于活塞上的外力為F′，當活塞移動dx時(平衡過程，故工質對活塞的力為F應與F′相等)，工質反抗外力所作的膨脹(容積增大)功為：dw=F·dx。因為是平衡狀態(tài)(可逆,無摩擦),F=p·A。所以，dw=p·A

dx=p·dv——膨脹功從狀態(tài)1變到狀態(tài)2時，整個膨脹過程所作的功為：即：工質在可逆過程中所作的膨脹功可用p-v圖上過程曲線下的面積表示。

2/2/202312推動功(流動功)研究對象：C缸。A-C缸活塞面積;Δs-C缸活塞位移。所作功W=p·A·Δs=pV=mpv(J)

m——進入C缸的工質質量。1kg工質的推動功：w=p·v(J/kg)

推動功只有在工質移動位置時才起作用。工質在移動時總是從后面獲得推動功，而對前面作出推動功，即使沒有活塞存在時也一樣。工質作推動功時沒有熱力狀態(tài)的變化。

2/2/202313焓h在大多數(shù)熱力設備中，工質總是離不開流動的，因而內能(u)和推動功(pv)經(jīng)常是相伴出現(xiàn)，或者說它們常常以組合形式出現(xiàn)。因u、p、v都是狀態(tài)參數(shù)，故其和u+pv也必然僅僅取決于工質的熱力狀態(tài)，也是一個狀態(tài)參數(shù)。定義：焓：h=u+pv。焓有時也叫比焓(J/kg或kJ/kg)

mkg工質的總焓用符號H表示：H=mh=U+pV(J或kJ)系統(tǒng)中若引進1kg工質，則存在于其內部的能量u隨著便帶進系統(tǒng)，同時還把從后面獲得的推動功pv也帶了進來，故系統(tǒng)獲得的總能量為u+pv=h，工質流出系統(tǒng)時的情況相同。理想氣體的焓其中定壓比熱式中k—等熵指數(shù)。對于過熱蒸汽k=1.3；對干飽和蒸汽k=1.135;對濕蒸汽k=1.035+0.1x，x表示膨脹過程初態(tài)蒸汽干度2/2/202314熵及熱量在溫熵圖(T-s)上的表示：熵s

熵的定義：熵的增量等于系統(tǒng)在可逆過程中從外界吸入的熱量除以傳熱時的絕對溫度所得的商。即：ds=dq/T

s—熵[J/(kg·K)或kJ/(kg·K)]；T—絕對溫度(K)；

dq—1kg工質在可逆過程中吸收的熱量(J/kg或kJ/kg)

熵的含義：功和熱都是能量在傳遞過程中的量度,且可互相轉換,只是傳遞的方式不同而已。對此:dw=pdv及dq=Tdsq和w相對應，是過程中傳遞的能量。

T和p相對應，是促使能量傳遞的動力。

s和v相對應，它們標志著能量傳遞過程可否進行。沒有v的改變(dv=0)就沒有作功(dw=0)，沒有s的改變(ds=0)就沒有傳熱(dq=0)。

工程熱力學規(guī)定向工質傳入熱量為正,工質對外放熱為負。所以:吸熱，ds>0(因dq>0)，熵增加；放熱，ds<0熵減少。2/2/202315熱量在溫熵圖(T-s)上的表示熱力學上可以證明：熵是一個狀態(tài)參數(shù)，它的物理意義比較抽象，不能直接測量，但用它來分析研究許多熱工問題具有很大的實用意義。

T-s圖上的每一點表示一個平衡狀態(tài)，每一條連續(xù)曲線表示一個可逆過程，而過程線下面的面積則可以表示過程中所吸入或放出的熱量。2/2/2023160.1.5熱力過程過程過程(又稱熱力過程或狀態(tài)變化過程)—工質狀態(tài)按某種規(guī)律連續(xù)進行變化的經(jīng)歷。實際熱動力設備中的各種過程較為復雜,工程熱力學上根據(jù)他們的特征將其近似的概括為幾種典型的可逆過程—定容、定壓、定溫、絕熱過程等定容過程定容過程就是在狀態(tài)變化中氣體的容積保持不變的過程。過程特征方程為：v=定值，即dv=0(1)過程方程：由pv=RT及v=定值得：

p/T=R/v=常數(shù)

(2)初終參數(shù)間的關系：

p2/T2=p1/T1或p2/p1=T2/T1(正比關系)(3)膨脹功：dw=pdv=0(∵dv=0)

即wv=0

dq=du+dw，∴qv=Δu(熱量變化等于內能變化)2/2/202317定壓過程在狀態(tài)變化中氣體的壓力保持不變的過程稱為定壓過程。過程特征方程為：p=定值，即dp=0(1)過程方程：由pv=RT及p=const得：v/T=R/p=常數(shù)(2)初終參數(shù)間的關系：v2/T2=v1/T1或v2/v1=T2/T1(正比關系)(3)膨脹功：定溫過程在狀態(tài)變化中保持壓力不變的過程稱為定溫過程。過程特征方程為：T=定值，即dT=0(1)過程方程：pv=RT=const(2)初終參數(shù)間的關系：

p2v2=p1v1或p2/p1=v1/v2(反比關系)(3)膨脹功：2/2/202318等熵過程(絕熱過程)在狀態(tài)變化中與外界沒有熱量交換的過程稱為絕熱過程。過程特征方程為：dq=0(1)過程方程：即：絕熱過程的膨脹功等于內能的減小，技術功等于焓的減少。絕熱過程焓的減少叫做絕熱焓降或簡稱焓降，故通常說絕熱過程的技術功等于焓降。因此，k稱為等熵指數(shù)或絕熱指數(shù)。(2)初終參數(shù)間的關系：p2v2k=p1v1k(3)由熱力學第一定律q=Δu+w可知，膨脹功：w=-Δu=cv(t1-

t2)同樣，由熱力學第一定律q=Δh+wt可知2/2/2023190.2水蒸汽性質在熱力發(fā)動機中用作工質的水蒸汽距液態(tài)不遠，故不能當作理想氣體看待。其物理性質較理想氣體復雜得多，不能用簡單的數(shù)學式子表達出來。故在工程計算中不再能用純數(shù)學的方法計算。而只能利用科學家們多年辛勤勞動所得出的數(shù)據(jù)表以及據(jù)此繪制的T-s圖和h-s圖進行計算。

0.2.1水的定壓加熱、氣化和過熱

工業(yè)上用的水蒸汽都是在各種鍋爐中定壓或接近定壓下加熱生成的。為便于了解水蒸汽的熱力性質，先分析一個水的定壓加熱、汽化和過熱的簡單試驗。

如圖所示：假定汽缸內盛有1kg溫度為0℃的水，水面上有一無摩擦的活塞，活塞上置一重物，二者及大氣壓力施加于水平面的總壓力為p0，可以認為水的比容v0≈0.001m3/kg。2/2/202320尚未達到沸騰狀態(tài)的表明，在一定壓力下，沸騰只能在某一相應的溫度下發(fā)生。這一溫度稱之為“飽和溫度”,以符號ts來表示。水的飽和溫度隨著水面上所受的壓力而變,此壓力越高,飽和溫度也就越高；一定的飽和溫度也有一定的壓力(稱之為“飽和壓力”，以ps來表示)與之相對應，即ps和ts二者互成單值函數(shù)關系。剛到達沸騰狀態(tài)的水叫做飽和水(規(guī)定以“′”標志飽和水的參數(shù),如比容v′,焓h′)。隨著熱能的繼續(xù)加入，水將逐漸汽化而產(chǎn)生水蒸汽，在此定壓汽化過程中溫度始終保持為飽和溫度ts，而比容則大為增加。此時汽缸中飽和水與飽和蒸汽兩相并存。這種狀態(tài)稱之為“濕飽和蒸汽”或簡稱“濕蒸汽”。其比容用vx表示。繼續(xù)加熱，水將繼續(xù)汽化，直至汽缸中最后一滴水完全變?yōu)樗羝麜r，溫度仍為ts，此時的水蒸汽叫做“干飽和蒸汽”或簡稱“干蒸汽(規(guī)定以“"”標志干飽和蒸汽的參數(shù),如比容v",焓h")。如再加熱,水蒸汽的溫度將升高而超過飽和溫度ts,比容也將繼續(xù)增大。這種水蒸汽叫做“過熱蒸汽”,高出ts的度數(shù)稱之為“過熱度”。水稱為“過冷水”或“未飽和水”。對汽缸加熱時，水的溫度漸漸升高，v也隨著略有增大。當溫度升高到某一定值時，液態(tài)水的內部開始產(chǎn)生汽泡，這種現(xiàn)象稱之為“沸騰”。實驗2/2/2023210.2.2定壓加熱在p-v圖及T-s圖上的表示(2)汽化潛熱r：

T-s圖上a′—a"下的面積表示汽化過程加入的全部熱量，稱為蒸發(fā)(汽化)潛熱：r=h"-h′

因加熱時未見溫度升高，故稱之為“潛熱”。(3)壓力對各特殊狀態(tài)點的影響

①初始點b在p-v圖上與點a在同一垂線上，T-s圖上a、b為同一點(因水是不可壓縮的，比容v接近為T的一元函數(shù)，0℃時v0≈0.001m3/kg)。②點b′為飽和水狀態(tài)，稍靠右。(因隨著壓力的提高，水的汽化將在較高溫度下進行，故比容有所增加)③點b"為干飽和蒸汽狀態(tài)點，比a"靠左。(由于壓力提高，水的汽化潛熱明顯減少，干飽和蒸汽的比容也將明顯減少)

(1)定壓下水蒸汽的形成過程可用p-v圖及T-s圖表示如下：①點a—0℃水的狀態(tài)；②點a′—飽和水狀態(tài)；

a—a′過冷水的余熱過程③點ax—某種汽水混合比的濕蒸汽，向右側汽量增多。x表示“干度”；④點a"—干飽和蒸汽狀態(tài)；

a′—a"水的定壓汽化過程⑤點d—過熱蒸汽狀態(tài)。

a"—d蒸汽的過熱過程2/2/202322(4)飽和水線、干蒸汽線及臨界狀態(tài)點水的臨界參數(shù)為：tc=374.15℃;pc=22.129MPa;vc=0.00326m3/kg。

飽和水線Mc與干飽和蒸汽線Nc把整個p-v圖及T-s圖都劃分為三個區(qū)域：

“過冷水”(“未飽和水”)區(qū)域；“濕蒸汽”區(qū)域；“過熱蒸汽”區(qū)域。依次提高壓力進行試驗，可以得出：①飽和水各點a′、b′、…連線Mc向右傾斜，Mc為飽和水線x=0；②干蒸汽點a"、b"…連線Nc向左傾斜，Nc為干蒸汽線x=1；③臨界點：由圖可見，隨著壓力的提高v"-v′(s"-s′)逐漸減小，亦即飽和水狀態(tài)曲線與干飽和蒸汽狀態(tài)曲線逐漸靠攏。當壓力提高到某一(臨界)壓力時，Mc與Nc兩曲線匯于一點—c點，此點稱為“臨界點”。在此特殊狀態(tài)點上，飽和水與飽和蒸汽之間的明顯差別已不復存在。2/2/202323(5)水蒸汽的焓熵圖(h-s圖)工程中常求：定壓加熱過程,絕熱流動過程及絕熱壓縮、膨脹過程的功或熱，其中用得最多的是焓。對絕熱過程要求等熵變化、表上查值很繁.圖中有定容線(v=定值)、濕區(qū)有定干度線(x=定值)、定壓線和定溫線(在濕區(qū)重合、過熱區(qū)分開)。

即：定壓線上的斜率等于當?shù)氐臏囟?，所以，濕區(qū)定壓線為直線，過熱區(qū)向右擴散。

還可看出：離x=1線愈遠，定溫線愈近水平，說明過熱度越大，焓越趨于溫度的單值函數(shù)——接近理想氣體。

2/2/2023240.3動力裝置的基本循環(huán)熱能可以轉化成機械能，但任何一個過程都不可能連續(xù)不斷地作功，因為工質的狀態(tài)最終將變化到不適宜作功的程度。如等溫度膨脹、絕熱膨脹、工質的p將降到不能作功的程度(p=pa)，又如等壓膨脹作功時(需不斷加熱)，溫度又將升高到材料不能容許的程度。因此，為使連續(xù)作功成為可能，須在工質膨脹作功之后，經(jīng)歷某種壓縮過程使它回復到原來的狀態(tài)，以便重復進行膨脹作功過程。使工質經(jīng)過一系列的狀態(tài)變化，重新回復到原來狀態(tài)的全部過程叫做一個循環(huán)。2/2/2023250.3.1卡諾循環(huán)由兩個定溫過程和兩個絕熱過程組成。循環(huán)熱效率為ηt=(q1-q2)/q1

由T-s圖知：q1=T1(s2-s1)及q2=T2(s3-s4)。而s2-s1=s3-s4,所以

重要結論：

①卡諾循環(huán)為熱力學第二定律的確立奠定了基礎：因為T1→∞和T2→0都是不可能的，故卡諾循環(huán)的熱效率只能小于1。這就是說在循環(huán)發(fā)動機中不可能將全部熱能轉變成機械能。

②為如何提高循環(huán)熱效率指出了方向：卡諾循環(huán)的熱效率決定于高溫熱源和低溫熱源的溫度。提高T1和降低T2皆可提高其熱效率。2/2/202326③為實際熱力循環(huán)的改善確立了努力的目標制冷系數(shù)：熱泵系數(shù)：可以證明：在給定的溫度界限內，所有動力循環(huán)中以卡諾循環(huán)的熱效率為最高。

④為任意可逆循環(huán)的分析提供了簡便的方法提出了廣義(等價)卡諾循環(huán)的概念：對任意的可逆循環(huán)，可以用平均吸熱溫度和平均放熱溫度代替卡諾循環(huán)的吸熱溫度和平均放熱溫度。其熱效率為、

分別為平均吸熱溫度和平均放熱溫度平均放熱(吸熱)溫度的求法：用過程吸(放)熱量除以熵增量。2/2/2023270.3.2朗肯循環(huán)卡諾循環(huán)與實際循環(huán)

盡管卡諾循環(huán)在熱力學理論方面具有重大意義，但迄今為止，工程仍不能造出完全按卡諾循環(huán)工作的熱機。這是因為：

①以理想氣體為工質的循環(huán)難以實現(xiàn)定溫加熱和定溫放熱，過熱蒸汽實現(xiàn)定溫過程也是困難的；②對于采用飽和水蒸汽為工質的循環(huán)，雖說水的汽化和凝結過程在壓力不變時可以實現(xiàn)等溫吸熱和放熱，原理上是可以實現(xiàn)卡諾循環(huán)的，如下圖中的1-2-3′-4′-1。但該循環(huán)吸熱溫度低使循環(huán)效率低，常規(guī)電站并不采用。

③即使是多采用飽和蒸汽的核電站仍不能采用卡諾循環(huán)。原因之一是在絕熱膨脹終點蒸汽濕度太大，汽輪機無法安全運行。二是在凝結放熱終了時，濕蒸汽比容很大，壓縮濕蒸汽會給泵的設計和制造帶來難以克服的困難。

2/2/202328朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)所需設備及過程

朗肯循環(huán)所需設備：蒸汽發(fā)生器(鍋爐)、汽輪機、凝汽器及給水泵。

1-2

蒸汽在汽輪機中絕熱膨脹：wt=h1-h22-3

乏汽在冷凝器中定壓放熱過程:q2=h2-h3,h3為乏汽壓力p2所對應的飽和水焓

3-4

凝結水在給水泵中的絕熱壓縮過程：wp=h4-h3≈v3(p4-p3)[因內能近似不變]4-4'-1過冷水在蒸汽發(fā)生器(鍋爐)中的加熱汽化(及過熱)過程：q1=h1-h4

現(xiàn)代蒸汽輪機發(fā)電廠所采用的各種較復雜的熱力系統(tǒng)都是在朗肯循環(huán)的基礎上予以改進而得出的。飽和蒸汽朗肯循環(huán)(圖中的1-2-3-4-4'-1)與卡諾循環(huán)(圖中的1-2-3'-4'-1)的主要不同在于，將排汽全部凝結成水。顯然，水的升壓要比汽水混合物容易的多。2/2/2023290.3.3提高蒸汽動力循環(huán)熱效率途徑

提高蒸汽動力循環(huán)熱經(jīng)濟性的關鍵是減少冷源熱損失。其主要途徑有：①提高蒸汽初參數(shù)；②降低蒸汽終參數(shù)；③蒸汽中間再過熱(簡稱再熱);④給水回熱加熱(簡稱回熱)

⑴提高蒸汽初參數(shù)

提高p0/t0可以增加單位工質的作功能力，但汽輪機絕對內效率ηi=ηtηri卻不一定能提高。提高t0ηt=1-

。當p0和pc一定時，↑t0可以↑

，因而可↑ηt；t0的↑可使v0和xc均增大，↓高壓段δhl，δhδ;↓低壓段δhx，使ηri↑。t0的提高受到冶金技術所能提供的耐高溫鋼材性能及價格的限制前蘇聯(lián)有機組的初溫高達665℃，世界上一度也曾采用較高溫度，但因需要奧氏鋼體，現(xiàn)普遍將初溫降低至540℃左右。2/2/202330提高p0純凝汽，當t0和pc一定時，p0提高，ηt先↑后↓；工程t0范圍p0↑ηt↑p0的提高可使v0和xc均減小，↑高壓段δhl,δhδ;↑低壓段δhx,使ηri↓，影響比初溫大。且xc的減小(沖蝕嚴重)還會威脅汽輪機的安全。另外,↑p0將對材料的要求提高,或要增加管壁及缸壁的厚度.單純提高p0是不利的，應與↑t0相配合。提高p0使ηt↑但卻使ηri↓，只有在提高p0使ηt↑＞ηri↓時才有利。工程上采用高參數(shù)配大容量并配以再熱的辦法來抑制其不利影響。

2/2/202331⑵降低蒸汽終參數(shù)

ηt=1-

?！齪c可以↓

，使冷源損失減小，因而可提高ηt;

ηt與tc之間的關系接近是線性的。對高壓凝汽式汽輪機，排汽溫度tc每降低10℃，ηt將增加約3.5%

↓pc使蒸汽的理想焓降(即理想比內功)也隨之增加；↓pc使ηri↓。因為，若末級排汽面積一定，越低則排汽比容越大，故排汽余速損失越大；降低tc受環(huán)境溫度(冷卻水溫)、冷卻水溫升以及傳熱端差的限制。總體來說，降低蒸汽終參數(shù)可以使汽輪機絕對內效率和蒸汽的理想比內功提高。

2/2/202332⑶蒸汽中間再熱

常規(guī)電站再熱循環(huán)采用再熱的原始目的是在提高蒸汽初壓時減小排汽濕度(1-xc)，以保證汽輪機安全運行。但再熱參數(shù)選擇合適時，采用再熱還可提高機組的熱經(jīng)濟性。一次再熱最佳再熱壓力(18%~20%)p0。采用煙氣再熱時，一次再熱實際可提高熱經(jīng)濟性5%~6%。對于超超臨界壓力機組，經(jīng)過技術經(jīng)濟比較后可以采用兩次再熱，兩次再熱較一次再熱又可提高熱經(jīng)濟性2%左右。2/2/202333PWR再熱循環(huán)壓水堆核電廠采用再熱的主要目的是提高低壓缸的排汽干度，使排汽濕度在汽輪機安全運行所允許的范圍內。

若不采取任何措施，排汽濕度將達30%左右；設置汽水分離器和去濕裝置后，排汽濕度仍可達20%左右(膨脹線A)；若再采用再熱，蒸汽被加熱至過熱，排汽濕度約為11%左右(膨脹線B)。去濕再熱器可只采用新蒸汽再熱，也可采用高壓缸抽汽和新蒸汽兩段再熱的方法。從熱力學的角度看，不論采用一段再熱還是兩段再熱，都只會使熱效率降低。然而由于低壓缸進汽的過熱使?jié)衿麚p失大大減小，去濕再熱的總效果是機組熱效率得以提高。再熱壓力以高低壓缸排汽濕度基本相等選?。?12%~15%)p0。一般講，只用新蒸汽再熱可使經(jīng)濟性提高1.5%~2%，采用兩段再熱可提高經(jīng)濟性1.8%~2.5%。2/2/202334無再熱高參數(shù)機組原則性熱力系統(tǒng)2/2/2023350.4核能發(fā)電技術簡介0.4.1核電廠的電能生產(chǎn)過程——以壓水堆核電站為例2/2/202336能量轉換過程①核燃料在反應堆中發(fā)生受控裂變，核能以裂變碎片的動能等形式釋放出來，并最終轉化為熱能，傳給包殼外流動的載熱劑；②載熱劑將熱能帶出堆芯，至蒸汽發(fā)生器內傳遞給二次側工質水,使其成為高壓飽和蒸汽；③飽和蒸汽在汽輪機中逐級膨脹作功(或部分作為汽水分離再熱的熱源)，將熱能轉變?yōu)閯幽埽⑥D換成機械能；④發(fā)電機將汽輪機傳送來的機械能轉化為電能。2/2/2023370.4.2壓水堆核電站系統(tǒng)組成2/2/2023380.4.3壓水堆核電站的常規(guī)島系統(tǒng)常規(guī)島可分為汽輪機回路、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)三部分。汽輪機回路也可稱為二回路，它是由汽輪機、汽水分離再熱器、凝汽器、凝結水泵、主給水泵、回熱加熱器和除氧器等與蒸汽發(fā)生器二次側組成的封閉的汽水循環(huán)回路。這個循環(huán)回路的流程原理與火力發(fā)電廠的流程原理基本相同，只是由核島部分的蒸汽發(fā)生器代替了火力發(fā)電廠的蒸汽鍋爐。同火力發(fā)電廠使用的過熱蒸汽相比，蒸汽發(fā)生器出口的蒸汽為飽和蒸汽，熱力參數(shù)低，作功能力差，因此核電汽輪機的體積比火電汽輪機的體積大，在本體疏水和蒸汽除濕等方面都要采取相應的必要措施，以防止?jié)裾羝臎_蝕。由于高缸排汽含水分較多，在高低壓缸間設有汽水分離再熱器。為提高汽輪發(fā)電機組的綜合熱效率，大亞灣核電站采用了兩臺并列的容量各為50%的汽動給水泵為蒸汽發(fā)生器提供給水，另有一臺容量為50%的電動給水泵備用。核電廠二回路系統(tǒng)構成封閉的熱力循環(huán)，作為蒸汽和動力轉換系統(tǒng)。在核電廠正常運行期間，二回路系統(tǒng)工作的可靠性直接影響到核電廠技術經(jīng)濟指標。從安全角度講，二回路將反應堆衰變熱帶走，為了保證反應堆的安全，二回路設置了一系列系統(tǒng)和設施，保障一回路熱量排出，如主蒸汽旁路系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器輔助給水系統(tǒng)、蒸汽排放系統(tǒng)、主蒸汽管道上的卸壓閥及安全閥等就是為此設置的。二回路系統(tǒng)可以控制來自一回路泄漏的放射性水平、能提供有效的探測放射性漏入系統(tǒng)的手段和隔離泄漏的方法。2/2/2023390.5汽輪機基本工作原理及分類1.狀態(tài)及過程方程式0.5.1基本方程式——熱力學及流體力學的一些基本公式理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的定壓比熱式中k—等熵指數(shù)。對于過熱蒸汽k=1.3；對干飽和蒸汽k=1.135;對濕蒸汽k=1.035+0.1x，x表示膨脹過程初態(tài)蒸汽干度

R—氣體常數(shù)。R=R/=8410/[J/(kg?K)]

R為通用氣體常數(shù)=8410J/(kmol?K)，為氣體分子量。對水蒸汽=18.016，R=461.26[J/(kg?K)]。理想氣體的焓等熵膨脹過程方程2/2/2023402.連續(xù)性方程

即質量平衡方程:連續(xù)性方程的微分形式:表明了穩(wěn)定流動中通流截面與汽流速度及蒸汽比容之間的變化關系——蒸汽流動變化與作用于流體上的力的關系式?對等熵流動，R=0，則式中負號說明在無損失的流動過程中，壓力和速度的變化方向相反3.運動方程式

微元段上的力:壓力p及阻力dR，重力垂直流動方向，在運動方向上的分量為零或2/2/2023414.能量方程式對于穩(wěn)定流動，進入系統(tǒng)的能量必然等于離開系統(tǒng)的能量。若忽略汽流進出系統(tǒng)的勢能變化，則系統(tǒng)的能量方程可寫為：研究氣體的流動經(jīng)常用到臨界概念，因此必須首先給出音速表達式。音速實際上就是壓力波的傳播速度。根據(jù)小壓力擾動理論，音速a可以表示為：將等熵過程微分方程式

M=1時的氣流狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)，此時氣流速度c稱為臨界速度ccr，參數(shù)都稱為臨界參數(shù)，如pcr，vcr等。5.音速與馬赫數(shù)

代入上式得

音速標志了工質可壓縮性的大小，是流體的一個狀態(tài)參數(shù)

對理想氣體，k=cp/cv只是溫度的函數(shù)，故音速也只是溫度的函數(shù)流體的速度c與當?shù)匾羲賏的比值叫作馬赫數(shù)M。即2/2/2023420.5.2促使流動變化的條件1.力學條件(速度變化與壓力變化之關系)

由運動方程式有，故由運動方程式知：在氣體流動中，如果流速是增加的，則壓力必然降低，如果壓力升高，則流速必然降低。

2.幾何條件(截面變化與流速之間的關系)代入連續(xù)性方程有可見，c↑時A應擴大還是縮小取決于M?1?①當M<1(亞音速)，即c<a時，dA與dc符號相反。膨脹(c↑):面積應漸縮.②當M>1(超音速)，即c>a時，dA與dc符號相同。膨脹(c↑):面積應漸擴.③若要使汽流從亞音速變?yōu)槌羲?，噴管的形狀應先漸縮—再漸擴[稱為縮放噴嘴或拉伐爾(Delaval)噴嘴]。當M=1，即c=a時，稱為臨界。dA=0，最小截面。由等熵過程分方程式有因此，速度的變化需兩個條件：①壓差—力學條件；②通道形狀變化—幾何條件2/2/2023430.5.3汽輪機基本工作原理及級的概念

汽輪機是利用蒸汽的熱能來作功的旋轉機械，因此它的工作原理是基于熱能轉換為機械能的理論。級——噴嘴和與其配合的動葉柵所構成的汽輪機基本作功單元。

單級汽輪機與多級汽輪機2/2/202344汽輪發(fā)電機組設備布置立面圖2/2/202345汽輪機高壓缸2/2/202346HY常規(guī)島熱力系統(tǒng)圖總圖2/2/202347第1章二回路汽水循環(huán)1.1主蒸汽系統(tǒng)MSS1.2汽水分離再熱器系統(tǒng)SRS1.3凝結水系統(tǒng)CDS1.4主給水系統(tǒng)MFWS1.5凝結水精處理系統(tǒng)CPS2/2/2023481.1主蒸汽系統(tǒng)（MSS）系統(tǒng)功能系統(tǒng)描述主要設備2/2/2023491）安全相關功能無。2）其他非安全相關功能主蒸汽系統(tǒng)將主蒸汽輸送至汽輪機高壓缸，在旁排運行時將主蒸汽排至凝汽器，向低壓加熱器、高壓加熱器、除氧器提供抽汽。該系統(tǒng)執(zhí)行以下非安全功能：（1）輸送主蒸汽主蒸汽系統(tǒng)向汽輪機系統(tǒng)(MTS)、輔助蒸汽系統(tǒng)(ASS)、汽機軸封系統(tǒng)(GSS)提供蒸汽，向汽水分離再熱器(MSR)提供再熱蒸汽。（2）汽輪機旁排

在汽輪機不可用時，通過旁排閥將蒸汽排放至凝汽器。（3）輸送汽輪機抽汽（一般來說，MSS通常不包括抽汽系統(tǒng)）正常運行期間，從汽輪機的不同級中抽出部分蒸汽，用以加熱凝結水和給水，達到回熱的目的。（4）汽輪機保護（防進水、防超速）主蒸汽系統(tǒng)必須避免3號、4號低壓加熱器和6號、7號高壓加熱器、除氧器的水倒流入汽輪機，引起水擊；需防止3號、4號低壓加熱器和6號、7號高壓加熱器、除氧器中的飽和蒸汽在瞬態(tài)工況條件進入汽機，減少瞬態(tài)工況時傳遞至汽輪機的能量，從而防止汽輪機超速。1.1.1系統(tǒng)功能2/2/2023501.1.2系統(tǒng)描述

主蒸汽系統(tǒng)主要由管道、閥門和相關儀表組成。主蒸汽系統(tǒng)管道和部件主要布置于汽機房內，包括從蒸汽發(fā)生器出口到主汽閥之間的主蒸汽管道以及與連接到汽輪機上的主蒸汽管道相連的設備和管道。主蒸汽系統(tǒng)與蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)(核島)的分界在核島的輔助廠房外墻處；旁排與凝汽器設計分界在凝汽器入口處；抽汽系統(tǒng)設計分界自各級抽汽逆止閥至對應各級加熱器、除氧器入口處；主蒸汽系統(tǒng)至MSR二級加熱器、軸封系統(tǒng)設計分界至各設備接口。2/2/2023511.1.2高壓蒸汽系統(tǒng)2/2/2023521.1.2再熱蒸汽系統(tǒng)2/2/202353主蒸汽輸送在電力生產(chǎn)過程中，主蒸汽系統(tǒng)將來自蒸汽發(fā)生器的蒸汽送至主汽輪機系統(tǒng)(MTS)。當主汽輪機系統(tǒng)不可用時，通過旁排系統(tǒng)直接排至凝汽器。

兩條DNl050主蒸汽管道與相對應蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)主蒸汽管道相連接，將主蒸汽輸送至靠近高壓缸的主蒸汽母管。從該母管通過四根獨立的蒸汽管道、四組主汽閥聯(lián)合組件向高壓缸供汽。主汽閥聯(lián)合組件是主汽輪機系統(tǒng)的組成部分。從主蒸汽母管接出兩路支管向MSR二級再熱器管束供再熱蒸汽。當主蒸汽隔離信號觸發(fā)，隔離MSR再熱管束的加蒸汽時，汽動隔離閥（V1001A&B）關閉。調節(jié)閥（V1004A&B）用來調節(jié)再熱蒸汽供應管線中蒸汽的流量。正常運行時，蒸汽通過電動隔離閥（V1002A&B）流入MSR的二級再熱器。2/2/202354向輔助蒸汽系統(tǒng)供汽從主蒸汽管道接一路支管至輔助蒸汽系統(tǒng)(ASS)，為輔助蒸汽系統(tǒng)提供蒸汽。在下列情況下，輔助蒸汽系統(tǒng)采用主蒸汽來汽作為供汽汽源：機組啟動過程中，主蒸汽參數(shù)達到要求后可以作為輔助鍋爐輔汽汽源的補充。汽機跳閘后采用主蒸汽供汽維持除氧器壓力。由于高壓缸排汽（？）參數(shù)與輔助蒸汽系統(tǒng)參數(shù)接近，因此從該級抽汽管道接出一路支管作為輔助蒸汽母管暖管汽源。保持輔助蒸汽系統(tǒng)母管在適當?shù)臏囟龋梢詼p小汽輪機跳閘后輔助蒸汽汽源自動切換到主蒸汽送汽時帶來的熱沖擊。輔助蒸汽系統(tǒng)向除氧器供汽，在啟動過程中為除氧器預熱凝結水。在汽機跳閘后，主蒸汽通過輔助蒸汽的這條管道向除氧器提供加熱蒸汽。2/2/202355向汽機軸封供汽主蒸汽母管接一路支管為汽輪機軸封系統(tǒng)(GSS)供汽。輔助蒸汽系統(tǒng)在機組啟動過程中向汽輪機軸封提供蒸汽．機組啟動后，隨著負荷上升軸封汽源從輔助蒸汽切換至主蒸汽供汽。

主蒸汽至軸封供汽支管設置電動閥(V1008)，在軸封不采用主蒸汽作為汽源時將主蒸汽與軸封系統(tǒng)隔離。2/2/202356輸送汽輪機抽汽抽汽管道的范圍從汽輪機抽汽口至各級高、低壓加熱器及除氧器殼體入口。本機組采用七級回熱加熱器系統(tǒng)，2高+4低+1除氧器。各級加熱器由汽機的抽汽進行加熱。7號高加(FWS-ME-07A&B)和6號高加(FWS-ME-06A&B)的加熱蒸汽來自高壓缸，分別為2段和3段抽汽(1段抽汽供MSR一級再熱用汽)。來自冷再熱管道的4段抽汽向除氧器(CDS-ME-05)提供蒸汽。

第5~8段抽汽來自低壓缸，并分別向4號(CDS-ME-04A&B)、3號(CDS-ME-03A&B)、2號(CDS-ME-02A&B&C)和1號低壓加熱器(CDS-ME-01A&B&C)提供蒸汽。1號和2號低加位于凝汽器喉部。1號低壓加熱器有4條抽汽管線，2號低壓加熱器有2條抽汽管線。供熱水加熱系統(tǒng)(VYS)蒸汽支管自去除氧器的4段抽汽管接出。在熱水加熱系統(tǒng)不運行時或輔助蒸汽用作熱水加熱系統(tǒng)的汽源時，通過管道上的電動閥(V3171)將抽汽與VYS隔離，同時氣動逆止閥(V3172)聯(lián)鎖關閉，防止VYS蒸汽倒流進入抽汽管道，汽輪機跳閘時(V3171)聯(lián)鎖關閉。2/2/202357汽輪機旁排系統(tǒng)1）旁排系統(tǒng)的功能汽輪機旁排系統(tǒng)能夠將蒸汽發(fā)生器來的蒸汽排放至凝汽器，將系統(tǒng)能量通過冷卻水排至大氣，從而最大程度地減少機組啟動、熱停機、機組冷卻階段及負荷發(fā)生階躍變化時對反應堆冷卻劑系統(tǒng)的影響。系統(tǒng)設置六只汽輪機旁排閥，當機組處于額定負荷時所對應的主蒸汽壓力下，可將40%額定主蒸汽流量直接排放至凝汽器。在機組負荷迅速大幅度降低時，旁排系統(tǒng)將多余蒸汽排放至凝汽器，不會引起汽機跳閘。在反應堆從100%功率跳堆、機組甩100%負荷或汽輪機從100%功率跳閘而反應堆未跳堆時，旁排系統(tǒng)及反應堆控制系統(tǒng)協(xié)調工作防止蒸汽發(fā)生器和主蒸汽系統(tǒng)超壓，從而降低了主蒸汽安全閥、動力泄壓閥和穩(wěn)壓器安全閥動作的可能性。汽機旁排系統(tǒng)還可用于機組啟動過程中蒸汽發(fā)生器的升負荷。該系統(tǒng)也可以用于機組停運，從而降低了對于實現(xiàn)相關功能的安全系統(tǒng)的依賴。2/2/2023582）不同負荷變化時的功率控制方式

當機組階躍負荷變化不大于10%或機組負荷變化率不大于每分鐘5%時，旁排系統(tǒng)不動作。機組總的負荷變化由NSSS(反應堆的核蒸汽供應系統(tǒng))的反應堆功率控制系統(tǒng)、穩(wěn)壓器液位和壓力控制系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)來控制。對于大于10%但小于50%的機組甩負荷或汽輪機從50%負荷以下停機時，汽輪機旁排系統(tǒng)協(xié)同NSSS控制系統(tǒng)動作來滿足機組負荷變化的要求。

對于大于50%的甩負荷，快速降負荷系統(tǒng)、汽輪機旁排系統(tǒng)和NSSS控制系統(tǒng)共同動作以滿足機組功率變化的要求?？焖俳地摵上到y(tǒng)可迅速降低反應堆功率至汽機旁排系統(tǒng)和凝汽器能夠接受的水平。

旁排閥由蒸汽排放控制系統(tǒng)的信號進行控制，可在平均溫度模式下或蒸汽母管壓力模式下工作。2/2/2023593）旁排系統(tǒng)配置及動作方式系統(tǒng)配備有六只旁排閥(V1018A、V1019A、V1018B、V1019B、V1018C、V1019C)，每兩只閥出口管道匯成一個母管排入對應的凝汽器殼側。從運行的角度將閥門分為兩組?！伴y組A”在0%至100%蒸汽排放量范圍內運行，而“閥組B”僅在50%至100%蒸汽排放量范圍內運行。位于凝汽器中的擴散器保證了旁排閥出口有一定背壓，以限制旁排閥兩端的壓差。這一功能有助于改善閥門的工作條件，提高閥門性能，且與真空背壓相比，閥后管道可選擇較小管徑。旁排閥在執(zhí)行機構失去動力源情況下處于關閉位置，這樣可以防止一回路的過度冷卻。此外，在其中一只旁排閥故障打開時，在額定負荷主蒸汽壓力下通過閥門的最大流量不至于引起反應堆瞬態(tài)工況的發(fā)生。閥門定位器在接收到控制系統(tǒng)的信號后作出響應，調節(jié)旁排閥閥位以滿足機組小負荷變化時的系統(tǒng)需求。對于大的負荷變化，當控制系統(tǒng)要求閥門迅速打開或關閉時，旁排閥調節(jié)功能被屏蔽，旁排閥可以迅速打開或關閉。在反應堆冷卻劑系統(tǒng)低Tavg(平均溫度)時，汽輪機旁排閥被閉鎖不允許打開，以避免反應堆冷卻劑系統(tǒng)被過度冷卻。在機組冷卻期間，其中一只旁排閥可以屏蔽上述功能，手動開啟該閥用于機組的冷卻運行。在凝汽器因背壓高或循環(huán)水量不足而不可用時，汽機旁排閥被閉鎖不允許開啟，在有主蒸汽系統(tǒng)隔離信號的情況下汽機旁排閥也會被閉鎖不允許開啟。2/2/2023604）旁排系統(tǒng)對安全相關系統(tǒng)的影響因旁排系統(tǒng)內管道破口或其它系統(tǒng)故障所致的汽輪機旁排系統(tǒng)失效對安全相關系統(tǒng)沒有負面影響。當汽輪機旁排系統(tǒng)故障導致主蒸汽系統(tǒng)壓力明顯降低時，系統(tǒng)將觸發(fā)蒸汽隔離信號，該信號使MSIV(主蒸汽隔離閥)關閉，從而限制反應堆瞬態(tài)在可接受的范圍內。當汽輪機旁排系統(tǒng)故障引起主蒸汽系統(tǒng)超壓時，致使蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)中的動力泄壓閥、主蒸汽安全閥動作打開，緩解系統(tǒng)超壓。該汽機旁排閥入口管道設置手動隔離閥(V1017A、V1017B、V1017C)。因不會對旁排閥進行在線檢修，旁排閥出口不設置隔離閥。旁排閥上游隔離閥關閉后，旁排閥可以從主蒸汽壓力中隔離出來。在隔離主蒸汽壓力的情況下，在機組運行期間可對旁排閥執(zhí)行機構進行維護，此時旁排閥的開關不會導致電站瞬態(tài)的發(fā)生。但是，在機組功率運行期間，一只或一只以上汽輪機旁排閥隔離時，機組的負荷變化可能會導致蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)動力泄壓閥和主蒸汽安全閥動作。2/2/202361疏水系統(tǒng)1）主蒸汽管道自動疏水為了最大程度地減少汽輪機進水的可能性，在主蒸汽管道可能聚集疏水的低位點設置疏水點，機組正常運行時疏水由常規(guī)島排汽、疏水經(jīng)卸壓系統(tǒng)(TDS)母管排至凝汽器。主汽至MSR的供汽管道調節(jié)閥前和隔離閥之間設置自動疏水系統(tǒng)。電動隔離閥前水平管道布置坡度坡向主蒸汽母管，因此管道布置不存在低點，不用設置疏水點。疏水系統(tǒng)是由疏水器，氣動疏水閥及用于停機檢修時的放水閥組成的。氣動疏水閥的開關通過疏水集管上的水位控制裝置來完成自動控制。為保護汽輪機，氣動疏水閥還會在汽機跳閘時聯(lián)鎖打開。在正常運行時，疏水集管中的疏水由疏水器連續(xù)導出，在負荷瞬變時疏水量的增加可能超出疏水器通流能力，此時通過疏水集管上的水位控制聯(lián)鎖打開氣動疏水閥，排放多余的疏水。所有氣動疏水閥可由運行人員遠程控制。疏水裝置在高水位時報警并將各自動閥的閥位信息提供給運行人員。正常運行過程中的疏水主要由管道中蒸汽冷凝或蒸汽的濕度產(chǎn)生。影響系統(tǒng)中形成疏水和各疏水集管中的疏水量的因素包括以下幾項：①保溫效率；②系統(tǒng)壓力降，隨著機組的老化而增加；③汽輪機中的機械和熱力性能降低，隨著設備的老化而增加；④管道的幾何形狀，諸如彎管的數(shù)量和位置；⑤蒸汽流速。及時排出管道內疏水是汽機防進水保護的必要手段，疏水系統(tǒng)攜帶的熱量會不可避免地排往凝汽器。連續(xù)疏水系統(tǒng)的設置能在熱能損失最小的情況下導出蒸汽管線的疏水。在反應堆跳閘后，機組運行人員根據(jù)需要關閉部分氣動疏水閥門限制一回路的冷卻。疏水器的選擇保證正常滿負荷運行過程中產(chǎn)生的疏水能順利排出，疏水器進出口設置隔離閥。2/2/2023622）汽機旁排控制閥前連續(xù)疏水汽機旁排控制閥入口低位點設置疏水管路。用于管道的連續(xù)疏水，防止汽機旁排控制閥上游積水。這種布置減少了控制閥突然開啟后對凝汽器內部件的汽水沖擊。2/2/2023633）抽汽管線自動疏水為了最大程度地降低汽輪機進水的可能性，在所有抽汽管道低點和可能聚集疏水和冷凝蒸汽的位置設置自動疏水系統(tǒng)。疏水通過TDS排至凝汽器。除2號和1號低加以外的各抽汽管線均在汽輪機和抽汽逆止閥之間設置疏水點及自動疏水裝置。各疏水裝置由用于連續(xù)疏水的疏水器和用于自動疏水的氣動疏水閥并聯(lián)組成。

氣動疏水閥的開啟和關閉由疏水集管上的水位控制裝置來控制完成。氣動疏水閥在汽機跳閘、加熱器高三水位(3號低加為疏水箱高高水位)或抽汽電動隔離閥關閉時打開。在機組正常運行期間疏水集管中的水由疏水器連續(xù)排出。

在機組負荷階躍變化過程中疏水集管中的水量可能超出疏水器的通流能力，此時通過疏水集管的水位控制氣動疏水閥打開來排放多余的疏水。該氣動疏水閥可由機組運行人員遠程控制。疏水集管在高水位時自動報警并向機組運行人員提供氣動疏水閥閥位信息。疏水器容量選擇要保證正常滿負荷運行時預期的疏水流量。氣動疏水閥在開啟位置時，蒸汽和水的連續(xù)排放可確保在汽輪機負荷驟降時汽機免于進水。氣動疏水閥可設置手輪，可手動關閉該閥。但是，在機組帶負荷運行期間不得手動關閉這些閥門，以免造成汽輪機自動保護功能的喪失。

2號和1號低加的抽汽管道在凝汽器喉部，所以這些管線未設置自動疏水系統(tǒng)，管道的布置保證不形成低點。2/2/2023641.1.3主要設備1）管道主蒸汽管道設計考慮侵蝕／腐蝕損壞因素，管道材料選用抗侵蝕／腐蝕的材料。影響侵蝕／腐蝕發(fā)生的因素有管道材料、介質流速、介質化學特性和管道布置等。主蒸汽系統(tǒng)管道采用無縫鋼管，規(guī)范及型號：P=8.17MPa(g)，T=316℃，Φ1067×54。主汽管道材料采用A106Gr.B；旁路管道材料采用A106Gr.B；抽汽管道采用SA335P22低合金鋼。2/2/2023652）主蒸汽管線閥門汽機旁排閥(V1018A&B&C，V1019A&B&C)

旁排閥皆為氣動閥，滿功率蒸汽流量下在閥門入口處壓力下單閥設計流量為1E+06lbs/hr(453592.37kg/hr)。在閥門入口處壓力為1200psia(8.27MPa)下，單閥最大許可流量不低于1.87E+06lbs/hr(848217.7319kg/hr)。閥門全關到全開時間為3秒，全開到全關時間為5秒。MSR二級再熱蒸汽隔離閥(V1001A&B)

該閥門為氣動閥，失效關閉。當主蒸汽隔離信號出現(xiàn)時，該閥門能在5秒內關閉以執(zhí)行蒸汽發(fā)生器隔離功能。MSS至輔助蒸汽隔離閥(V1005)

該閥為氣動閘閥，當接收到主蒸汽隔離信號時，該閥能在10秒內迅速關閉，以滿足蒸汽發(fā)生器隔離功能。2/2/2023663）抽汽管線閥門抽汽管線上的閥門設置除2號和1號低加以外的各抽汽管線上均設置有動力逆止閥及電動隔離閥。2號和1號低加抽汽管線上未設置逆止閥或隔離閥，而是通過隔離加熱器管側凝結水的方法為汽輪機提供防進水保護。逆止閥和電動隔離閥的作用逆止閥的作用是在突然降負荷時防止蒸汽逆流，減小汽輪機超速的可能性。電動隔離閥的作用是在加熱器高水位時防止水進入汽輪機。抽汽管線上的動力逆止閥在收到動作信號時，閥芯由彈簧壓緊使閥門處于關閉位置。加熱器高高高液位至其殼頂滿水的時間決定該閥門關閉所需要的時間。抽汽管線上逆止閥和隔離閥的布置原則逆止閥的位置盡量靠近抽汽口，以減少中間容積，防止汽輪機甩負荷時蒸汽或水倒流入汽輪機；隔離閥位置靠近加熱器端，防止加熱器傳熱管破裂或疏水受堵造成殼側滿水時倒流入抽汽管道。2/2/202367主蒸汽系統(tǒng)參數(shù)名稱參數(shù)主蒸汽額定流量6799t/h主蒸汽壓力／溫度5.38MPa/268.6℃汽機旁路額定流量2719.6t/hMSR殼側額定流量(冷再熱)4510.7t/hMSR再熱器管側額定流量324.5t/h(一級)/182.7t/h(二級)至汽機軸封主蒸汽流量13.4t/h至7號加熱器的抽汽量管道設計壓力／溫度390.96t/h3.134MPa/238℃至6號加熱器的抽汽量管道設計壓力／溫度333.33t/h1.847MPa/211℃至5號除氧器的抽汽量管道設計壓力／溫度420.859t/h1.062MPa2/2/202368主蒸汽系統(tǒng)參數(shù)(續(xù))至4號加熱器的抽汽量管道設計壓力／溫度223.039t/h0.318MPa/171.8℃至3號加熱器的抽汽量管道設計壓力／溫度221.790t/h0.1MP/120℃至2號加熱器的抽汽量管道設計壓力／溫度164.518t/h-101.3kPa/90℃至1號加熱器的抽汽量管道設計壓力／溫度317.653t/h-101.3kPa/80℃冷再熱管道設計壓力／溫度1.15MPa/190℃主蒸汽管道設計壓力／溫度8.17MPa/316℃汽機旁路管道(閥前)設計壓力／溫度8.17MPa/316℃汽機旁路管道(閥后)設計壓力／溫度4.0MPa/250.4℃2/2/2023691.2汽水分離再熱器系統(tǒng)（SRS）系統(tǒng)功能系統(tǒng)描述主要設備系統(tǒng)運行2/2/2023701.2.1系統(tǒng)功能壓水堆核電廠高壓缸排汽濕度通?？蛇_12%~14%，汽水分離再熱器MSR將高壓缸排汽中的水分去除并再熱。目的在于提高低壓缸排汽干度，提高機組的熱經(jīng)濟性。本機組設置兩級再熱器，以增大經(jīng)濟性提高的程度。2/2/2023711.2.2系統(tǒng)描述

在這個加熱系統(tǒng)中，高壓缸排汽進入MSR，進行汽水分離和再熱。二級加熱蒸汽由主蒸汽來提供，一級加熱蒸汽由高壓缸抽汽來提供。經(jīng)過汽水分離再熱的低壓過熱蒸汽進入低壓缸，疏水被排到各自的疏水箱中。

在MSR的二級加熱蒸汽管道上布置了隔離閥，氣動控制閥和旁路閥。主蒸汽壓力是隨電廠負荷的增加而降低的，氣動控制閥可根據(jù)MSR的運行方式調節(jié)進入二級加熱管線的蒸汽的壓力，來控制再熱蒸汽的壓力和溫度，以防止進入低壓缸的再熱蒸汽產(chǎn)生過大的溫度變化。

在MSR的一級加熱管道上布置了隔離閥和氣動逆止閥以防止疏水倒流閃蒸而引起汽機超速。2/2/2023721.2.3主要設備每臺機組布置二套汽水分離再熱器系統(tǒng)，每套包括：汽水分離再熱器；2臺一級再熱器疏水箱；2臺二級再熱器疏水箱；1臺MSR殼體疏水箱；1臺MSR殼體疏水泵；相關儀表、管道和閥門。2/2/202373臥式汽水分離再熱器的設計改進：早期臥式汽水分離再熱器的問題：水平管內兩相流動流型轉變═＞改進的臥式再熱器管束流程1-工作蒸汽進口；2-掃氣管束；3-主管束；4-工作蒸汽出口；5-加熱蒸汽進口；6-高壓加熱器；7-疏水；8-給水箱2/2/202374MSR外觀簡圖2/2/2023751.2.4系統(tǒng)運行正常運行

冷啟動時,在凝汽器真空建立和汽輪機復位后，二級MSR預暖閥在汽輪機復位后打開，少量蒸汽被引入MSR用來加熱MSR和吹掃不凝結氣體。

在大于35%負荷時，二級MSR加熱蒸汽控制閥逐步打開，用來控制汽輪機低壓缸入口蒸汽溫度。在50%負荷時溫度控制結束，控制閥全開。

溫度控制結束后，控制閥的電動旁路閥打開,以減少加熱蒸汽管線的摩擦損失，提高汽輪機低壓缸入口蒸汽溫度。2/2/202376電廠瞬態(tài)與事故當汽機跳閘后，通過關閉MSR二級加熱蒸汽控制閥入口閥和它的旁路閥將MSR的二級加熱蒸汽隔離。系統(tǒng)異常工況MSR部分或全部退出運行的異常運行是可以接受的。在這些運行工況，兩個加熱蒸汽管線（發(fā)電機側和調閥側）都應隔離，一級再熱器加熱管線用手動閥SRS-PL-V3002A或SRS-PL-V3002B進行隔離，二級再熱器加熱管線用電動閥MSS-PL-1002A、MSS-PL-1006A或MSS-PL-1002B、MSS-PL-1006B進行隔離。2/2/202377

預警和限制

機組可以在下述限制條件下穩(wěn)定運行：1）一級再熱器退出運行

機組可以在額定工況下連續(xù)運行。2）二級再熱器退出運行

在MSR維修工作時（如，再熱器管泄漏維修時）若二級再熱器退出運行，機組可以短期內工作在額定工況下（2周內）。為了避免低壓缸入口溫差的產(chǎn)生，兩個MSR的二級再熱器必須同時退出運行。在機組二級再熱器退出運行超過2周時，機組功率應降至65%額定功率。二級再熱器長期退出運行會導致汽輪機末級葉片嚴重沖蝕，原因是汽輪機低壓缸進口溫度下降導致汽輪機末級葉片處蒸汽濕度上升，故應限制運行時間。3）一級和二級再熱器均退出運行

運行限制同2）中描述的二級再熱器退出運行。2/2/202378系統(tǒng)參數(shù)2/2/2023791.3凝結水系統(tǒng)（CDS）系統(tǒng)功能系統(tǒng)描述系統(tǒng)參數(shù)主要設備2/2/2023801）安全相關功能無。2）其他非安全相關功能（1）蒸汽的冷凝及收集CDS冷凝低壓缸排汽和旁排閥排汽，并將凝結水收集在凝汽器熱阱中。CDS還收集來自于二次側的排水、排汽和疏水。（2）汽輪機凝結水裝量CDS保持二次側凝結水循環(huán)和給水裝量，并調節(jié)失水和電廠瞬態(tài)引起的水裝量變化。（3）凝結水水質CDS通過除氧、凝結水精處理系統(tǒng)（CPS）和常規(guī)島化學供給系統(tǒng)（CFS）的作用，凈化凝結水并保持凝結水水質。（4）凝結水輸送CDS按所要求的流量為主給水系統(tǒng)和啟動給水系統(tǒng)輸送高品質的凝結水。（5）給水加熱CDS通過低加加熱凝結水，并帶走軸封冷卻器和蒸發(fā)器排污熱交換器的熱量。1.3.1系統(tǒng)功能2/2/202381凝結水系統(tǒng)流程簡圖12/2/202382凝結水系統(tǒng)流程簡圖22/2/202383凝結水系統(tǒng)流程簡圖32/2/2023841.3.2系統(tǒng)描述CDS主要包括1臺三殼體的凝汽器,3臺50%容量的凝結水泵,4級低壓加熱器,1臺除氧器，調節(jié)閥和相關的系統(tǒng)儀表。CDS的管道和設備都位于汽輪機廠房。蒸汽的冷凝及收集三殼體的凝汽器位于三臺低壓缸的排汽口下方。每臺凝汽器殼體包含兩條并列單流程循環(huán)冷卻水（CWS）管路。凝汽器的功能是作為熱交換器，用于冷凝汽機排汽，汽機旁排蒸汽，低壓缸抽汽，以及飽和疏水的閃蒸蒸汽。凝汽器收集蒸汽凝結水和各處來的疏水。正常功率運行期間，來自1號低加（ME101A/B/C）的逐級疏水直接排入凝汽器；此外，來自于任何給水加熱器和MSR疏水罐的高位疏水根據(jù)需要也可以排入凝汽器。其它各種疏水也由凝汽器收集，包括來自TDS的蒸汽管線疏水。CDS的加熱器也有冷凝抽汽和閃蒸疏水的功能。低壓加熱器中冷凝的蒸汽和疏水由加熱器疏水系統(tǒng)（HDS）控制。凝結水收集在殼側的凝汽器熱阱中，通過連接熱阱的管道使熱阱內的水位和壓力相等。當在滿負荷設計工況和循環(huán)水入口溫度為16℃時，凝汽器有足夠的冷凝面積，保持在3.89kPa（a）的平均背壓下。凝汽器的性能在不超過汽輪機背壓極限的情況下，當一個循環(huán)水泵跳閘時，保證機組滿功率運行。功率運行期間，如果凝汽器管束發(fā)生泄漏，可能需要部分隔離循環(huán)水。凝汽器的熱力性能受傳熱管結垢的影響。為了減少傳熱管的結垢，根據(jù)常規(guī)島化學藥劑供給系統(tǒng)（CFS）的規(guī)定，對循環(huán)水進行化學處理。并設置了凝汽器傳熱管清潔系統(tǒng)（CES），包括膠球清洗和二次濾網(wǎng)。2/2/202385凝結水裝量

CDS與DWS(除鹽水輸送和貯存系統(tǒng))的凝結水箱(CST)相連，以保持二回路的水裝量。凝結水、給水、加熱器疏水的溫度變化會引起水容積的膨脹和收縮，CDS可對水裝量進行調節(jié)。蒸汽發(fā)生器內含汽率的變化(膨脹或收縮)也會引起水裝量的變化。CDS響應上述各種瞬態(tài)，補償二回路水裝量損失。

水裝量的補充和溢流由補水閥和溢流閥控制，這些閥門連接到流入/流出凝結水箱的一根單獨管道上。閥門由凝汽器熱阱水位自動控制。

進入凝汽器除氧段的凝結水正常補水量是68t/h(補水率1%)，這與電廠負荷每分鐘1%的遞減相適應。正常補水流量滿足蒸汽發(fā)生器排污流量的需求。在凝汽器真空正常時，最大補水流量可達340t/h，這與電廠負荷每分鐘5%的遞減相適應。最大補水流量滿足蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)(SGS)大氣釋放閥排放需求，并且在異常工況下，例如停堆時，可以限制熱阱水位下降。

除氧器的容積滿足正常工況下約4分鐘的滿負荷給水流量，同時還需留有多余容積以便在水位升高時，區(qū)分各控制功能的設定點。2/2/202386凝結水水質凝結水在凝汽器和除氧器中進行除氣。在正常功率運行期間，除氧器供向FWS系統(tǒng)的給水的溶解氧含量不能超過5ppb。凝結水精處理單元位于凝結水泵出口母管的下游，凝結水進入凝結水精處理系統(tǒng)(CPS)的前置陽床+混床精處理單元進行處理。CPS的容量能滿足100%的凝結水負荷。在向蒸汽發(fā)生器供水之前，CDS系統(tǒng)和FWS系統(tǒng)提供了三條再循環(huán)管線用以加快系統(tǒng)凈化和水質調整。熱阱再循環(huán)管線從軸封加熱器下游引出，通過流量調節(jié)閥(V1024)回到凝汽器殼側。熱阱再循環(huán)管線能為軸封加熱器和凝結水泵的運行提供最小流量。2/2/202387凝結水輸送凝結水系統(tǒng)設有三臺容量各為50%凝結水泵。正常滿功率運行期間，兩臺泵運行，第三臺泵備用。各泵出口設有逆止閥(V1002A/B/C)和隔離閥(V1001A/B/C&V1003A/B/C)。每臺泵都有排氣管線連至凝汽器。當泵隔離維修時，排氣管線入口隔離閥(V1104A/B/C)關閉。泵出口凝結水流至一根單獨的供水總管。來自DWS(除鹽水輸送和貯存系統(tǒng))的支管為每臺泵的機械密封供應初始密封注入水。系統(tǒng)提供一條與凝結水調節(jié)閥并聯(lián)的小旁路管線，使產(chǎn)生水錘和熱沖擊的可能性降到最小。此旁路也可在停機或泵意外關閉后，對系統(tǒng)的下游部分緩慢充水。如果除氧器的水位達到高-高水位整定值，1#低加的入口電動隔離閥(V1012A/B/C)自動關閉，切斷主凝結水流量，與除氧器相連的疏水調節(jié)閥關閉。一旦高-高水位信號消除，疏水調節(jié)閥恢復正常運行，但是1#低加入口電動隔離閥必須在控制室手動復位。當除氧器水位達高3值時，除氧器抽汽電動隔離閥(MSSV1501)和相連的逆止閥(MSSV508)自動關閉以保護主汽輪機。相連的抽汽管線疏水閥自動打開。在某些異常工況下，例如高加危急疏水或MSR疏水箱排水到凝汽器時，CDS可將凝結水以超過正常滿負荷流量的速率(125%)送至除氧器。當?shù)匠跗鞯牧髁康突驗榱銜r，熱阱再循環(huán)管線提供一個最小流量以保護凝結水泵。2/2/202388凝結水加熱在FWS給水泵之前，CDS系統(tǒng)具有包括除氧器和低加在內的五級加熱器，其中#1、#2低壓加熱器位于凝汽器的喉部，采用三列式布置。#3、#4低壓加熱器采用雙列布置。各列低加都允許在出現(xiàn)故障時臨時解列。#3、#4低加有旁路管，以便兩列故障時同時解列。除氧器加熱蒸汽來自高壓缸排汽，所有低加的加熱抽汽皆來自低壓缸。

#3、#4低加疏水在疏水箱匯集后，閃蒸的蒸汽引入#3低加汽側，疏水用疏水泵打入#3低加出口。#2低加疏水自流到#1，#1自流到凝汽器。每個低壓加熱器和除氧器持續(xù)將不凝性氣體排往凝汽器。TDS也提供從殼側安全閥到汽機廠房屋頂?shù)闹苯优欧殴芫€。各加熱器應能滿足AP1000熱平衡汽機VWO工況規(guī)定的熱負荷和流量。在設計條件和不超過5%堵管的情況下，低加運行端差不大于2.2℃。凝結水應以全流量冷卻軸封加熱器。在啟動和低負荷運行中，必須向軸封冷卻器提供最少為860t/h的凝結水流量。在流向除氧器的流量較低或無流量時，應利用熱井再循環(huán)管路，將凝結水再循環(huán)到凝汽器。主凝結水供給管道的一條支路向蒸發(fā)器排污系統(tǒng)(BDS)的排污熱交換器供應冷卻水，每臺換熱器要求凝結水流量最高達61.89m3/h。一個氣動調節(jié)閥(V1021A&V1021B)用于調節(jié)進入除氧器的凝結水量，凝結水通過噴霧器排入除氧器的汽空間。調節(jié)閥位于熱交換器下游，靠近除氧器，以便保持低加水側的較高凝結水壓力，將汽蝕的危害降到最低。2/2/2023891.3.3系統(tǒng)參數(shù)凝泵入口管道和部件(不含凝汽器)的設計壓力為0.35MPa。從凝泵下游到除氧器的凝結水入口管嘴的設計壓力為4.2MPa,此壓力足夠承受凝泵的關斷壓力。2/2/2023901.3.4主要設備1）低壓加熱器(ME101A/B/C，102A/B/C，103A/B&104A/B)2/2/2023911）低壓加熱器