课程设计压水堆核电厂二回路热力系统初步设计说明书

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班级20111513一学号2011151310一姓名李伟超一一一院指导老师一核科学与技术学院2014年6月目录1摘要21设计内容及要求22热力系统原则方案确定321总体要求和已知条件322热力系统原则方案323主要热力参数选择43热力系统热平衡计算931热平衡计算方法932热平衡计算模型933热平衡计算流程1334计算结果及分析134结论14附录15附表1已知条件和给定参数15附表2选定的主要热力参数汇总表16附表3热平衡计算结果汇总表222参考文献23程序及结果显示23附图1原则性热力系统图26初步设计压水堆核电厂二回路热力系统，使二回路能安全经济的完成其主要功能将蒸汽发生器所产生的蒸汽送往汽轮机，驱动汽轮机运行，将蒸汽的热能转换为机械能；汽轮机带动发电机运行，将汽轮机输出的机械能转换为发电机输出的电能。在确定二回路系统原则方案的基础之上，通过合理的参数选择与相关模型（物理模型、数学模型）的建立，对二回路系统各个环节确定其主要的工质参数。之后利用逐次近似法（通过编程）结合热量平衡方程、质量平衡方程和汽轮机功率方程进行二回路系统原则方案进行100功率下的热平衡计算，确定核电厂效率、总蒸汽产量、总给水量、汽轮机耗气量、给水泵功率和扬程等主要参数，为二回路热力系统方案的进一步设计和优化提供基础。1设计内容及要求11设计内容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。12设计要求本课程设计是学生在学习核动力装置与设备、核电厂运行课程后的一次综合训练，是实践教学的一个重要环节。通过课程设计使学生进一步巩固、3加深所学的理论知识并有所扩展；学习并掌握压水堆核电厂二回路热力系统拟定与热平衡计算的方法和基本步骤；锻炼提高运算、制图和计算机应用等基本技能；增强工程概念，培养学生对工程技术问题的严肃、认真和负责态度。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21总体要求和已知条件压水堆核电厂采用立式自然循环蒸汽发生器，采用给水回热循环、蒸汽再热循环的热力循环方式，额定电功率为1000MW。汽轮机分为高压缸和低压缸，高压缸、低压缸之间设置外置式汽水分离再热器。给水回热系统的回热级数为7级，包括四级低压给水加热器、一级除氧器和两级高压给水加热器。第1级至第4级低压给水加热器的加热蒸汽来自低压缸的抽汽，除氧器使用高压缸的排汽加热，第6级和第7级高压给水加热器的加热蒸汽来自高压缸的抽汽。各级加热器的疏水采用逐级回流的方式，即第7级加热器的疏水排到第6级加热器，第6级加热器的疏水排到除氧器，第4级加热器的疏水排到第3级加热器，依此类推，第1级加热器的疏水排到冷凝器热井。汽水分离再热器包括中间分离器、第一级蒸汽再热器和第二级蒸汽再热器，中间分离器的疏水排放到除氧器；第一级再热器使用高压缸的抽汽加热，疏水排放到第6级高压给水加热器；第二级再热器使用蒸汽发生器的新蒸汽加热，疏水排放到第7级高压给水加热器。主给水泵采用汽轮机驱动，使用来自主蒸汽管道的新蒸汽，汽轮机的乏汽直接排入主汽轮发电机组的冷凝器，即给水泵汽轮机与主发电汽轮机共用冷凝器。凝水泵和循环冷却水泵均使用三相交流电机驱动，正常运行时由厂用电系统供电。22热力系统原则方案压水堆核电厂二回路系统的主要功能是将蒸汽发生器所产生的蒸汽送往汽轮机，驱动汽轮机运行，将蒸汽的热能转换为机械能；汽轮机带动发电机运行，将汽轮机输出的机械能转换为发电机输出的电能。电站原则性热力系统表明能量转换与利用的基本过程，反映了发电厂动力循环中工质的基本流程、能量转换与利用过程的完善程度。为了提高热经济性，压水堆核电厂二回路热力系统普遍采用包含再热循环、回热循环的饱和蒸汽朗肯循环。压水堆核电厂二回路热力系统原理流程图请参看附图一。4（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再热器。单位质量流量的蒸汽在高压缸内的绝热焓降约占整个机组绝热焓降的40，最佳分缸压力（即高压缸排汽压力）约为高压缸进汽压力的1214。（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的抽汽加热，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，其中高压、低压给水加热器普遍采用表面式换热器，除氧器为混合式加热器。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可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可以全部采用逐级回流的方式，最终送入冷凝器，也可以部分采用疏水汇流方式，将疏入送入给水管道。选择给水回热级数时，应考虑到每增加一级加热器就要增加设备投资费用，所增加的费用应该能够从核电厂热经济性提高的收益中得到补偿；同时，还要尽量避免热力系统过于复杂，以保证核电厂运行的可靠性。因此，小型机组的回热级数一般取为13级，大型机组的回热级数一般取为79级。压水堆核电厂中普遍使用热力除氧器对给水进行除氧，从其运行原理来看，除氧器就是一个混合式加热器。来自低压给水加热器的给水在除氧器中被来自汽轮机高压缸的排汽加热到除氧器运行压力下的饱和温度，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。大型核电机组一般采用汽动给水泵，能够很好地适应机组变负荷运行，可以利用蒸汽发生器的新蒸汽、汽轮机高压缸的抽汽或者汽水分离再热器出口的热再热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乏汽被直接排送到主汽轮发电机组的冷凝器。23主要热力参数选择5（1）一回路冷却剂的参数选择反应堆冷却剂系统的运行压力PC155MPA，冷却剂压力对应的饱和温度为TCS3448，选定反应堆出口冷却剂的过冷度TSUB18，反应堆出口冷却剂温度TCOTC,STSUB3448183268选定反应堆进出口冷却剂的温升为TC35,则反应堆进口冷却剂的温度TCITCOTC3268352918（2）蒸汽发生器蒸汽发生器的运行压力为PS60MPA，通过查水及水蒸汽表可知，对应的蒸汽发生器饱和蒸汽温度为TFH27563，对应的饱和水比焓、饱和蒸汽比焓分别为HS12133KJ/KG，HS”278382KJ/KG，新蒸汽的干度XFH09975，则新蒸汽的焓值HFH121330997527838212133277989KJ/KG，一、二次侧对数平均温差为TMTCOTCI/LNTCOTFH/TCITFH245对数平均温差在2033范围内，符合要求。（3）冷凝器循环冷却水的进口温度TSW,124，冷凝器中循环冷却水温升TSW7，冷凝器传热端差T5，则冷凝器凝结水饱和温度TCDTSW,1TSWT247536对应的冷凝器运行压力PCD594KPA，冷凝器运行压力对应的饱和水焓HCD1508KJ/KG。（4）高压缸高压缸进口蒸汽压力为PH,IPFHPFH65095618MPA，对应的饱和水比焓和饱和蒸汽比焓分别为，HH,IS12247KJ/KG，HH,IS”27831KJ/KG。通过热平衡计算HFHHH,ISXH,ZHH,IS”HH,IS，可得高压缸进口蒸汽干度XH,I09953，进口蒸汽比焓值HH,I27757KJ/KG,进口蒸汽的比熵SH,I584KJ/KGK，高压缸的排气压力PH,Z013PH,I013618080MPA，假设工质在高压缸内为等熵膨胀过程，则PH,Z080MPA对应的比焓值为24167KJ/KG，高压缸的内效率H,I8207，故实际焓值为27757（2775724167）0820724811KJ/KG。压力080MPA下对应的饱和水焓与饱和蒸汽焓值分别为HH,ZS7211KJ/KG，HH,ZS”27675KJ/KG6高压缸出口蒸汽干度可求得为XSP,I248117211/27675721108600（5）汽水分离器汽水分离器的进口蒸汽压力为PSP,I08098078MPA，汽水分离器的进口蒸汽干度XSP,I8608，考虑汽水分离器4的压力损失，则汽水分离器的出口压力PRH1,I075MPA，汽水分离器的出口干度选定为995（6）第一级再热器第一级再热器的进口蒸汽压力PRH1,I075MPA，第一级再热器的进口蒸汽干度XRH1,I995,进口蒸汽的焓值27545KJ/KG（7）第二级再热器考虑第一级再热器2的压损，第二级再热器的进口蒸汽压力PRH2,I075098074MPA。考虑第二级再热器的2的压损，则其出口蒸汽压力为PRH2,HS074098073MPA,第二级再热器出口蒸汽温度比加热蒸汽进口温度低135，再热蒸汽出口蒸汽温度为TRH2,Z264，利用水及水蒸汽表查得第二级再热器出口蒸汽焓值为HRZ2,O29828KJ/KG。第一级再热器与第二级再热器平均焓升相同，可求得平均焓升为HRZ（2982827545）051142KJ/KG进而可知第一级再热器的出口焓值为HRH1,O27545114228687KJ/KG,利用水蒸汽表查得第一级再热器出口蒸汽温度TRH1,O2120。（8）低压缸考虑第二级再热器出口过热蒸汽进入低压缸的压力损失为2，则低压缸进口蒸汽压力为PL,I073098072MPA，焓值是29828KJ/KG,利用水蒸汽表查得进口蒸汽温度TL,I2638，进口蒸汽的比熵为SL,I715KJ/KGK。冷凝器的运行压力为000594MPA，考虑低压缸排气至冷凝器5的压力损失，则可求得低压缸的排气压力为PL,Z000625MPA,利用同求高压缸出口干度一样的方法求得低压缸的排气干度为XL,Z9026,对应的焓值是HL,Z23337KJ/KG。（9）给水回热参数的选择1平均焓升分配蒸汽发生器运行压力65MPA下对应的饱和水比焓为HS12417KJ/KG，冷凝器运行压力594KPA下对应的凝结水比焓为1508KJ/KG，每一级加热器的理论焓升为HFW,OP124171508/81364KJ/KG7蒸汽发生器的最佳给水比焓为HFW,OPHCDZHFW,OP15087136411056KJ/KG取给水进入蒸汽发生器的压力等于蒸汽发生器的运行压力，利用水蒸汽表可知最佳给水温度TFW,OP2540，实际给水温度TFW往往低于理论上的最佳给水温度TFW,OP，取系数为085，则可求得实际给水温度TFW085TFW,OP0852542159，结合给水压力65MPA，利用水蒸汽表查得实际给水焓值HFW9266KJ/KG，再次等焓升分配确定每一级加热器内给水的实际焓升HFW92661508/71108KJ/KG因为规定除氧器的运行压力略低于高压缸的排气压力，且除氧器出口水温等于除氧器运行压力对应的饱和温度。结合平均焓升分配法亦可以定出除氧器的运行压力。经过简单运算与查表定出除氧器的运行压力PDEA072MPA，对应的除氧器出口给水温度TDEA1661，除氧器出口给水焓值HDEA7023KJ/KG。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，高压给水加热器每一级的焓升为HFW,H92667023/21122KJ/KG低压给水加热器每一级的焓升为HFW,L70231508/51103KJ/KG由以上计算可见高压加热器与低压加热器平均焓升基本一致，而且除氧器的工作压力也达到了相应要求。2）对每级加热器及除氧器工质参数的确定取凝水泵的出口压力为除氧器运行压力的3倍，则第一级低压给水加热器的进口压力为PLFWI,13072216MPA,由于凝水泵对给水比焓影响小，可以忽略掉。则第一级低压给水加热器进口给水比焓HLFWI,115084KJ/KG，查水蒸汽表可知第一级低压给水加热器进口给水温度，TLFWI,1355。考虑均匀压降，低压加热器通过运算可知每级压降取036MPA为宜，则第一级低压给水加热器出口给水压力为180MPA，利用平均焓升可知出口给水比焓值为HLFWO,12611KJ/KG,利用水蒸汽表查得出口给水温度为TLFWO,1620。对于低压给水加热器上端差为2，故可得第一级汽侧疏水温度为640，查水蒸汽表知对应的疏水比焓值是2683KJ/KG，第一级汽侧饱和压力为0024MPA。利用同样的方法，可求得其它低压级及高压给水加热器的相应参数，现将其列如其下第一级进口给水压力P1FWI,1216MPA第一级出口给水压力P1FWO,1180MPA第一级进口给水比焓HLFWI,11508KJ/KG第一级出口给水比焓HLFWO,12611KJ/KG第一级进口给水温度TLFWI,1355第一级出口给水温度TLFWO,1620第一级汽侧疏水温度640第一级汽侧疏水比焓2679KJ/KG第一级汽侧疏水压力0024MPA第二级进口给水压力P1FWI,2180MPA第二级出口给水压力P1FWO,2144MPA第二级进口给水比焓HLFWI,22611KJ/KG第二级出口给水比焓HLFWO,23788KJ/KG8第二级进口给水温度TLFWI,2620第二级出口给水温度TLFWO,2884第二级汽侧疏水温度904第二级汽侧疏水比焓3788KJ/KG第二级汽侧疏水压力0071MPA第三级进口给水压力P1FWI,2144MPA第三级出口给水压力P1FWO,2108MPA第三级进口给水比焓HLFWI,23714KJ/KG第三级出口给水比焓HLFWO,24817KJ/KG第三级进口给水温度TLFWI,2884第三级出口给水温度TLFWO,21146第三级汽侧疏水温度1166第三级汽侧疏水比焓4895KJ/KG第三级汽侧疏水压力018MPA第四级进口给水压力P1FWI,4108MPA第四级出口给水压力P1FWO,4072MPA第四级进口给水比焓HLFWI,44817KJ/KG第四级出口给水比焓HLFWO,45920KJ/KG第四级进口给水温度TLFWI,41146第四级出口给水温度TLFWO,41406第四级汽侧疏水温度1426第四级汽侧疏水比焓6005KJ/KG第四级汽侧疏水压力039MPA除氧器进口给水比焓HDEA,I5920KJ/KG除氧器出口给水比焓HDEA,O7023KJ/KG除氧器出口给水温度TDEA1661除氧器运行压力PDEA072MPA取给水泵出口压力为蒸汽发生器运行压力的12倍。考虑均匀压降为065MPA端差3第六级进口给水压力P1FWI,678MPA第六级出口给水压力P1FWO,6715MPA第六级进口给水比焓HLFWI,67023KJ/KG第六级出口给水比焓HLFWO,68145KJ/KG第六级进口给水温度TLFWI,61652第六级出口给水温度TLFWO,61909第六级汽侧疏水温度1939第六级汽侧疏水比焓8256KJ/KG第六级汽侧疏水压力137MPA第七级进口给水压力P1FWI,7715MPA第七级出口给水压力P1FWO,765MPA第七级进口给水比焓HLFWI,78145KJ/KG第七级出口给水比焓HLFWO,79266KJ/KG第七级进口给水温度TLFWI,71909第七级出口给水温度TLFWO,72159第七级汽侧疏水温度2189第七级汽侧疏水比焓9393KJ/KG第七级汽侧疏水压力227MPA（10）抽气参数1）低压缸抽气与高压缸抽汽参数第一级加热器汽侧压力为0024MPA，考虑回热抽气3的压力损失，则第一级抽气压力为PLES,10024/0970025MPA,运用同求高压缸排气干度一样的方法，结合查水蒸气表可得第一级抽气干度XLES,19407，第一级抽汽比焓为，HLES,1248069KJ/KG运用相同的方法可求得其他两级高压四级低压加热器的抽汽参数，现将其列如其下第一级抽汽压力PLES,10025MPA第一级抽汽干度XLES,19436第一级抽汽比焓HLES,124859KJ/KG第二级抽汽压力PLES,20073MPA第二级抽汽干度XLES,29804第二级抽汽比焓HLES,226172KJ/KG第三级抽汽压力PLES,3019MPA第三级抽汽干度XLES,3100第三级抽汽比焓HLES,327534KJ/KG第四级抽汽压力PLES,404MPA第四级抽汽干度XLES,4100第四级抽汽比焓HLES,428686KJ/KG第六级抽汽压力PHES,6141MPA第六级抽汽干度XHES,68827第六级抽汽比焓HHES,625586KJ/KG9第七级抽汽压力PHES,7234MPA第七级抽汽干度XHES,79082第七级抽汽比焓HHES,726299KJ/KG2）两级再热器抽汽参数第一级再热器抽汽压力PRH1,HS255MPA第一级再热器抽汽干度XRH1,HS913第一级再热器抽汽比焓HRH1,HS26416KJ/KG第二级再热器抽汽压力PRH2,HS618MPA第二级再热器抽汽干度XRH2,HS9953第二级再热器抽汽比焓HRH1,HS27757KJ/KG3热力系统热平衡计算31热平衡计算方法进行机组原则性热力系统计算采用常规计算法中的串联法，对凝汽式机组采用“由高至低”的计算次序，即从抽汽压力最高的加热器开始计算，依次逐个计算至抽汽压力最低的加热器。这样计算的好处是每个方程式中只出现一个未知数，适合手工计算。热力计算过程使用的基本公式是热量平衡方程、质量平衡方程和汽轮机功率方程。32热平衡计算模型1蒸汽发生器总蒸汽产量的计算已知核电厂的输出电功率为NE，假设电厂效率为E,NPP,则反应堆功率为ER,NPQ通过对蒸汽发生器列质量守恒与热量守恒方程，可求蒸汽发生器的蒸汽产量为R1SFHSDSFWDH式中,1一回路能量利用系数，取099；HFH蒸汽发生器出口新蒸汽比焓，KJ/KG；HS蒸汽发生器运行压力下的饱和水焓，KJ/KG；HFW蒸汽发生器给水比焓，KJ/KG；D蒸汽发生器排污率，取为新蒸汽产量的10510（2）蒸汽发生器给水流量计算FWDSG1D（3）给水泵有效输出功率计算FWPFWP0HNKW，式中GFW给水泵的质量流量，KG/S；HFWP给水泵的扬程，MPA；FW为给水的密度，KG/M3。（4）给水泵汽轮机理论功率计算FWP,FWP,TFP,TI,TMF,TGN式中FWP,P汽轮给水泵组的泵效率；FWP,TI给水泵组汽轮机内效率；FWP,TM给水泵组汽轮机机械效率FWP,TG给水泵组汽轮机减速器效率（5）给水泵汽轮机耗汽量计算FWP,TFP,SHZNGH式中HFH为新蒸汽比焓HH,Z为高压缸排汽比焓（6）低压给水加热器抽汽量计算假设凝水量GCD的数值，然后通过热量守恒方程即可确定各低压给水加热器的抽汽量，现将其表达式列如其下第四级FWCDLES,4HGH4第三级FWCDLES,WLES,3HC3G3第二级FCDLES,LES,4LES,2HCWGH2H211第一级FWCDHLES,2LES,3LES,4WLES,1CGGH211式中GLES,I第I级低压加热器的抽汽量，KG/S；HFW每级加热器的平均焓升，KJ/KG；H加热器效率；HCI第I级加热器抽汽比焓，KJ/KG；HWI第I级加热器疏水比焓，KJ/KG。（7）低压缸耗气量计算通过质量守恒方程可以确定低压缸的耗汽量S,LPCDS,FWPGDG（8）再热器加热蒸汽量计算通过热平衡方程可以确定再热蒸汽的加热蒸汽量第一级S,LPRHZC,1HZC,1S,H第二级S,LPRHZC,2HZC,2S,G式中GZC,1第一级再热器加热蒸汽量，KG/S；GZC,2第二级再热器加热蒸汽量，KJ/KG；HRH再热器平均焓升，KJ/KG；HZC,I第I级再热器加热蒸汽的焓值，KJ/KG；HZS,I第I级再热器疏水焓值，KJ/KG。（9）高压给水加热器抽汽量计算通过热量平衡的方法确定FWHZC,2S,WHES,2GH77FWHES,2ZC,WZC,1S,WHES,1H6GH6G式中GHES,I第I级高压加热器的抽汽量，KG/SHFW每级加热器的平均焓升，KJ/KG；12（10）汽水分离器疏水流量计算利用质量守恒方程即可求得S,LPRH1,ISP,IFSGX式中GFSS分离器至除氧器的疏水流量，KG/SGS,LP低压缸的耗气量，KG/S；XRH1,I第一级再热器的进口干度；XSP,I汽水分离器的进口干度。（11）除氧器耗气量计算利用热量守恒方程计算FWDEAOFSP,ICDHFWO,4HES,1ES,2S,RH1S,R2WS,DEAZGHGGH6式中HDEAO除氧器出口给水比焓，KJ/KG；HSP,I汽水分离器入口蒸汽焓值，KJ/KG；HHFWO,4第四级加热器出口给水焓值，KJ/KG；HW6第六级加热器出口疏水比焓，KJ/KG；HH,Z高压缸出口蒸汽比焓，KJ/KG。（12）高压缸出口排气总流量计算利用质量守恒可以求得RH1,ITS,DEAS,LPZXG式中GT高压缸出口排气总流量，KG/SXRH1,I第一级再热器进口蒸汽干度；XH,Z高压缸出口排气干度。（13）高压缸耗气量计算利用能量守恒方程，同时考虑到高压缸内的绝热焓降约占整个机组绝热焓降的40，由此可以求得EMGS,HPHES,HES,1ICHES,2ICS,RH1,IZC,1,2S,RH1,IZGH674G0N/GGH）式中M汽轮机组机械效率；GE发电机效率；HH,I高压缸进口蒸汽焓值，KJ/KG；HH,Z高压缸出口蒸汽焓值，KJ/KG。（14）对假设冷凝水流量的验证判断对除氧器运用质量守恒方程，可以得到冷凝水的流量，如下式13CDFWHES,1ES,2,RH1S,R2FS,DEAGGG将由上式得到的GCD数值与步骤（6）中假设的GCD数值进行比较，若相对误差大于1，则返回步骤（6）进行迭代计算，直到满足精度要求为止。（15）二回路系统总蒸汽耗量计算同样运用质量守恒方程亦可以确定出二回路系统总的新蒸汽耗量，如下式FHS,R2S,HPFW,SGG（16）对假设核电厂效率的验证判断根据（15）步求得的总蒸汽耗量，可以计算得到反应堆热功率，如下式FHFWDFHSFWR1Q进而可以求出核电厂的效率EE,NPRQ将计算得到的核电厂效率E,NPP与步骤（1）中初始假设的核电厂效率E,NPP进行比较，若绝对误差大于01，则返回步骤（1）进行迭代计算，直到满足精度的要求为止。33热平衡计算流程14图热力计算的一般流程34计算结果及分析本次热力计算得到的核电厂的效率E,NPP3090，比一般核电厂效率36略低一点，其主要原因在于，本次课程设计给出的高压缸、低压缸的内效率较低，造成其输出的有效功率较低，从而导致核电厂有效功率较低；另外，从循环热力分析的角度来看，核电厂的效率偏低可能是因为，蒸汽发生器的压力选的不够高，导致给水吸热温度低。或者是放热温度不太低，导致从低压缸排出的乏汽放热温度偏高，这些因素会导致核电厂有效功率降低；除此以外，其他的因素主要体现在系统自身的能量消耗与散热上，比如管道设备的散热，阀件的少许泄露，补水的加入与污水的排放等，亦会造成核电厂效率的偏低。当然，参数的选择，会对核电厂的效率也会造成影响。通过计算可以确定高压缸做功占整个机组做功的4044，低压缸做功占整个机组做功的5956，这个与给出的数据符合地较好。计算得到的其他参数，高压缸的排气干度为8667，低压干的排气干度8999，均大于86，而且通过其他书籍的参考，其数值也较为合理，这样既保证了汽轮机组的安全可靠运行，也保证的汽轮机组的功率输出，在安全可靠性与经济性之间做到了较好的15调和。本次课程设计算得的低压加热器的加热蒸汽量数值在5060之间，高压加热器的加热蒸汽量数值在100左右，除氧器的加热蒸汽量数值是556134，再热器的加热蒸汽量数值在70左右，通过有关资料的参考与自己的验证分析，数值的大小是较为合理的。本课程设计采用7级回热的方式，这样可以提高核电厂的循环效率，一般而言回热级数越高，核电厂的循环热效率会随之提高，但是增加的幅度却减少了，同时成本也会增加。这在设计时需要考虑。采用7级回热，是比较合理的。4结论本次课程设计得到的核电厂效率E,NPP3090，总蒸汽产量DS172885KG/S，高压汽轮机的耗气量GS,HP154889KG/S,低压汽轮机耗气量GS,LP105626KG/S，给水泵的功率为NFWP,P124375KW，给水泵的扬程为HFWP64420MPA。高压缸做功占整个机组做功的4044，低压缸做功占整个机组做功的5956，计算得到的各加热器、除氧器、再热器的加热蒸汽流量在合理适当的范围之内。从系统方案上来讲其一，增加给水回热级数，可以调高核电厂的热效率，但是应考虑到每增加一级加热器就要增加设备投资费用，所增加的费用应该能够从核电厂热经济性提高的收益中得到补偿，而且还应当尽量避免热力系统过于复杂，保证核电厂运行的可靠性。其二，采用中间再热的方式，对核电厂的热效率也会产生一定的影响，若使总的平均吸热温度增加，则核电厂的热效率就会提升，而且中间再热会使汽轮机的效率和安全性提高。其三，给水泵采用汽动汽轮机带动，会消耗一定的新蒸汽，虽然使得给水泵的自动调节功能得到了加强，但是这会使得新蒸汽减少，从而导致核电厂的热效率有所降低。最后，汽轮机高、低压缸的内效率也会对核电厂的热效率有影响，而且这个影响是较为重要的，提高汽轮机高、低压缸的内效率，会使整个核电厂的热效率得到提高。从热力参数选择上来讲。其一，提高二回路工质的平均吸热温度，可以提高核电厂的热效率，这主要是通过增加一回路运行压力或者蒸汽发生器运行压力的方法实现的。其二，减少二回路工质的平均放热温度，可以提高核电厂的热效率，这主要是通过降低冷凝器的运行压力即降低其运行饱和温度的方法实现的。其三，设法减少蒸汽发生器的排污率，因为排污的时候会损失热量，会使核电厂的效率提高。最后，设备管道的压力损失、散热损失也会对核电厂的热效率有影响，通过新的更优化的设计、采用新型的材料来使压力损失和散热损失减少，从而提高核电厂的热效率。从热平衡计算上来讲，由于一部分的热量消耗在了除氧器上，因此会使核电厂的效率受到影响。同时对于蒸汽发生器的排污等因素也可以从这个方面来考量，对核电厂的效率有影响。因此从以上讨论可知，提高汽轮机高低压缸的相对内效率、采用平均吸热温度较高的中间再热方式、适当的减少给水泵汽轮机的耗气量或者采用其他的带动方式、提高二回路工质的平均吸热温度、降低二回路工质的平均放热温度、16适当降低蒸汽发生器的排污量，减少管道设备的压力损失与散热损失，减少除氧器的热量消耗，均可以使核电厂的热效率得到改进。附录附表1已知条件和给定参数序号项目符号单位数值1核电厂输出电功率NEMW10002一回路能量利用系数10993蒸汽发生器出口蒸汽干度XFH99754蒸汽发生器排污率D1055高压缸内效率H,I82076低压缸内效率L,I83597汽轮机组机械效率M0998发电机效率GE0999新蒸汽压损PFHMPA510再热蒸汽压损PRHMPA811回热抽汽压损PE,JMPA312低压缸排汽压损PCDKPA513高压给水加热器出口端差H,U314低压给水加热器出口端差L,U215加热器效率H09916给水泵效率FWP,P05817给水泵汽轮机内效率FWP,TI08018给水泵汽轮机机械效率FWP,TM09019给水泵汽轮机减速器效率FWP,TG0981720循环冷却水进口温度TSW,124附表2确定的主要热力参数汇总表序号项目符号单位计算公式或来源数值1反应堆冷却剂系统运行压力PCMPA选定，15161552冷却剂压力对应的饱和温度TC,S查水和水蒸汽表确定34483反应堆出口冷却剂过冷度TSUB选定，1520184反应堆出口冷却剂温度TCOTCOTC,STSUB32685反应堆进出口冷却剂温升TC选定，3040356反应堆进口冷却剂温度TCITCITCOTC29187蒸汽发生器饱和蒸汽压力PSMPA选定，5070658蒸汽发生器饱和新蒸汽温度TFHPS对应的饱和温度28089一、二次侧对数平均温差TMCOIMISTLN24510冷凝器中循环冷却水温升TSW选定，68711冷凝器传热端差T选定，310512冷凝器凝结水饱和温度TCDTCDTSW,1TSWT3613冷凝器的运行压力PCDKPATCD对应的饱和压力59414高压缸进口蒸汽压力PH,IMPAPH,IPFHPFH61815高压缸进口蒸汽干度XH,I由热平衡计算995216高压缸排汽压力PH,ZMPA选定0801817高压缸排汽干度XH,Z由绝热焓降与内效率计算860018汽水分离器进口蒸汽压力PSP,IMPA2压损07819汽水分离器进口蒸汽干度XSP,I焓相等8608第一级再热器20再热器进口蒸汽压力PRH1,IMPA考虑4的压损07521再热器进口蒸汽干度XRH1,I由分离器能力决定99522加热蒸汽进口压力PRH1,HSMPA选定25523加热蒸汽进口干度XRH1,HS结合内效率可求9130第二级再热器24再热器进口蒸汽压力PRH2,IMPA考虑2的压损07425再热器进口蒸汽温度TRH2,I由平均焓升计算212026再热器蒸汽出口压力PRH2,ZMPA考虑压损为207227再热器出口蒸汽温度TRH2,Z由给定参数选定264028加热蒸汽进口压力PRH2,HSMPA取等于高压缸进口压力61829加热蒸汽进口干度XRH2,HS由热平衡计算9952低压缸30进口蒸汽压力PL,IMPA未考虑压损07231进口蒸汽温度TL,I由热再热蒸汽焓值计算264032排汽压力PL,ZKPA冷凝器压力与排汽压损之和62533排汽干度XL,Z由绝热焓降与内效率计算899934回热级数Z选定735低压给水加热器级数ZL选定436高压给水加热器级数ZH选定237第一次给水回热分配HFWKJ/KGFWCDFHZ110819第二次给水回热分配38高压加热器给水焓升HFW，HKJ/KGFWDEA,OF,HHZ112239除氧器及低压给水焓升HFW，LKJ/KGCF,LL1110340低压加热器给水参数第1级进口给水压力MPA凝水泵出口压力，除氧器运行压力332倍216第1级进口给水比焓HLFWI,1KJ/KGHLFWI,1HLFWO,01508第1级进口给水温度TLFWI,1按PCWP,HLFWI,1查水蒸汽表355第1级出口给水压力MPA考虑均匀压降18第1级出口给水比焓HLFWO,1KJ/KGHLFWO,1HLFWI,1HFW2611第1级出口给水温度TLFWO,1按PCWP,HLFWO,1查水蒸汽表620第1级汽侧疏水温度出口给水温度与出口端差之和640第1级汽侧疏水比焓KJ/KG查水蒸汽表2679第1级回热器参数第1级汽侧压力MPA查水蒸气表0024第2级进口给水压力MPA考虑均匀压降18第2级进口给水比焓HLFWI,2KJ/KGHLFWI,2HLFWO,12611第2级进口给水温度TLFWI,2按PCWP,HLFWI,2查水蒸汽表620第2级出口给水压力MPA考虑均匀压降144第2级出口给水比焓HLFWO,2KJ/KGHLFWO,2HLFWI,2HFW3714第2级出口给水温度TLFWO,2按PCWP,HLFWO,2查水蒸汽表884第2级汽侧疏水温度出口给水温度与出口端差之和904第2级汽侧疏水比焓KJ/KG查水蒸汽表3788第2级回热器参数第2级汽侧压力MPA查水蒸汽表0071第3级进口给水压力MPA考虑均匀压降144第3极回热器参数第3级进口给水比焓HLFWI,3KJ/KGHLFWI,3HLFWO,2371420第3级进口给水温度TLFWI,3按PCWP,HLFWI,3查水蒸汽表884第3级出口给水压力MPA考虑均匀压降108第3级出口给水比焓HLFWO,3KJ/KGHLFWO,3HLFWI,3HFW4817第3级出口给水温度TLFWO,3按PCWP,HLFWO,3查水蒸汽表1146第3级汽侧疏水温度出口给水温度与出口端差之和1166第3级汽侧疏水比焓KJ/KG查水蒸汽表4895第3级汽侧压力MPA查水蒸汽表018第4级进口给水压力MPA考虑均匀压降108第4级进口给水比焓HLFWI,4KJ/KGHLFWI,4HLFWO,34817第4级进口给水温度TLFWI,4按PCWP,HLFWI,4查水蒸汽表1146第4级出口给水压力MPA考虑均匀压降072第4级出口给水比焓HLFWO,4KJ/KGHLFWO,4HLFWI,4HFW5920第4级出口给水温度TLFWO,4按PCWP,HLFWO,4查水蒸汽表1406第4级汽侧疏水温度出口给水温度与出口端差之和1426第4级汽侧疏水比焓KJ/KG查水蒸汽表6005第4级回热器参数第4级汽侧压力MPA查水蒸汽表039除氧器41除氧器进口给水比焓HDEA,IKJ/KGLDEA,ILFWO,ZH592042除氧器出口给水比焓HDEA，OKJ/KGHDEAHDEA,IHFW702343除氧器出口给水温度TDEA,OHDEA对应的饱和水温度166144除氧器运行压力PDEAMPATDEA对应的饱和压力07245高压加热器给水参数第6级进口给水压力PHFWI,6MPA给水泵出口压力，SG蒸汽压力115125倍78第6级第6级进口给水比焓HHFWI,6KJ/KGHHFWI,6HHFWO,5702321第6级进口给水温度THFWI,6按PCWP,HHFWI,6查水蒸汽表1652第6级出口给水压力PHFW,O,6MPA考虑均匀压降715第6级出口给水比焓HHFWO,6KJ/KGHHFWO,6HHFWI,6HFW8145第6级出口给水温度THFWO,7按PCWP,HHFWO,1查水蒸汽表1909第6级汽侧疏水温度出口给水温度与出口端差之和1939第6级汽侧疏水比焓KJ/KG查水蒸汽表8256第6级汽侧压力MPA查水蒸汽表137第7级进口给水压力MPA考虑压降715第7级进口给水比焓HHFWI,7KJ/KGHHFWI,7HHFWO,68145第7级进口给水温度THFWI,7按PCWP,HHFWI,7查水蒸汽表1909第7级出口给水压力MPA考虑压降65第7级出口给水比焓HHFWO,7KJ/KGHHFWO,7HHFWI,7HFW9266第7级出口给水温度THFWO,7按PCWP,HHFWO,7查水蒸汽表2159第7级汽侧疏水温度出口给水温度与出口端差之和2189第7级汽侧疏水比焓KJ/KG查水蒸汽表9393第7级第7级汽侧压力MPA查水蒸汽表22746高压缸抽汽第6级抽汽压力PHES,6MPA汽侧压力与压损之和141第6级抽汽干度XHES,6根据内效率计算8827第6级第6级抽汽比焓KJ/KG查询水蒸汽表25586第7级抽汽压力PHES,7MPA汽侧压力与压损之和234第7级抽汽干度XHES,7根据内效率计算9082第7级第7级抽汽比焓KJ/KG查询水蒸汽表2629947低压缸抽汽参数第1级第1级抽汽压力PLES,1MPA汽侧压力与压损之和002522第1级抽汽干度XLES,1根据内效率计算9436第1级抽汽比焓KJ/KG查询水蒸汽表24859第2级抽汽压力PLES,2MPA汽侧压力与压损之和0073第2级抽汽干度XLES,2根据内效率计算9489第2级第2级抽汽比焓KJ/KG查询水蒸汽表26172第3级抽汽压力PLES,3MPA汽侧压力与压损之和019第3级抽汽干度XLES,3根据内效率计算100第3级第3级抽汽比焓KJ/KG查询水蒸汽表27534第4级抽汽压力PLES,4MPA汽侧压力与压损之和040第4级抽汽干度XLES,4根据内效率计算100第4级第4级抽汽比焓KJ/KG查询水蒸汽表2868648再热器抽汽参数加热蒸汽进口压力PRH1,HSMPA选定255加热蒸汽进口温度查询水蒸汽表2255加热蒸汽进口干度XRH1,HS根据内效率计算9130加热蒸汽进口比焓HRH1,HSKJ/KG查询水蒸汽表26416第1级疏水比焓KJ/KG查询水蒸汽表9678加热蒸汽进口压力PRH2,HSMPA考虑压损后的压力618加热蒸汽进口温度查询水蒸汽表2775加热蒸汽进口干度XRH2,HS选定9953加热蒸汽进口比焓HRH2,HSKJ/KG查询水蒸汽表27757第2级疏水比焓KJ/KG查询水蒸汽表122472349再热器中的平均焓升HRHKJ/KG选定1142附表3热平衡计算结果表格计算结果序号项目符号单位1231核电厂效率E,NP3108533092913090162反应堆功率RQMW632950631068103蒸汽发生器总蒸汽产量SDKG/S1718631727311728854汽轮机高压缸耗汽量S,HPGKG/S1544691548261548895汽轮机低压缸耗汽量S,LKG/S1023811053881509266第一级再热器耗汽量S,RH1KG/S6671896874336909397第二级再热器耗汽量S,R2GKG/S7148587358537396078除氧器耗汽量S,DEAKG/S5375185535155561349给水泵汽轮机的耗汽量S,FWPKG/S10245610547110600310给水泵的给水量FGKG/S168704173668174711给水泵扬程FWPHMPA64420644206442012高压缸抽汽量第1级高压给水再热器抽汽量