核电站与火电站水蒸气参数、汽轮机差异

阀门设计特点
新蒸汽压力低,其比容将明显高于常规汽 轮机。核电汽轮机高压主汽阀一般采用 主汽- 调节联合阀的结构形式,无论是尺寸 还是重量、阀门口径等都要比同容量火 电机组大得多。同时由于与主汽阀连接 的主蒸汽管道以及高压导汽管的口径较 火电机组大得多,对阀门的推力非常大,所 以阀门必须有足够的稳定性以承受管道 的推力。
秦山二期核电站的核电650MW汽轮机和沁北电厂 的超临界600MW火电汽轮机的热力参数对照表
2、蒸汽热力过程
在常规火电机组中蒸汽大部分处于过热蒸 汽状态，只有在低压缸末几级处于湿蒸汽 状态下。核电汽轮机只有低压缸前几级处 于过热状态，其余部分都处于饱和线之下 的湿蒸汽状态。
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如图表示蒸汽在汽轮机中的膨胀过程。图中线段abcdef表 示进汽压力24. 2MPa的常规超临界中间再热机组的热力 过程线,饱和线上方为过热蒸汽区,下方为湿蒸汽区,图中仅 有低压缸中( ef段)末几级叶片处于饱和线以下的湿蒸汽区 工作,其余均在过热区。 线段ABCDE表示进汽压力6. 41MPa的饱和蒸汽的膨胀过程 曲线, AB表示蒸汽在高压缸中的膨胀,在高压缸作功后排入 汽水分离再热器进行去湿再热后达到过热点C,然后进入低 压缸膨胀线段CE,图中仅有低压缸中(CD段)前几级处于过 热蒸汽状态,大部分处于饱和线以下的湿蒸汽区工作。 从核电与火电热力过程线中,可以明显的看出两者间热力
蒸汽管道
主汽阀和高压缸之间管道以及低压 缸进汽管道由于蒸汽湿度一般低于 0.5%,所以选用一般为碳钢材料。
火电汽轮机
超超临界火电机组 超临界燃煤蒸汽轮机电厂
汽轮机技术、产业现状
目前超高压、亚临界参数135MW以上到600MW功率等
级范围内汽轮机产品的制造质量、运行性能、可靠性 等综合指标已达到国际同类机组的水平。我国已具有 了与国际跨国公司相当的亚临界、常规超临界参数大 功率汽轮机的设计制造能力,机组设计制造的技术状况 为: (1)新一代引进技术机型的300MW~600MW汽轮机的国 产化率均达到95%以上。 (2)300MW~600MW等级汽轮机的保证热耗均达到国际 先进水平。 (3)等效可用系数达到国际先进水平。以300MW为例， 整个机组(机、电、炉)的等效可用系数由1997年的 86.86%提高到2001年的91.43%，新投运机组更达到 94.63%，其中汽轮机的等效可用系数2001年达到
汽水分离系统设臵再热主汽阀和再热截止阀
在阀门关闭后由于汽轮机、连通管、汽水分离 再热器和其它设施中剩余蒸汽作用以及各腔室 内、通道、蒸汽管道和汽水分离再热器中积聚 的水分或水膜的汽化,转速还会增加。由于设备 中残余的湿蒸汽闪蒸量大于常规的火电机组,所 以核电汽轮机与火电机组相比更容易超速,为防 止汽轮机超速一般在汽水分离再热器和低压缸 进口之间的连通管上设臵再热主汽阀和再热截 止阀,这样可以保证升速限制在允许范围内。冷 凝式的火电机组一般在连通管上不设臵再热主 汽阀和再热截止阀。
各主要零部件材料的选择，考虑到既有 足够的强度性能又有足够的抗侵蚀性能。 高压缸进汽温度一般低于300℃，选择防 止脆性断裂的材料。高压内、外缸、进 汽导流环采用抗侵蚀性能优越的 ZG15Cr2Mo1，该材料为2.25Cr-1Mo钢。 低压缸由于其进汽参数和常规火电汽轮 机差不多，因此对于低压缸材料的选择 同常规火电汽轮机一样为碳钢。
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5、核电汽轮机的材料选用
核电汽轮机蒸汽是带有一定湿度的
饱和蒸汽,机组的运行温度一般低于 所用金属材料的蠕变断裂温度,所以 对材料的高温强度和抗蠕变性能要 求大大降低,但是核电汽轮机进汽湿 度大,高温、高压的湿蒸汽具有极强 的侵蚀性,因此核电汽轮机选材考虑 的主要问题是材料的防侵蚀性能。
高压缸
核电机组二回路、火电超临界机组再热郎肯循环图示
下图中的（3—4—5—1）阶段，为冷却剂吸热阶段，它 与右图中火电厂工质的吸热阶段（3—4—5—6）相同。 核电二回路的主蒸汽从蒸汽发生器出来后是饱和蒸汽， 没有过热阶段，饱和蒸汽在高压缸中做功（1—a 线段）， 到汽水分离再热器(a—d 线段）， 然后进行再热（d—b 线段），最后主蒸汽再到低压缸做功（b—2 段）。火电 机组的主蒸汽从过热器出来，是过热蒸汽，首先在汽轮 机高压缸中做功（1—a线段），然后经再热器再热 （a—b段），再到中低压缸继续膨胀做功（b—2段）。
发电技术前沿
引入
核电汽轮机的结构和原理基本上与火电
汽轮机相同，在系统组成与设计上也大 致相似，但在设备的设计方面却存在着 许多差异。核电汽轮机在热力参数、结 构特性、设计细节与材料选用、运行维 护方面具有一定的独特性。
1、基本热力参数的差别
压水堆核电机组与火电机组相比初参数低 得多且湿度大，主蒸汽为略带湿度的饱和 蒸汽(压力一般在5MPa～7MPa，湿度为 0.25%～0.5% )，汽耗显著增加。
核电站与火电站水蒸气参数、汽轮 机差异互动分析讨论
小组成员：宋家胜、孙皓、王浩渊、廖启迪 姚晶 PPT制作：孙皓 演讲展示：宋家胜 资料收集整理:全组成员 时间：2014.5
近年我国电能结构分布
课题设置
了解发电行业前沿知识、新型汽轮机大
致结构、核心部件。 画出新型汽轮机组简图、示功图、热力 循环温熵图，讨论图上每个热力过程分 别在哪个装臵完成。 分析讨论核电汽轮机热力循环对比火电 机组汽轮机的全方位区别。 我国及世界上主要电厂最新汽轮机技术 与产业现状。
3、热力循环
大型火电站都采用蒸汽中间再热系统,其主要目的 在于提高中、低压缸前蒸汽参数,从而提高大容量 机组的热经济性；而对于压水堆核电站而言, 用 再热的主要目的是提高蒸汽在汽轮机中膨胀终点 的干度。汽水分离再热器的主要作用是除去高压 缸排汽中的水分, 并加热高压缸排汽, 提高低压缸 进汽的温度, 使其具有一定的过热度，若不采取 任何措施,当蒸汽膨胀至0.0049MPa 时,其湿度将 接近30%。
核电饱和蒸汽汽轮机
采用AP1000型反应堆核电项目提供汽轮发电机组
核电汽轮机
4、核电汽轮机结构的独特性
汽缸设计的特点
由于蒸汽初参数低和容积流量大,与常规 火电机组相比,相同容量的核电汽轮机需 要较大的通流能力和排汽面积。核电汽 轮机设计多采用1个高压缸(或高中压合缸 )加2～3个低压缸的结构且汽缸的尺寸和 重量较常规火电要大些,尤其对于半转速 核电汽轮机汽缸的尺寸和重量更大。