汽发生器饱和蒸汽温度为Tfh=275.63℃,对应的饱和水比焓、饱和蒸汽比焓分别为hsˊ=1213.3kJ/kg,hs”=2783.82kJ/kg,新蒸汽的干度xfh=0.9975,则新蒸汽的焓值hfh=1213.3+0.9975(2783.82?1213.3)=2779.89 kJ/kg,一、二次侧对数平均温差为:
?Tm?Tco?Tci326.83-290.83=?29.64℃
Tco?Tci326.83?275.63lnln290.83?275.63Tci?Ts对数平均温差在20℃~33℃范围内,符合要求。
(3)冷凝器
循环冷却水的进口温度Tsw,1=24℃,冷凝器中循环冷却水温升ΔTsw=7℃,冷凝器传热端差δT =5℃,则冷凝器凝结水饱和温度:
Tcd =Tsw,1 + ΔTsw +δT=24+7+5=36℃
对应的冷凝器运行压力Pcd=5.945kPa,冷凝器运行压力对应的饱和水焓hcd=150.84kJ/kg。
(4)高压缸
高压缸进口蒸汽压力为Ph,i=Pfh?ΔPfh=6?0.3=5.7MPa,对应的饱和水比焓和饱和蒸汽比焓分别为,hh,isˊ=1196.2 kJ/kg,hh,is”=2787.03 kJ/kg。通过热平衡计算hfh=hh,isˊ+xh,z(hh,is”-hh,isˊ),可得高压缸进口蒸汽干度xh,i=0.9955,进口蒸汽比焓值hh,i=2779.89kJ/kg,进口蒸汽的比熵sh,i=5.901kJ/(kg˙K),高压缸的排气压力ph,z=0.14×ph,i=0.14×5.7=0.798,假设工质在高压缸内为等熵膨胀过程,则ph,z=0.798MPa对应的比焓值为2430.577 kJ/kg,高压缸的内效率η
2779.89-(2779.89-2430.557)×h,i=82.07%,故实际焓值为
0.8207=2493.19kJ/kg。压力0.798MPa下对应的饱和水焓与饱和蒸汽焓值分别为:
hh,zsˊ=720.481kJ/kg,hh,zs”=2767.361kJ/kg
高压缸出口蒸汽干度可求得为:
xsp,i=(2494.639-720.48)/(2767.361-720.481)=0.8667.
(5)汽水分离器
汽水分离器的进口蒸汽压力为psp,i=0.798MPa,汽水分离器的进口蒸汽干度xsp,i=86.67%,考虑汽水分离器3%的压力损失,则汽水分离器的出口压力prh1,i=0.774MPa,汽水分离器的出口干度选定为99.5%.
(6)第一级再热器
第一级再热器的进口蒸汽压力prh1,i=psp,i-Δpsp=0.798-0.024=0.774MPa,第一级再热器的进口蒸汽干度xrh1,i=99.5%,进口蒸汽的焓值2755.88kJ/kg.
5
(7)第二级再热器
考虑第一级再热器3%的压损,第二级再热器的进口蒸汽压力prh2,i=prh1,i-Δprh1=0.7508MPa。考虑新蒸汽进入第二级再热器2%的压力损失,则第二级再热器加热蒸汽的进口压力为6×0.98=5.88MPa,对应的饱和温度为274.63℃,干度为0.997,焓值为2781.078 kJ/kg,考虑第二及再热器的2%的压损,则其出口蒸汽压力为prh2,hs=0.7358MPa,第二级再热器出口蒸汽温度比加热蒸汽进口温度低14℃,再热蒸汽出口蒸汽温度为Trh2,z=260.63℃,利用水及水蒸汽表查得第二级再热器出口蒸汽焓值为hrz2,o=2975.54kJ/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:
Δhrz=(2975.54-2755.88)×0.5=109.83kJ/kg
进而可知第一级再热器的出口焓值为hrh1,o=2755.88+109.83=2865.71kJ/kg,利用水蒸汽表查得第一级再热器出口蒸汽温度Trh1,o=209.68℃。
(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0.0028MPa,则低压缸进口蒸汽压力为pl,i=0.733MPa,焓值是2975.54kJ/kg,利用水蒸汽表查得进口蒸汽温度Tl,i=260.59℃,进口蒸汽的比熵为sl,i=7.127 kJ/(kg˙K)。冷凝器的运行压力为0.005945MPa,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,z=0.006258Mpa,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,z=89.99%,对应的焓值是hl,z=2327.335kJ/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6.0MPa下对应的饱和水比焓为hsˊ=1214.64kJ/kg,冷凝器运行压力5.945kPa下对应的凝结水比焓为150.84kJ/kg,每一级加热器的理论焓升为:
hs'?hcd1214.64?150.84?=132.975kJ/kg Z?18蒸汽发生器的最佳给水比焓为:
hfw,op=hcd+ZΔhfw,op=150.84+7×132.975=1081.665kJ/kg
由于蒸汽发生器进口给水压力比新蒸汽压力高0.1MPa,故给水压力为6.1MPa,
?hfw,op?
6
利用水蒸汽表可知最佳给水温度Tfw,op=248.99℃,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0.87,则可求得实际给水温度Tfw=0.87Tfw,op=0.87×248.99=216.62℃,结合给水压力6.1MPa,利用水蒸汽表查得实际给水焓值hfw=929.777kJ/kg,再次等焓升分配确定每一级加热器内给水的实际焓升:
h?hcd929.777?150.84?hfw?fw=?111.28kJ/kg
Z7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pdea=0.758MPa ,对应的除氧器出口给水温度Tdea=168.19℃,除氧器出口给水焓值hdea=711.46kJ/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,h?hfw?hdea,oZh?929.777?711.46?109.1585kJ/kg,
2低压给水加热器每一级的焓升为:
?hfw,l?hdea.o?hcd711.46?150.84??112.124kJ/kg。
Zl+15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3.1倍,则第一级低压给水加热器的进口压力为plfwi,1=3.1×0.758=2.350MPa,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,1=150.84kJ/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,1=35.51℃。考虑均匀压降,低压加热器通过运算可知每级压降取0.39MPa为宜,则第一级低压给水加热器出口给水压力为1.96MPa,利用平均焓升可知出口给水比焓值为hlfwo,1=262.964kJ/kg,利用水蒸汽表查得出口给水温度为Tlfwo,1=62.44℃。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64.44℃,查水蒸汽表知对应的疏水比焓值是269.80kJ/kg,第一级汽侧饱和压力为0.02439MPa。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,1=2.350MPa 第一级出口给水压力:p1fwo,1=1.96 MPa 第一级进口给水比焓:hlfwi,1=150.84 kJ/kg 第一级出口给水比焓:hlfwo,1=262.964kJ/kg 第一级进口给水温度:Tlfwi,1=35.51℃ 第一级出口给水温度:Tlfwo,1=62.44℃ 第一级汽侧疏水温度:64.44℃ 第一级汽侧疏水比焓:269.80 kJ/kg
第一级汽侧疏水压力:0.02439MPa 第二级进口给水压力:p1fwi,2=1.96 MPa 第二级出口给水压力:p1fwo,2=1.577MPa
第二级进口给水比焓:hlfwi,2=262.964 kJ/kg 第二级出口给水比焓:hlfwo,2=375.088 kJ/kg 第二级进口给水温度:Tlfwi,2=62.44℃ 第二级出口给水温度:Tlfwo,2=89.27℃
7
第二级汽侧疏水温度:91.27℃ 第二级汽侧疏水比焓:382.44 kJ/kg
第二级汽侧疏水压力:0.07356MPa 第三级进口给水压力:p1fwi,2=1.57 MPa 第三级出口给水压力:p1fwo,2=1.18MPa
第三级进口给水比焓:hlfwi,2=375.088 kJ/kg 第三级出口给水比焓:hlfwo,2=487.212 kJ/kg 第三级进口给水温度:Tlfwi,2=89.27℃ 第三级出口给水温度:Tlfwo,2=115.90℃ 第三级汽侧疏水温度:117.90℃ 第三级汽侧疏水比焓:494.90 kJ/kg
第三级汽侧疏水压力:0.18569MPa 第四级进口给水压力:p1fwi,4=1.18 MPa 第四级出口给水压力:p1fwo,4=0.79MPa
第四级进口给水比焓:hlfwi,4=487.212 kJ/kg 第四级出口给水比焓:hlfwo,4=599.336kJ/kg
第四级进口给水温度:Tlfwi,4=115.90℃ 第四级出口给水温度:Tlfwo,4=142.27℃ 第四级汽侧疏水温度:144.27℃ 第四级汽侧疏水比焓:607.59 kJ/kg
第四级汽侧疏水压力:0.40723 MPa 除氧器进口给水比焓:hdea,i=599.336 kJ/kg 除氧器出口给水比焓:hdea,o=711.46 kJ/kg 除氧器出口给水温度:Tdea=168.19℃ 除氧器运行压力:pdea=0.758 MPa 第六级进口给水压力:p1fwi,6=7.2MPa 第六级出口给水压力:p1fwo,6=6.65MPa
第六级进口给水比焓:hlfwi,6=711.46 kJ/kg 第六级出口给水比焓:hlfwo,6=820.6085 kJ/kg 第六级进口给水温度:Tlfwi,6=167.34℃ 第六级出口给水温度:Tlfwo,6=192.28℃ 第六级汽侧疏水温度:195.28℃ 第六级汽侧疏水比焓:831.51 kJ/kg
第六级汽侧疏水压力:1.40714MPa 第七级进口给水压力:p1fwi,7=6.65 MPa 第七级出口给水压力:p1fwo,7=6.1MPa
第七级进口给水比焓:hlfwi,7=820.6085 kJ/kg 第七级出口给水比焓:hlfwo,7=929.767kJ/kg 第七级进口给水温度:Tlfwi,7=192.28℃ 第七级出口给水温度:Tlfwo,7=216.62℃ 第七级汽侧疏水温度:219.62℃ 第七级汽侧疏水比焓:942.18 kJ/kg
第七级汽侧疏水压力:2.30301MPa
(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0.02439MPa,考虑回热抽气5%的压力损失,则第一级抽气压力为ples,1=0.02439/0.95=0.02567MPa,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,1=94.07%,第一级抽汽比焓为,hles,1=2480.69kJ/kg.运用相同的方法可求得其他四级高压两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,1=0.02567MPa 第一级抽汽干度:xles,1=94.07% 第一级抽汽比焓:hles,1=2480.69kJ/kg 第二级抽汽压力:ples,2=0.7743MPa 第二级抽汽干度:xles,2=97.96% 第二级抽汽比焓:hles,2=2617.83kJ/kg 第三级抽汽压力:ples,3=0.19546MPa 第三级抽汽干度:xles,3=100%
第三级抽汽比焓:hles,3=2747.14kJ/kg 第四级抽汽压力:ples,4=0.42866MPa 第四级抽汽干度:xles,4=100%
第四级抽汽比焓:hles,4=2874.32kJ/kg 第六级抽汽压力:phes,6=1.4812MPa 第六级抽汽干度:xhes,6=89.32% 第六级抽汽比焓:hhes,6=2578.98kJ/kg 第七级抽汽压力:phes,7=2.42422MPa 第七级抽汽干度:xhes,7=91.85% 第七级抽汽比焓:hhes,7=2650.17kJ/kg
8
2)两级再热器抽汽参数 第一级再热器抽汽压力:prh1,hs=2.7MPa 第一级再热器抽汽干度:xrh1,hs=92.49% 第一级再热器抽汽比焓:hrh1,hs=2664.995kJ/kg 第二级再热器抽汽压力:prh2,hs=5.88MPa 第二级再热器抽汽干度:xrh2,hs=99.67% 第二级再热器抽汽比焓:hrh1,hs=2779.89kJ/kg
3.热力系统热平衡计算
3.1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。
3.2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η
QR?Ne ?e,NPPe,NPP
,则反应堆功率为
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:
Ds?QR?1
(hfh?hs')?(1??d)(hs'?hfw)式中,η1——一回路能量利用系数,取0.99;
hfh——蒸汽发生器出口新蒸汽比焓,kJ/kg;
hsˊ——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;
ξd——蒸汽发生器排污率,取为新蒸汽产量的1.05%.
(2)蒸汽发生器给水流量计算
Gfw?(1??d)?Ds
(3)给水泵有效输出功率计算
9