《【2017年整理】自然循环蒸汽发生器运行原理及参数》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】自然循环蒸汽发生器运行原理及参数（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、然循环蒸汽发生器的运行原理和运行参数作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-23 17:00:00 摘 要 蒸汽发生器是连接一、二回路的枢纽,因此,其运行对整个核电站安全稳定运行十分重要.充分理解蒸汽发生器的运行原理和运行参数,有利于核电站的运行.本文以大亚湾核电站蒸汽发生器为例,介绍了自然循环蒸汽发生器的运行原理和运行参数.关键词 蒸汽发生器 运行原理 运行参数Abstract The steam generator join a hub of primary loop and secondary loop, so the operation is of fully s
2、ignificance for the safe and stable operation of NPP. This paper describes the operating principle and operating parameters of natural circulation steam generator by quoating the steam generator of Daya Bay NPP as an example.Key words Steam generator Operating principle Operating parameter1 运行原理1.1
3、反应堆控制方式为了匹配反应堆与汽轮机的功率,必须同时兼顾一、二回路的压力、温度等热工参数的相对稳定性和反应堆的安全性,如:一回路平均温度变化范围不能过大(避免一回路水容积波动过大),蒸汽发生器出口蒸汽压力不能太低(会影响汽轮机效率)等.正常运行时流经反应堆的一回路流量基本保持不变,反应堆功率的输出与反应堆冷却剂进出口温度密切相关.图1为大亚湾核电站一回路平均温度控制图,采用了漂移一回路平均温度的方式,通过同时改变一回路平均温度和蒸汽发生器出口蒸汽压力来匹配汽轮机功率的变化.反应堆冷却剂进口温度基本不变,一回路平均温度随着功率的上升而上升,蒸汽发生器出口蒸汽压力随功率的上升而下降.1.2 一回路
4、系统运行一回路系统的正常运行相当于核电站的功率运行,最佳稳态运行相当于核电站的基本负荷运行,正常瞬态相当于负荷跟踪过程中的功率变化.大亚湾核电站一回路系统稳态运行时参数如下:(1) 一回路系统压力维持在15.5 MPa;(2) 根据不同的负荷,一回路平均温度如图1所示,在291.4310.0之间变化;(3) 根据不同的负荷,稳压器水位在20%64%相对水位之间变化.稳态运行时,3台主泵都处于运行状态,传送必需的一回路流量,将反应堆所产生的热量通过3台蒸汽发生器传递到二回路系统.正常瞬态运行时,反应堆的功率需要随负荷变化而变化,这就造成一回路水温度的变化,从而引起一回路水的收缩或膨胀.稳压器用来
5、调节一回路水的温度和容积的变化.1.3 自然循环自然循环蒸汽发生器下降通道中的流体为给水与分离器疏水的混合物,基本上不含蒸汽,而上升通道中的流体为汽水两相混合物.下降通道中的流体密度大于上升通道中的流体密度,两者形成的压差在回路中建立起运动压头,形成自然循环.蒸汽发生器自然循环时,运动压头与流动阻力平衡,依靠自身改变循环流量(即改变循环倍率)来调节.当负荷下降时,在同一传热面上传热量下降,蒸汽量减小,即上升通道中汽水两相混合物中的蒸汽含量减小.而循环倍率的变化与蒸汽含量的变化成反比,即负荷下降,循环倍率增大.1.4 蒸汽发生器的水位蒸汽发生器内的水位是指下降通道中通过测量得到的水位.水位要调节
6、到一个已知的整定值(一般为旋叶式分离器的中部).如果水位过低,将会发生:蒸汽进入给水环,在给水管道中会产生水锤的危险;会使循环倍率降低,上升通道管束中蒸汽含量过高,会在管壁上产生蒸汽膜和杂质沉积,有可能发生传热管腐蚀的危险.如果水位过高,会淹没或局部淹没干燥器,使出口蒸汽湿度增加,引起汽轮机叶片的腐蚀.蒸汽发生器水位控制是通过控制调节阀的开度来改变给水流量,一般有下列3种方式.(1)大小流量分开控制:为了改善控制系统在小流量时的性能,采取了大小流量分开控制的方式.小流量时由旁路调节阀调节.大流量时,旁路调节阀全开,主给水调节阀起作用.这就要求在调试过程中,正确地选择切换点和重叠度,保证大小流量
7、的无扰动切换.(2)主从控制通道串级控制:见图2所示,子通道为流量控制通道,主通道为水位控制通道.采取串级控制方式,有利于改善控制系统的线性度,提高响应速度.图2 水位串级控制简图(3)前馈控制:影响蒸汽发生器水位变化的主要因素是负荷,即蒸汽流量.为了提高整个控制系统的响应速度,引入主要扰动量 蒸汽流量作开环控制,即前馈控制.一旦蒸汽流量变化,给水流量相应地作出调整,避免水位发生大的变化.前馈控制对抑制虚假水位对控制通道的影响有非常重要的作用.但前馈控制要求对起前馈作用的扰动量的测量要非常准确.1.5 蒸汽发生器的给水蒸汽发生器的给水是蒸汽在凝汽器中冷凝后的水,经给水加热器加热后,由汽动给水泵
8、增压,并将给水分配到每台蒸汽发生器的给水管路.给水量由以下两个设备互为补充进行调节:用汽动给水泵的转速进行调节,对3台蒸汽发生器共同调节,速度较快;用给水大流量和小流量的调节阀开启度进行调节,对蒸汽发生器个别调节,速度较慢.给水流量控制系统是核电站最重要的系统之一,会直接影响机组安全与满负荷运行.大亚湾核电站二回路有3个同样的蒸汽发生器给水管路,每个给水管路具有1个主给水调节阀、1个旁路给水调节阀以及隔离阀和仪表控制回路.此外,3台蒸汽发生共用2台汽动给水泵、1台电动给水泵.给水流量控制系统分为给水泵速度控制和水位控制两个回路.泵的转速和阀门的开启度都会影响给水流量.为了使两个控制回路都能正常
9、工作,必须使它们相互独立,互不影响.为此,将泵速控制设计成由给水母管和蒸汽母管之间的压差来控制,最终控制给水调节阀两端的压差为规定值.蒸汽发生器的辅助给水是在不能实现正常给水(由给水流量控制系统给水)时,为蒸汽发生器给水.这样可以排出堆芯的余热和保持设备的完整性.辅助给水在下列情况下被使用:在启动和一回路温度上升阶段,给水加热器不能使用;在热停堆阶段,不再允许使用给水流量控制系统时;为了向冷停堆过渡并达到余热排出系统投入运行.每台机组有1个贮水箱、1套唧送装置和1组带有流量调节的向蒸汽发生器注水的管路.水泵将贮存在贮水箱中的水,通过1个流量调节阀送入蒸汽发生器.当正常给水系统中的1个失效时,辅
10、助给水成为应急手段用以排出堆芯余热直至达到余热排出系统投运.在这种情况下,一回路放出的热量通过蒸汽发生器(由辅助给水)传输给二回路,向凝汽器或大气排放.1.6 蒸汽发生器的主蒸汽蒸汽发生器的主蒸汽是具有一定压力、温度和流量的饱和蒸汽,饱和蒸汽的湿度应低于规定的指标.主蒸汽流量是用于反应堆控制和保护的一个重要参数,它与相应的给水流量之差来调节主给水阀以控制蒸汽发生器的水位,当两者之差超过设定值时,向反应堆保护系统发出停堆信号.另外,还用主蒸汽流量和其它信号共同作用,向反应堆保护系统发出主蒸汽隔离信号.出口蒸汽压力如图1所示,它与一回路平均温度一起来匹配功率的变化,随着功率的上升而下降.在蒸汽发生
11、器的主蒸汽管线上安装有7台安全阀,它们的功能是:通过排除蒸汽来防止一回路系统的超压和过热;通过限制蒸汽流量和速率来防止堆芯过冷.出口蒸汽湿度对汽轮机的效率和可靠性影响很大.蒸汽湿度主要取决于蒸汽发生器汽水分离装置的分离效果.为考核蒸汽发生器的性能、正确评估汽轮机叶片的冲刷和腐蚀、计算蒸汽发生器的热功率输出,要求精确地测量蒸汽湿度.1.7 蒸汽发生器的排污蒸汽发生器排污系统的功能是清除给水中的杂质(此杂质在锅水中被浓缩),使锅水的化学品质保持在规定的限值内.排污水通过排污冷却器后,在正常运行工况下放射性水平小于55.5 Bq/kg,排污水可输送到凝汽器热阱(凝结水除盐装置运行时),或直接向外排放
12、.当放射性水平大于55.5 Bq/kg 时,排污水应送到排污净化器进行净化处理.根据蒸汽发生器的水化学要求,排污率为蒸汽量的1%1.5%.排污水从蒸汽发生器、排污扩容器输出,通过排污冷却器、排污预过滤器、排污混床净化器以及排污后过滤器,然后到凝汽器热阱或向外排放.对排污水进行定期取样和分析以确定:排污率是否需要调整以保持锅水水化学指标在规定限度内;是否存在一回路向二回路的泄漏,需要采取纠正措施;是否应改变排污水的处理方法.2 运行参数2.1 一回路运行参数2.1.1 一回路水进、出口温度一回路水进、出口温度的测量对反应堆的保护和控制都是十分重要的.大亚湾核电站每台蒸汽发生器的热端和冷端各装有4
13、个温度传感器,其中1个为热电偶温度传感器,宽量程范围为0350,主要用于监视堆芯冷却情况.另3个为热电阻式温度传感器,1个用于保护通道,1个用于控制通道,1个留作备用.温度传感器的分布见图3.对热电阻式温度传感器,其热端温度取自蒸汽发生器的旁道管线,为减小温度分布不均匀对温度测量造成的影响,同热端相连的旁通管与一特制的取样收集器相连,该收集器在主管道同一截面上分三支以120角向管道中心延伸,上面均布若干取样孔,以获取具有代表性温度的流体样品.冷端温度取自主泵的旁通管线,由于主泵的混和作用,认为温度分布比较均匀,故只在主泵出口处设一个取样管.这两个旁通管线在蒸汽发生器与主泵之间共用一段带有流量计
14、的回流管线.为均衡冷热端的旁通流量,在冷端旁路上装有限流孔板,这样能保证温度传感器的响应时间,对反应堆的保护和控制十分重要.宽量程的温度传感器则直接插入各环路的冷热端.表1为大亚湾核电站蒸汽发生器在设计条件下不同负荷时的一回路水进、出口温度.图3 一回路水进、出口温度和流量传感器以及给水、主蒸汽、排污水流量传感器布置示意图表1 大亚湾核电站蒸汽发生器在设计条件下不同负荷的一回路水进、出口温度负荷 总传热系数W/m2 二回路饱和温度 一回路进口温度 一回路出口温度% MW10 96.83 5562.47 289.62 295.13 291.2830 290.50 7120.75 288.02 3
15、02.62 291.2350 484.16 7659.37 286.61 309.98 291.3270 677.83 7952.02 285.34 317.18 291.56100 968.33 8218.22 283.66 327.63 292.292.1.2 一回路水流量一回路水在泵的驱动下流经反应堆堆芯,将核燃料组件在裂变过程中产生的热量及时带走.为保护堆芯的安全,流经堆芯的一回路水必须具有一定的流量.若流量低于额定值的88.8%,则反应堆停堆保护系统动作,使反应堆紧急停堆.若流量过大,则流致振动增大,严重时会导致堆内部件的损坏.大亚湾核电站一回路水的流量测定采用了主泵电功率法和弯管流
16、量计法,并利用热平衡对一回路水流量进行了验证.主泵电功率法:通过测量每一环路主泵单独运行时的电功率 W1、弯管流量计压差 P1和3台主泵同时运行时该环路主泵的电功率 W3和弯管流量计压差 P3,就可以计算出3台主泵同时运行时该环路的流量 Q3.三个环路的一回路水流量之和即为流过反应堆的总流量.测量结果见表2.弯管流量计法:在蒸汽发生器一回路主管道出口的第一个弯头17.5处,管道的外侧和内侧分别设有一个和三个取压孔.由于一回路水流经该弯头处时产生的离心力的作用,使在弯头内、外侧间产生一压差 P.流量与压差存在一定的关系,由此可以得到一回路水流量与弯管流量计压差值的关系式.测量结果见表2.弯管流量计测量大口径管道的大流量具有很高的精度,被用于测量核电站一回路水流量.表2 电功率法和弯管流量计法的测量结果环路流量,m3/h 总流量m3/h环路1 环路2 环路3电功率法 26347 25241 26454 78042弯管流量计法 24813 24543 25184 74540
