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1、船舶核动力装置Marine Nuclear Power Plants核科学与技术学院核科学与技术学院（）（）MNPP-L09-FWS6/4/202214.4 蒸汽排放系统蒸汽排放系统1.功用功用2.运行工况运行工况3.系统流程及工作原理系统流程及工作原理6/4/202221.功用功用l把蒸汽发生器产生的多余蒸汽，经减温减压后排入主（或把蒸汽发生器产生的多余蒸汽，经减温减压后排入主（或辅）冷凝器中；辅）冷凝器中；l在正常运行或者事故工况下，防止主蒸汽管道超压；在正常运行或者事故工况下，防止主蒸汽管道超压；l在冷停堆的第一阶段，与反应堆冷却剂系统配合，实现堆在冷停堆的第一阶段，与反应堆冷却剂系统配
2、合，实现堆芯余热的导出；芯余热的导出；l属于安全保护系统。属于安全保护系统。6/4/202232.运行工况运行工况l机动排放工况机动排放工况 装置负荷大幅度变化时（例如快速降负荷、主机甩负荷等）装置负荷大幅度变化时（例如快速降负荷、主机甩负荷等），排放多余蒸汽。，排放多余蒸汽。l安全排放工况安全排放工况事故工况下（例如主机脱扣），蒸汽压力过高，排放部分事故工况下（例如主机脱扣），蒸汽压力过高，排放部分蒸汽以降低二次侧蒸汽压力；蒸汽以降低二次侧蒸汽压力；冷停堆的第一阶段，与反应堆冷却剂系统配合，将堆芯余冷停堆的第一阶段，与反应堆冷却剂系统配合，将堆芯余热排出。热排出。6/4/20224主蒸汽压力
3、突然增加过程分析主蒸汽压力突然增加过程分析l核动力装置在正常情况下功率运行，反应堆功率与二回路核动力装置在正常情况下功率运行，反应堆功率与二回路负荷处于平衡状态负荷处于平衡状态l二回路负荷突然减小，主汽轮机用汽量迅速减少，蒸汽发二回路负荷突然减小，主汽轮机用汽量迅速减少，蒸汽发生器一次侧与二次侧热平衡状态被打破生器一次侧与二次侧热平衡状态被打破l蒸汽发生器二次侧产生的大量蒸汽如不能及时排出，将使蒸汽发生器二次侧产生的大量蒸汽如不能及时排出，将使主蒸汽压力急剧升高主蒸汽压力急剧升高l因二次侧排热减少，一次侧冷却剂温度将显著升高，引入因二次侧排热减少，一次侧冷却剂温度将显著升高，引入负反应性，导致
4、反应堆功率降低负反应性，导致反应堆功率降低 l冷却剂温度升高，冷却剂系统压力也相应升高冷却剂温度升高，冷却剂系统压力也相应升高 6/4/20225图图4-17 负荷突减时的动态特性负荷突减时的动态特性6/4/202263.系统工作原理系统工作原理l冷凝器的正常工作压力低于大气压力，对应的蒸汽和凝结冷凝器的正常工作压力低于大气压力，对应的蒸汽和凝结水温度约为水温度约为40左右；左右；l蒸汽发生器需要排放时的蒸汽压力可以达到蒸汽发生器需要排放时的蒸汽压力可以达到56MPa，对，对应的饱和蒸汽温度最高可以达到应的饱和蒸汽温度最高可以达到275 ；l排放的蒸汽必须经过排放的蒸汽必须经过减温减压减温减压
5、后才能进入冷凝器中，以防后才能进入冷凝器中，以防止冷凝器因热冲击而损坏。止冷凝器因热冲击而损坏。 6/4/20227图图4-18蒸汽排放系统流程蒸汽排放系统流程6/4/20228图图4-19 蒸汽排放系统压力分配蒸汽排放系统压力分配6/4/20229图图4-20 蒸汽减温减压装置蒸汽减温减压装置6/4/202210复习复习1.二回路系统的主要功能是什么二回路系统的主要功能是什么?2.蒸汽系统由哪几部分组成？基本功能是什么蒸汽系统由哪几部分组成？基本功能是什么?3.主蒸汽系统有哪些布置方式？各有什么特点？主蒸汽系统有哪些布置方式？各有什么特点？4.辅蒸汽系统有哪些布置方式？各有什么特点？辅蒸汽系
6、统有哪些布置方式？各有什么特点？5.蒸汽排放系统的功能是什么？蒸汽排放系统的功能是什么？6/4/202211二回路系统的功能二回路系统的功能l利用一回路系统蒸汽发生器产生的蒸汽，将热能转变为推利用一回路系统蒸汽发生器产生的蒸汽，将热能转变为推进船舶运动的动力、生产全船用电以及制造淡水。进船舶运动的动力、生产全船用电以及制造淡水。吸收一回路系统核裂变产生的热能，加热二回路给水产生吸收一回路系统核裂变产生的热能，加热二回路给水产生一定温度与压力的蒸汽，提供船舶航行和船舶电站所需要一定温度与压力的蒸汽，提供船舶航行和船舶电站所需要的动能的动能由于系统运行不可避免地会存在一定的介质泄漏，二回路由于系统
7、运行不可避免地会存在一定的介质泄漏，二回路系统需要设置造水装置，生产满足系统运行品质要求的淡系统需要设置造水装置，生产满足系统运行品质要求的淡水，补充一、二回路淡水消耗水，补充一、二回路淡水消耗借助安全与控制系统，确保系统运行使用安全借助安全与控制系统，确保系统运行使用安全6/4/202212功用功用蒸汽系统蒸汽系统主蒸汽系统主蒸汽系统辅蒸汽系统辅蒸汽系统乏汽系统乏汽系统从蒸汽发生器向主从蒸汽发生器向主汽轮机输送蒸汽汽轮机输送蒸汽供给辅机用汽及辅供给辅机用汽及辅助换热设备用汽助换热设备用汽收集辅机乏收集辅机乏(废废)汽汽6/4/202213图图4-10 主蒸汽系统的单线布置主蒸汽系统的单线布置
8、l优点优点：布置简单，管道和阀件较少，流动阻力小且重量轻、尺寸小：布置简单，管道和阀件较少，流动阻力小且重量轻、尺寸小l缺点缺点：工作可靠性低，生命力差：工作可靠性低，生命力差6/4/202214图图4-11 主蒸汽系统的双线布置主蒸汽系统的双线布置l优点优点：供汽可靠性增大，生命力增强。：供汽可靠性增大，生命力增强。l缺点缺点：两台蒸汽发生器工作压力不等时，会使蒸汽发生器负荷不均。：两台蒸汽发生器工作压力不等时，会使蒸汽发生器负荷不均。6/4/202215图图4-12 主蒸汽系统的环形布置主蒸汽系统的环形布置主蒸汽系统的l优点优点：系统生命力强。：系统生命力强。l缺点缺点：管道多，热应力复杂
9、。：管道多，热应力复杂。6/4/202216图图4-13(a) 单线式辅汽管路单线式辅汽管路l优点优点：布置简单，占用空间少；：布置简单，占用空间少；l缺点缺点：供汽可靠性及生命力较差。：供汽可靠性及生命力较差。6/4/202217图图4-13 (b) 环形式辅汽管路环形式辅汽管路l优点优点：供汽可靠性好，生命力强；：供汽可靠性好，生命力强；l缺点缺点：布置复杂、占用空间较多。：布置复杂、占用空间较多。6/4/202218图图4-13(c) 独立式辅汽管路独立式辅汽管路l优点：优点：安全可靠、管路集中；安全可靠、管路集中；l缺点：缺点：使用管道较多。使用管道较多。6/4/202219蒸汽排放系
10、统的功用蒸汽排放系统的功用l把蒸汽发生器产生的多余蒸汽，经减温减压后排入主（或把蒸汽发生器产生的多余蒸汽，经减温减压后排入主（或辅）冷凝器中；辅）冷凝器中；l在正常运行或者事故工况下，防止主蒸汽管道超压；在正常运行或者事故工况下，防止主蒸汽管道超压；l在冷停堆的第一阶段，与反应堆冷却剂系统配合，实现堆在冷停堆的第一阶段，与反应堆冷却剂系统配合，实现堆芯余热的导出；芯余热的导出；l属于安全保护系统。属于安全保护系统。6/4/2022204.5 凝水凝水-给水系统给水系统1.概述概述2.系统描述系统描述3.系统设计原则系统设计原则4.凝水净化凝水净化5.给水除氧给水除氧6/4/2022211.概述
11、概述l凝水凝水 汽轮机做功后排入到冷凝器中的废汽（或称乏汽）被冷凝汽轮机做功后排入到冷凝器中的废汽（或称乏汽）被冷凝成水，称为凝水。成水，称为凝水。l给水给水 凝水经过加热、除气等处理后由给水泵供给蒸汽发生器，凝水经过加热、除气等处理后由给水泵供给蒸汽发生器，称为给水。称为给水。6/4/202222凝水凝水-给水系统的功用给水系统的功用l凝水系统凝水系统 将冷凝器中的凝水输送到给水系统中去的管路及设备，称将冷凝器中的凝水输送到给水系统中去的管路及设备，称为凝水系统。为凝水系统。l给水系统给水系统 将符合要求的水可靠均匀地向蒸汽发生器输送的管道和设将符合要求的水可靠均匀地向蒸汽发生器输送的管道和
12、设备，称为给水系统。备，称为给水系统。l功用功用 将冷凝器中的凝水经过除气、加热等处理达到允许标准后，将冷凝器中的凝水经过除气、加热等处理达到允许标准后，输送到蒸汽发生器中。输送到蒸汽发生器中。6/4/2022232.系统描述系统描述l凝水系统凝水系统主凝水系统主凝水系统 主冷凝器热井主凝水泵主冷凝器热井主凝水泵 加热器过滤器加热器过滤器辅凝水系统辅凝水系统辅冷凝器热井辅凝水泵加热器辅冷凝器热井辅凝水泵加热器l给水系统给水系统给水泵差压阀给水阀给水泵差压阀给水阀6/4/202224图图4-21 凝水给水系统流程凝水给水系统流程6/4/2022253.系统设计原则系统设计原则l主要设备双重设置；
13、主要设备双重设置； 可靠性要求可靠性要求 l有可靠灵敏的自动调节装置；有可靠灵敏的自动调节装置； 机动性要求机动性要求 l考虑凝水量与给水量的不一致；考虑凝水量与给水量的不一致； 机动性要求机动性要求 l保证所有设备的技术要求；保证所有设备的技术要求； 可靠性要求可靠性要求 l给水泵有应急吸水管；给水泵有应急吸水管； 生命力要求生命力要求 l正常条件下必须保证给水的水质。正常条件下必须保证给水的水质。 可靠性要求可靠性要求 6/4/2022264.凝水净化凝水净化l凝水污染原因凝水污染原因海水、空气从冷凝器不严密处漏入到凝水中；海水、空气从冷凝器不严密处漏入到凝水中；系统设备与管道的腐蚀产物进
14、入凝水中。系统设备与管道的腐蚀产物进入凝水中。l凝水净化方法凝水净化方法 凝水净化是为了除去以离子状态和悬浮状态存在的杂质，凝水净化是为了除去以离子状态和悬浮状态存在的杂质， 常用的方法主要是离子交换和过滤。常用的方法主要是离子交换和过滤。6/4/202227凝水过滤器的类型及特点凝水过滤器的类型及特点l微孔滤芯过滤器微孔滤芯过滤器 依靠滤层表面滤料间小孔的机械阻留和滤料表面的吸附作依靠滤层表面滤料间小孔的机械阻留和滤料表面的吸附作用来截留水中悬浮物，多采用微米孔径的滤芯用来截留水中悬浮物，多采用微米孔径的滤芯l磁力过滤器（永磁式、电磁式）磁力过滤器（永磁式、电磁式） 利用腐蚀产物的铁磁性来除
15、去杂质利用腐蚀产物的铁磁性来除去杂质l超细过滤器超细过滤器 常用中空纤维过滤器，过滤口径微米常用中空纤维过滤器，过滤口径微米6/4/202228图图4-22 中空纤维中空纤维6/4/202229图图4-23粒径的分布图粒径的分布图6/4/2022305.给水除氧给水除氧l 在凝水在凝水-给水系统中，会从真空部分的不严密处漏入和由给水系统中，会从真空部分的不严密处漏入和由补水及疏水带入氧和二氧化碳。补水及疏水带入氧和二氧化碳。l水中溶有氧气和二氧化碳气体，会引起汽水循环系统及设水中溶有氧气和二氧化碳气体，会引起汽水循环系统及设备的腐蚀，氧腐蚀的主要部位是给水管道和疏水系统。备的腐蚀，氧腐蚀的主要
16、部位是给水管道和疏水系统。l为了防止这类腐蚀，必须从凝给水中除去这些有害气体，为了防止这类腐蚀，必须从凝给水中除去这些有害气体，特别是氧。特别是氧。6/4/202231给水除氧方法给水除氧方法l热力（物理）除氧热力（物理）除氧l化学除氧化学除氧向凝水给水中添加联氨、亚硫酸钠等化学物品，使之与向凝水给水中添加联氨、亚硫酸钠等化学物品，使之与水中溶解的氧发生化学反应而去除氧气水中溶解的氧发生化学反应而去除氧气化学除氧反应迅速，反应产物和化学物质本身对系统运行化学除氧反应迅速，反应产物和化学物质本身对系统运行无害，能够达到彻底除氧的目的无害，能够达到彻底除氧的目的不能去除水中溶解的其他气体，还会增加给水中可溶性盐不能去除水中溶解的其他气体，还会增加给水中可溶性盐类的含量类的含量通常和热力（物理）除氧方法结合使用通常和热力（物理）除氧方法结合使用6/4/202232热力除氧基本原理热力除氧基本原理l亨利定律（气体溶解定律）亨利定律（气体溶解定律） 任何气体在水中的溶解度与该气体在气水界面上的分压力任何气体在水中的溶解度与该气体在气水界面上的分压力成正比，与水的温度成反比。成正比，与水的温度成反
