核电SG给水温度计算方法.pdf

第 3 9卷 第 3期 2 0 1 0年 9月 热力逮 平 THERM AL TURBI NE Vo 1 3 9 NO 3 S ep t 2 0 1 0 核 电S G给水温度计算方 法 刘 武峰 ， 杜 连庆 ( 哈 尔 滨汽 轮 机 厂 研 究 院 ， 哈 尔滨1 5 0 0 4 6 ) 摘 要 ： 根据弗流盖 尔公 式原理 ， 通过 实例详 细 的热力计 算确 定核 电机 组 负荷 由 0 i 0 0 T MC R过程 中 S G最终给水温度与 负荷的关 系曲线， 提供给核院核算核岛 负荷用。 关键词 ： 弗流盖 尔公式； 核 电； 除氧 器； 加热器 ； 端差 中图分类号 ： TK 2 6 2 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 2 5 5 4 9 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 1 9 5 0 3 A Ca l c u l a t i o n M o d e l o f S G Fe e d W a t e r Te mp e r a t u r e f o r Nu c l e a r Po we r LJ 【 ， Wu fe n g，DU Li a n g q i n g ( H a r b i n T u r b i n e Co mp a n y L i mi t e d Re s e a r c h I n s t i t u t e，Ha r b i n 1 5 0 0 4 6， Ch i n a ) Ab s t r a c t ： B a s e d o n t h e f u i l g e r S e x p r e s s i o n s ，t h e c u r v e o f S G s f i n a l f e e d wa t e r V S l o a d f r o m 0 TMCR t o i 0 0 TM C R c a n b e d r a wn b y me a n s o f t h e a c t u a l t h e r mo d y n a m i c c a l c u l a t i o n Th r o u g h t h i s c a l c u l a t i o n，we c a n o bt a i n t he ex a c t r e l a t i o n o f SG S f i n al f e e d wa t e r VS l o a d un de r c o mpl e t e l o a d a n d s up pl y Nu c l e a r En gi ne e r i n g Re s e a r c h& De s i g n I n s t i t u t e f o r c h e c k i n g t h e S G S l o a d o f t h e n u c l e a r i s l a n d Ke y wo r d s： f ui l g e rS ex pr e s s i o ns； nu c l e a r p owe r； d e a e r a t or；f e e dwa t e r he a t e r ； t e r mi na l ( t e mpe r a t ur e) d i f f e r e n c e 1 概 述 核电项 目中， 核 院在设计计算核岛负荷时需 要汽轮机制造厂家提供完整负荷的 S G最终给水 温度与负荷关系曲线 ， 而在以往的设计 中由于受 到各种 现有 条件 的制 约 ， 汽 轮 机 厂家 往 往 只 能 准 确提供 4 0 TMC R负荷 以上的 S G最终 给水温 度与 负荷关 系 曲线 ， 低 负 荷 下 的数 据 现 有 程序 无 法计算 。本论文通过一个实例计算来简约地介绍 如何确 定汽 轮 机从 0 1 0 0 TMC R 负荷 过 程 中的最 终给水 温度 与主蒸 汽流 量 的关系 。 2 计算依据 众 所周 知 ， 蒸 汽 透 平 机 组 在 变 工 况 时 ， 临 界 状态一般总是首先出现在末级 ， 这是 因为末级的 设 计工 况 焓 降 一 般 是 各 级 中 最 大 的 。 而在 变 工 况 下 ， 只要 末 级 处 于 临界 状 态 ， 可 根 据单 个 喷 管 的变工 况 原 理 得 出 变 工 况 下 的流 量 与设 计 工 况 下 的 流 量 关 系 ： 一 番 譬(弗 流 盖 尔 公 式_ 1 ) ， 即两工况下两个 临界 流量之 比近似 等于 末级的两个初压之 比。同样 可延伸至一个级组 的末级在通过不同流量 G和G 时都处于临界状 态 ， 这两 个流 量之 比就 等 于级 组 中任 何 一 级 的 两 个相 应初 压之 比， 虽 然末 级 以外 的各 级 并 不 在 临 界状 态下 工 作 。 即可 理 解 为通 过 级组 的 流 量 与 级前压 力 成正 比。 3 以某 6 5 0 MW 核 电为例介绍该计 算方法 计算 的前提条件是 ： 已知在汽轮机在启动初 期的除氧器定压运行压力为 0 1 4 7 MP a ， 1 、 2 、 3号 高加 回热抽汽系统的管道压损均为 5 ， 1号高加 收稿 日期： 2 0 0 9 1 2 0 8 修订 日期 ： 2 0 0 9 1 2 3 1 作者简介： 刘武峰 ( 1 9 8 O 一) ， 男 ， 2 0 0 3年毕业于哈尔滨工业大学热能与动力工程专业 ， 本 科学 历， 工程师 ， 2 0 0 3年 至今 一直在哈尔滨汽轮 机厂研究院从事热力计算工作 。 Mi l l 圜 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 核 电 S G给水温度 计算方 法 端差 为 2 7 、 5 0 T MC R 负 荷 以 上都 能 准 确 计 表 1为运用 现有方 法可 准确计 算 出大负 荷下 算出所需要的数据 。 的结果 ： 表 1 现有方法可以准确 计算 出的数据 贿 最终给水温度段抽汽嘞 三段抽汽压力 3 O9 l 2 7 89 2 4 83 2 3 3 7 1 8 7 1 5 8 8 1 1 O 2 1 O 0 2 0 9 0 1 0 8 4 9 0 6 9 l O 5 8 3 确 定机 组 从 0 1 0 0 TMC R整 个 过 程 的 给水温度与给水流量关系， 可依次分为： 高压加热 器投用 前 、 高 压加 热 器 投运 后 的低 负荷 阶段 以及 高压加热器投运后运用现有程序可准确计算 出给 水温度 三部分 。 下面简要说 明三部分给水温度与主流量关系 的确定 ： 机组高压部分回热系统简图如图 1 所示。 图 1高 压 部 分 回热 系 统 简 图 首 先 ， 在机 组启 动前期 ， 除氧 器汽 源来 自辅助 蒸汽， 此时除氧器以定压方式运行， 定压运行压力 为 0 1 4 7 MP a ， 在三号高加运行压力小 于或 等于 除氧器 的定压 运行压力 时 高压加 热器是 投不 上 的 ( 启动时为高压加热器投运是按低压至高压依次 投运) ， 高压加热 器投运点简 图见 图 3 。因此， 可 以认为当三号高加运行压力等 于 P 除 氧时 高加开 始投 运 。则 高加 未投运 前 阶段 的 给水 温度 就是 除 氧器压力下的饱和温度， 而在 临近除氧器 的三号 高加即将投运时主蒸汽流量计算方法如下 ： ( 1 ) 按此 时 三号 高 加 运行 压 力 为 除 氧器 定压 运行压 力 0 1 4 7 MP a ； ( 2 ) 考虑抽汽管道压 损 5 后 可计算 出在三 段 抽 汽 口的压 力 0 1 5 5 MP a ； ( 3 ) 将 三抽 与 四抽 ( 除 氧 器所 在抽 汽 口) 之 问 压力级看作一个级组。此时高压加热器可以认为 匝 盈_ _ 囊 即将投运但还没投上 ， 则主蒸汽流量与通过该级 段的流量相 同。根据 可以准确计算 4 O TMC R 负荷 以上 的三抽压 力和 通过三 抽后级 组 的流量 关 系可 以拟合 出通过该 级组 的流量 与级 段前 的压 力 即三段 抽汽压 力关 系 曲线如 图 2所示 ： 咖1 巅 = 2 7 2 2 3 x 一 1 2 2 1 8 3 甜自汽 口压 力V Ps u 4 U ，0 6 0 0 U 9 l 1 l j 2 图 2 通过 3号抽 汽 15与 4号抽 汽 口间级组 段流量与级前压力关系 通过该曲线结合弗流盖尔原理就可以计算出 在三段抽 汽压 力达 到 0 1 5 5 MP a时对应 的主蒸 汽 流量 G 1 为 2 9 9 8 t h ， 则可 得 出在最终 给水 流量 小 于或等于 G 流量下 的给水温度都是除氧器定压 运 行压 力下 的饱 和温度 l 1 O 8 。 即在 S G 给水温 度与 负荷 关 系 曲线 上给 水流 量 小 于 G ， 时是一条 水平 线 。 高 线 图 3 启动过程中除氧器及 1 号 高加运行压力简图 其次 ， 确定在高加投运后低 负荷下的给水温 R R R R R C C C C C w M M M M M T T T T T o 3 3 2 2 l l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 核 电 S G 给水 温度计算方 法 热力透平 度 。在 3号 高加投 运后 几乎 可 以同时投入 1号及 2号 高加 ， 而只要 1 号 高 加投 入 运行 后 ， 则 给水 温 度就只与 1号高加运行压力有关 ， 而 同 2号高加 运行 无关 。此 时给水 温度 等于 1 号 高加运 行压 力 下 的饱 和温度再 加上 加热 器端差 。此 时将 1 号 抽 汽 口与 2号抽 汽 口间 的压力 级 看 作一 个 级 段 ， 该 级段 也 满足 弗 流 盖尔 原 理 ， 根据 表 1中计 算 出的 大负 荷下 1 号及 2号抽 汽 口间级 段流 量和 一段 抽 汽压 力 的数 据可 以拟合 出该 计算 级组通 过 的流 量 与该 级段前 压 力 即一 段 抽 汽 压力 的 曲线 及公 式 ， 如 图 4所示 ： 3 5 委 2 5 j 盂 2 1 5 1 O5 O o 0 0 0 8 x - o o 2 7 1 通 过 级段 流量 t h 图 4通 过 l号发 2号抽 汽 口 同 级 段 流 量 与 通 过 该 级 段 前压 力关 系 根据 图 4拟 合 出来 的公 式 可计算 出在低 负 荷 下任意给定一个较小的通过该级组的流量下对应 该级 组 前 的压 力 即一 抽 压力 ， 而 由 1号抽 汽 口至 1号 高压 加热 器 的 管道 压 损 5 是 固定不 变 的 常 数， 则可 以推算 出在该级组流量下的 1号高压加 热器 的运行 压 力 ， 从 而根 据 该 压力 下 的饱 和 温度 加上加 热器 端 差就 是 最 终 给水 温 度 ， 至 此 可得 出 该 给定 级组 流量下 对应 的给水 温度 。而 最终 给水 流量 与通过 该级组 的 流量可 以看成 近似 成正 比关 系的 ， 其关系可根据表 1中数据拟合 出图 5所示 的关 系 ： y =1 0 9 3 8 x- 1 2 4 7 5 ， 。 通过级段的流量 t h 图 5 通过 1 号及 2号 抽汽 口间级组流 量与 最终给水流量 的关系 根 据 图 5中拟合 出的公 式可 计算 出任 意一个 较小 的级段 流 量 下对 应 的最 终 给水 流 量 ， 从 而 可 以得出该给水流量与温度关系的曲线 。例如 ： 给 出通过 该级组 的 流量为 5 0 0 t h ， 则 通过 图 4公 式 可计 算 出 一 抽 压 力 为 0 3 7 2 9 MP a ， 考 虑 抽 汽 管 5 9 6 压 损 后 可 得 出 1号 高 加 此 时 运 行 压 力 为 0 3 7 2 9 0 9 5 0 3 5 4 3 MP a ， 该 压 力 下饱 和温 度 查水 蒸气 表为 1 3 9 3 ， 在考 虑加 热器 2 7 端 差 则得 到最 终给 水温 度 为 1 3 6 6 C。而最 终 给水 流 量根 据 图 5中 的公 式 由通 过 级 组 的 流量 5 0 0 t h 可计 算 得 到 为 4 2 2 1 5 t h ， 这 样 就 确 定 任 何 低 于 5 0 T MC R负荷 下 的 给水 流 量 与 给 水 温 度 的 关 系 曲线 。 最后结合表 1中数据便可计算 出机组在 0 1 0 0 TMC R下 的 S G 给 水 温度 与 负 荷 的关 系 曲线 ， 如 图 6所示 ： 6 5 0 MW核 电 主蒸汽 流 量与S G给 水 温度 关 系 曲线 U 2 40 z z。 苌2 0 0 0 l 80 1 60 1 40 1 20 1 00 0 50 0 1 000 l 500 20 00 2500 300 0 35 00 4000 45 00 主 汽流 量 t h 图 6 0 1 0 0 T MC R负荷下 S G给水 温度 与负荷的关系 曲线 4 结 论 ( 1 ) 由上述 分析获 知 ， 计 算核 电机组 在 0 1 0 0 TMC R负荷 下 给水 温 度 与主蒸 汽 流量 的关 系需要分高加投运及未投运前两部分考虑， 然后 结 合 可 以计 算 出的热平 衡三部 分 即可得 出完 整 的 曲线 。 ( 2 ) 该 方 法 同样 适用 于火 电机组 ， 可 以延伸 到 小 流量下 的其 他参数 计算 。 参考文献 ： 1 蔡 颐年 蒸汽轮机装置( 高等学校试用 教材) M 北京 ： 机械 工业 出版社 ， 1 9 8 0 麓- l 圜 O O 0 0 0 O O 0 0 0 1 O O O 0 0 0 0 0 0 如 加 =2 嘲 媾簧 积 噼 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m