自然循环蒸汽发生器的工作原理和运行参数

自然循环蒸汽发生器的工作原理和运行参数

蒸汽发生器是连接一次回路和二次回路的枢纽,其运行对整个核电厂的安全稳定运行至关重要。充分了解蒸汽发生器的工作原理和参数有利于核电厂的运行。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工作原理和运行参数。

关键词:蒸汽发生器工作原理及运行参数

1工作原理

1.1反应堆控制模式

为了匹配反应堆和汽轮机的功率,必须同时考虑一次回路和二次回路的压力和温度等热参数的相对稳定性以及反应堆的安全性,如:一次回路的平均温度范围不宜过大(以免一次回路的水量波动过大),蒸汽发生器出口的蒸汽压力不宜过低(会影响汽轮机的效率)。正常运行时,通过反应堆的一次流量基本保持不变,反应堆功率的输出与反应堆冷却剂的进出口温度密切相关。图1是大亚湾核电站一回路平均温度控制图。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,匹配汽轮机功率的变化。反应堆冷却剂入口温度基本不变,一回路平均温度随功率增加而升高,蒸汽发生器出口蒸汽压力随功率增加而降低。

1.2初级电路系统操作

一次回路系统的正常运行相当于核电厂的功率运行,最优稳态运行相当于核电厂的基本负荷运行,正常暂态相当于负荷跟踪时的功率变化。大亚湾核电站一回路系统稳态运行时的参数如下:

(1)一次系统压力保持在15.5兆帕;

(2)根据负载不同,一次回路平均温度从291.4到310.0不等,如图1所示;

(3)根据不同的负荷,稳压器的水位在相对水位的20%到64%之间变化。

在稳态运行期间,所有三个主泵都在运行,输送必要的一次流,并将反应器产生的热量通过三个蒸汽发生器传递到二次系统。

在正常的瞬态运行过程中,反应堆的功率需要随负荷变化,引起一次水的温度变化,从而引起一次水的收缩或膨胀。稳压器用于调节一次水的温度和体积变化。

1.3自然循环

自然循环蒸汽发生器下降通道内的流体为给水和分离器疏水的混合物,基本不含蒸汽,上升通道内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,两者之间的压差在回路中建立了一个移动的压头,形成自然循环。

蒸汽发生器自然循环时,移动压头与流动阻力平衡,流动阻力通过改变循环流量(即改变循环比)来调节。当负荷降低时,同一传热面上的传热减少,蒸汽量减少,即上升通道内汽水两相混合物中的蒸汽含量减少。循环比的变化与蒸汽含量的变化成反比,即负荷降低,循环比增加。

1.4蒸汽发生器水位

蒸汽发生器中的水位是指下降通道中测得的水位。水位应调整到已知的设定值(通常是旋转叶片分离器的中部)。水位过低会发生:蒸汽进入供水环,会造成供水管道水锤的危险;循环比会降低,上升通道管束中的蒸汽含量过高,蒸汽膜和杂质会沉积在管壁上,可能导致r

(2)主从控制通道的级联控制:如图2所示,子通道为流量控制通道,主通道为水位控制通道。采用串级控制方式有利于提高控制系统的线性度和响应速度。

图2水位串级控制示意图

(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,引入主扰动——蒸汽流量进行开环控制,即前馈控制。一旦蒸汽流量发生变化,给水流量将相应调整,以避免水位大幅变化。前馈控制在抑制虚假水位对控制通道的影响方面起着非常重要的作用。然而,前馈控制需要非常精确地测量起前馈作用的扰动。

1.5蒸汽发生器供水

蒸汽发生器的给水是由蒸汽在冷凝器中冷凝而成的水。经给水加热器加热后,由蒸汽给水泵加压,给水分配到各蒸汽发生器的给水管道。供水量通过以下两种装置调节:利用蒸汽驱动给水泵的转速一起调节三台蒸汽发生器,速度较快;(2)调节大流量和小流量供水调节阀的开度,单独控制蒸汽发生器

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