212汽水分離再熱器系統(tǒng)GSS

1、2.1.2 汽水分離再熱器系統(tǒng)（GSS）秦山二期是典型的壓水堆核電站，壓水堆核電站通過一、二回路之間的熱量傳遞，產(chǎn)生飽和蒸汽，在汽輪機(jī)中膨脹做功。蒸汽的壓力和溫度逐漸降低，離開高壓缸末級(jí)葉片時(shí)，排汽濕度已高達(dá)14%左右，如果不采取措施低壓缸末級(jí)的排汽濕度將達(dá)24%左右，大大超過了1215%的允許值，會(huì)對(duì)低壓缸末級(jí)葉片產(chǎn)生嚴(yán)重的刷蝕，同時(shí)也增加了濕汽損失。為了改善低壓缸的工作條件壓水堆核電廠在汽輪機(jī)的高、低缸之間設(shè)有汽水分離再熱器。其目的是為了降低低壓缸內(nèi)的蒸汽濕度，改善汽輪機(jī)的工作條件，提高汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率，防止和減少濕蒸汽對(duì)汽輪機(jī)零部件的腐蝕浸蝕作用。一、系統(tǒng)功能汽水分離再熱器系統(tǒng)的功能如

2、下：1. 除去高壓缸排汽中98%的水分；2. 加熱高壓缸排汽，降低進(jìn)入低壓缸蒸汽的濕度，使其具有一定的過熱度；3. 對(duì)汽水分離和再熱過程中產(chǎn)生的疏水進(jìn)行收集和回流。二、系統(tǒng)描述1. 系統(tǒng)組成。汽水分離再熱器系統(tǒng)（GSS）由兩臺(tái)汽水分離再熱器（MSRMoisture Separator Reheater）、6臺(tái)疏水箱及相應(yīng)的蒸汽和疏水管道組成。整個(gè)系統(tǒng)總體上可分為汽水分離再熱部分和疏水收集回流部分。1.1 汽水分離再熱部分。秦山二期的汽水分離再熱器由Westinghouse設(shè)計(jì)，Thermal Engineering International 供貨。每臺(tái)機(jī)組有兩臺(tái)（MSR”A”和MSR”B”）

3、，分別對(duì)稱布置在汽輪機(jī)低壓缸的兩側(cè)（如圖1所示）。MSR的部件安裝在圓筒形的殼體內(nèi)。蒸汽在高壓缸做功后，從下部進(jìn)入MSR的殼體內(nèi)，然后向兩側(cè)進(jìn)入帶有孔槽的蒸汽分配管，經(jīng)管上的孔槽向下，通過蒸汽分配網(wǎng)板后進(jìn)入高效汽水分離波紋板組件，去除其中的水分。經(jīng)干燥的蒸汽向上依次經(jīng)過第一級(jí)和第二級(jí)再熱器的殼側(cè)，被加熱器管側(cè)的蒸汽進(jìn)一步加熱，降低蒸汽的濕度，最后從MSR頂部的三條管線進(jìn)入汽輪機(jī)的低壓缸做功（MSR的具體結(jié)構(gòu)如圖2、3所示）。為了提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，這里再熱循環(huán)不僅采用新蒸汽加熱高壓缸排汽，還利用汽輪機(jī)抽汽來加熱，稱為兩級(jí)再熱。根據(jù)朗肯循環(huán)理論，用新蒸汽加熱壓力較低的排汽只會(huì)降低循環(huán)效率，但由于濕

4、度降低，提高了汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率，最終還是能夠改善機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性的提高程度與再熱壓力、再熱器端差、汽水分離再熱器的壓力損失等因素有關(guān)。第一級(jí)再熱器的加熱蒸汽來自高壓缸第一級(jí)后抽汽，其參數(shù)為：237.5，3.104MPa，169.9t/h；第二級(jí)再熱器的加熱汽源為新蒸汽，其參數(shù)為：279.2，6.346MPa，163.9t/h。汽水分離再熱器的圓筒形外殼按壓力容器規(guī)范設(shè)計(jì)和制造，外殼有兩個(gè)支座，一個(gè)固定，另一個(gè)可以移動(dòng)，以保證裝置可以自由膨脹。所有與濕蒸汽接觸的壁面都襯有不銹鋼襯里。第一、二級(jí)再熱器的結(jié)構(gòu)類似，每個(gè)再熱器由一組439不銹鋼的4管程管束組成，在插入殼體內(nèi)的框架上時(shí)，已先組成一

5、個(gè)完整的組件，管束與支撐板之間采用焊接連接。1.2 疏水回流部分。每臺(tái)MSR的疏水部分由3臺(tái)疏水箱及相應(yīng)的管道和閥門組成。MSR在汽水分離和再熱的過程中將產(chǎn)生大量的疏水，這些疏水是通過GSS系統(tǒng)的疏水系統(tǒng)進(jìn)行疏排的。汽水分離器、第一、二級(jí)再熱器各自有獨(dú)立的疏水系統(tǒng)。汽水分離器中分離出來的水分匯集在MSR殼體下部，利用重力排入“分離器疏水箱”中，然后排向5#高壓給水加熱器，當(dāng)啟動(dòng)、低負(fù)荷和向高加的排放不可用時(shí)，則開啟緊急疏水閥，將疏水排向凝汽器（CEX103CS）。第一級(jí)再熱器和第二級(jí)再熱器的疏水分別在重力作用下進(jìn)入“一級(jí)再熱蒸汽疏水箱”和“二級(jí)再熱蒸汽疏水箱”，一級(jí)再熱器的疏水最終排向6#高壓

6、給水加熱器，二級(jí)再熱器的疏水排向7#高壓給水加熱器。當(dāng)啟動(dòng)、低負(fù)荷和向高加的排放不可用時(shí)，則緊急疏水排向凝汽器（CEX103CS）。為了保證疏水能從MSR正?；亓鞯礁邏航o水加熱器，必須滿足以下條件： 高壓給水加熱器處于投運(yùn)狀態(tài)； MSR的疏水壓力必須高于高加中的給水壓力； 高加的壓力必須足夠高，以保證其疏水系統(tǒng)能夠應(yīng)付來自MSR的額外疏水。當(dāng)MSR的出口溫度不低于204.4時(shí)，以上條件通常已得到滿足。1.3 超壓保護(hù)。每臺(tái)MSR設(shè)有兩個(gè)安全閥，以防止超壓。當(dāng)高壓缸排汽壓力達(dá)到安全閥動(dòng)作的整定值時(shí)，安全閥動(dòng)作，將蒸汽排向汽輪機(jī)廠房外，同時(shí)引起汽輪機(jī)跳閘。2. 設(shè)備參數(shù)暫缺三、系統(tǒng)運(yùn)行1. 正常運(yùn)

7、行。正常運(yùn)行工況是指汽輪發(fā)電機(jī)組在最大連續(xù)出力643.2MW，全部給水加熱器投入和MSR的兩級(jí)再熱器均投入運(yùn)行的工況。在上述工況下，每臺(tái)MSR的運(yùn)行參數(shù)為：MSR進(jìn)口蒸汽流量2723t/hMSR出口蒸汽流量2524.3t/hMSR進(jìn)口壓力1.083MPaMSR出口壓力0.998MPa總壓降0.085MPaMSR進(jìn)口溫度185.41MSR出口溫度265.2正常運(yùn)行時(shí)，一級(jí)再熱器的加熱汽源（高壓缸抽汽）是不進(jìn)行調(diào)節(jié)的，其溫度隨主蒸汽循環(huán)的溫度變化。二級(jí)再熱器的加熱蒸汽（新蒸汽）溫度由閉環(huán)控制系統(tǒng)控制，再熱器進(jìn)口的熱電偶提供控制信號(hào)，由RTC（Reheat Temperature Controlle

8、r再熱蒸汽溫度控制器）控制進(jìn)汽管線上的兩個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥（見圖4）的開度實(shí)現(xiàn)，由計(jì)算機(jī)保證兩個(gè)閥門的開啟順序和平穩(wěn)過渡。正常運(yùn)行時(shí)，MSR的疏水和再熱汽源的排放均回到高壓給水加熱器，MSR的疏水分別受3個(gè)疏水調(diào)節(jié)閥的控制，調(diào)節(jié)閥的開度信號(hào)來自各自的疏水箱的水位信號(hào)。2. 啟動(dòng)和停運(yùn)。2.1 冷態(tài)啟動(dòng)。一級(jí)再熱器的管束溫度是不受控制的。在啟動(dòng)前需對(duì)二級(jí)再熱器管束進(jìn)行暖管。暖管采用VVP的新蒸汽，通過開啟電動(dòng)閥145VV（MSR”A”）實(shí)現(xiàn)，此時(shí)二級(jí)再熱器管側(cè)的蒸汽壓力在通過管束后與凝汽器壓力相同，溫度與主蒸汽相同。二級(jí)再熱器在汽機(jī)達(dá)到35%額定負(fù)荷時(shí)投入運(yùn)行。其RTC的整定值設(shè)定為高于MSR出口蒸汽

9、溫度27.8，以保證加熱蒸汽的凝結(jié)溫度高于加熱管束的初始金屬溫度。MSR的加熱蒸汽進(jìn)口溫度在RTC控制下保持30分鐘不變，進(jìn)行暖管預(yù)熱，然后即可進(jìn)行溫度提升。溫度提升通過自動(dòng)改變升溫控制器的整定值實(shí)現(xiàn)，這將導(dǎo)致加熱蒸汽進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥的開啟。根據(jù)不同的需要，在自動(dòng)狀態(tài)下，有兩種升溫方案可供選擇。一種是13.9/15min，另一種是以55.6/h的速率平滑提升。如果靠手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的開度來控制升溫，則升溫速率必須控制在13.9/30min。升溫操作一直到再熱蒸汽進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥全開為止。如果在汽機(jī)達(dá)到滿負(fù)荷之前就已完成了升溫操作，則MSR的出口蒸汽溫度將高于額定滿負(fù)荷設(shè)計(jì)溫度。在這種情況下，必須特別注意汽輪機(jī)

10、低壓缸的溫度限值不被超越。當(dāng)疏水條件滿足時(shí)，將MSR通向高加和凝汽器的疏水閥同時(shí)開啟，疏水箱中的水位將從高水位設(shè)定值降至正常值，此時(shí)，控制回路自動(dòng)關(guān)閉向凝汽器的疏水閥，向高加的疏水控制回路將接管對(duì)疏水箱的液位控制。2.2 停運(yùn)。汽水分離再熱器的停運(yùn)過程無特殊的操作。MSR在停運(yùn)過程中對(duì)熱應(yīng)力不像在啟動(dòng)時(shí)那么敏感，當(dāng)停運(yùn)程序啟動(dòng)后，控制器自動(dòng)關(guān)閉全部蒸汽閥和排放閥，隨后疏水控制系統(tǒng)關(guān)閉有關(guān)的疏水閥。3. 低負(fù)荷工況。為了避免低壓缸缸體金屬過熱及再熱器“U”形管的熱力瞬變，當(dāng)汽機(jī)負(fù)荷低于35額定負(fù)荷時(shí)，應(yīng)將二級(jí)再熱器退出運(yùn)行。如果汽水分離再熱器需要在35額定汽機(jī)負(fù)荷以下長(zhǎng)期運(yùn)行或需重新熱啟動(dòng)時(shí)，再

11、熱蒸汽進(jìn)汽閥可以減小開度，以37.8/h或13.9/15min的速率降低加熱蒸汽的進(jìn)口溫度，直到MSR出口蒸汽溫度低于204.4，在此狀態(tài)下，MSR可長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行。VVPVVP高壓缸低壓缸低壓缸低壓缸MSR“A” GSS 110 ZZMSR“B” GSS 210 ZZ圖1 汽輪機(jī)及再熱器位置示意圖2134567891011111213141615圖2 MSR縱剖結(jié)構(gòu)圖1. 波紋板組件5. 集管開口槽9. 分離器頂部擋板13. 中央疏水收集槽2. 波紋板支撐件6. 導(dǎo)向葉片10. 蒸汽分配網(wǎng)板14. 疏水道蓋板3. 鐘形套管7. 波紋板底部支撐11. “U”形封頭15. 密封緣4. 蒸汽分配集管8. 密封盤12. 管支撐板16. 主疏水出口1123546789101112131415圖3 MSR橫剖結(jié)構(gòu)圖1. 高壓缸排汽入口5. 蒸汽分配集管進(jìn)口的鐘形套管9. MSR殼側(cè)疏水出口13. 蒸汽集管開口槽2. 人孔蓋板6. 威爾盤（Weir Plate）10. 中央疏水收集槽14. 蒸汽導(dǎo)向裝置3. 蒸汽通道7. 蒸汽分配網(wǎng)板11. 撇沫盤15. 屏蔽套4. 屏蔽套8. 波紋板組件12. 蒸汽分配集管一級(jí)再熱器疏水箱分離器疏水箱二級(jí)再熱器疏水箱新蒸汽M高壓缸抽汽MM5#高加CEX130VL132VL131VL133VL