核电汽轮机与火电汽轮机比较分析

核电汽轮机与火电汽轮机比较分析

陈果

福建福清核电有限公司 福建 福清 350318

摘要：在本篇文章中，主要从热力设计、结构性能和材料选择等多方面入手，全面论述了核电汽轮机和火电汽轮机之间存在的不同之处。

关键词：核电汽轮机；火电汽轮机；比较差别

现阶段，伴随着社会经济的不断发展，核电领域运行进程逐渐加快，在这一背景下，人们逐渐加大了对核电方面的重视程度，对于核电以及火电来讲，两者均是借助汽轮机达到发电操作目的的，不过从核电汽轮机设计、制造以及安全等环节进行分析，和火电汽轮机相互比较来看还有着诸多的不同之处。基于此，本文结合核电汽轮机以及火电汽轮机运行特征，全面分析以及探讨了两者之间存在的各项差别，得出结论，以此为后期核电汽轮机以及核电厂稳定运行提供良好依据。

1. 对于核电汽轮机组特征的论述

当核电站运行期间，因为和核电汽轮机相互配套的反应堆湿蒸汽参数处于较低的状态，同时单回路类型的工具有着独特性特征，放射现象极为明显，因此从目前汽轮机系列中分离出了核电汽轮机。通过相关探究得出，核电汽轮机组具备的特征一般表现在以下几方面。

其一，蒸汽参数不高，有着非常大的湿度。首先，带有湿润度的饱和蒸汽压力大约是4.0~7.0MPa，湿度大约表现为0.40%左右，温度不超出300℃，该项参数远远低于常规类型的火电汽轮机。常规火电机组中包含的蒸汽一般处于过热蒸汽现象，通常是处于低压缸末几级中出现湿蒸汽现象。而核电汽轮机的过热现象则是在低压缸前几级状态下体现出来，剩下的部分呈现出了饱和状态之下的湿蒸汽情况。

其二，不管是进汽数量还是容积流量等，都是非常大的，因为核电汽轮机初参数不高，有效焓降只占据常规火电汽轮机的一半比例，使得相同功率的机组中核电汽轮机进气量上升，在火电机组中占据了较高比例，并且疏水量也逐渐提高，容积流量扩大。

其三，单机功率非常大，可以有效承载相关负荷。从核电站实际运行情况来看，存在着运行费用较低以及投资成本非常高的现象，因此可以将核电汽轮机设计成非常大的功率，可以有效承载着电网中的相关负荷。相关部门专门研究了投运的机组，对功率和单机功率进行了控制，目的是减少成本输出。

2、核电汽轮机与火电汽轮机比较分析 

从核电汽轮机组成结构以及操作原理等方面来看，基本上和火电汽轮机是一样的，而且系统组成以及设计要点相一致，不过两者也有着诸多不同之处，比如设备和热力参数、材料选择、结构性能等，这些方面均存在着差别。通过比较核电汽轮机和火电汽轮机情况来看，两者的不同之处表现在以下几方面。

2.1热力参数的差别

对于核电机组以及火电汽轮机组来讲，两者参数不同，前者参数远远低于后者参数，湿度特别大，主蒸汽表现为带有湿度的饱和蒸汽，该项饱和蒸汽的压力参数是5MPa~7MPa，湿度是0.5%左右。在核电汽轮机组中，整体焓降量占据相同功率下火电机组的2/3，有效焓降则是常规火电机组的一半比例，在这一现状下，加剧了汽消数量，疏水程度增加。并且相同容量下的核电汽轮机进气量是火电机组的2倍左右，容积流量大约是6倍，蒸汽容积流量逐渐增加，对于核电机组提出的要求也是非常高的，要求必须进一步拓展核电机组通流面积，使其远远多出火电机组。

本文以某项核电站设计的核电汽轮机以及火电汽轮机热力参数为主进行分析和探究，明确比较了两者的不同参数。具体如下表所示：

表一 核电汽轮机与火电汽轮机之间的参数比较

2.2结构特征差别

因为以上论述的热力设计参数不一样，因此使核电汽轮机和火电汽轮机两者的设计结构以及特征有着明显的差别，不同之处股如下所示：

其一，外形尺寸存在差别。通过比较核电汽轮机和火电汽轮机参数以及容量可以看出，前者要低很多，进气容量大约占据相同功率火电汽轮机组的一倍左右，这就需要进一步增大核电汽轮机组中的进气管、阀门，合理设置汽缸尺寸，控制标准比例，使其大于常规的汽轮机，高压缸叶片的长度也必须超过普通的汽轮机。当功率一致的时候，核电汽轮机末级叶片远远超过了火电汽轮机末级叶片的长度以及外形尺寸等。

其二，在设置汽水分离以及再热器期间的差别现象。当前阶段，饱和蒸汽属于核电汽轮机的主要工作蒸汽，该项类型的蒸汽形成了巨大的排气湿度，当把蒸汽直接排放到低压缸内的话，必定会影响到汽轮机相关零件的性能，质量下降。基于此，要想使汽轮机低压缸蒸汽湿度逐渐下降，就需要依照实际情况适当的增加低压缸蒸汽温度，将核电汽轮机的过热度体现出来，加快热力循环，为低压缸提供良好的环境。而且将汽水分离器设置到汽轮机高压缸和低压缸中产生的作用极高，能够从一定程度上避免湿蒸汽在汽轮机低压缸中产生不良的影响，保持零件的高性能。

其三，低压缸进气截止阀以及调节阀设置不一样。在核电汽轮机运行期间，相关的进汽参数不高，高压缸和管道内包含了诸多的蒸汽以及水分，当机械运行期间出现异常现象以后，主汽阀自动闭合，压力下降，里面包含的水分随之转变成蒸汽，汽轮机发生了异常启动，运行速度加快，远远超出了标准速度。为了确保汽轮机安全运行，相关人员必须结合实际情况对截止阀以及调节阀进行合理设置。火电汽轮机组和核电汽轮机组参数相互比较来看，前者参数更高一些，高压缸内包含的蒸汽和水分不多，出现超速度运行的概率非常低。从中看出，对截止阀以及调节阀进行规范性设置是很有必要的。同时需要明确注意的一方面是，还必须将供热蝶阀设置到低压缸进气中。

2.3采取的调节方式不相同

在火电汽轮机中，通常是应用喷嘴调节类型的配汽方法，操作该项方式期间，启动调节阀，节流对汽轮机形成的气流产生一定程度的影响，能量消耗受损程度小。基于此，采取喷嘴调节配气方式是很有必要的，有利于改善工况，优化性能。比较核电汽轮机组来看，其蒸气参数低，流动量大，当应用和火电汽轮机相同调节方式的话，产生的应力将会升高，并且对湿蒸汽在喷嘴口出会形成凝结激波现象，叶片出汽位置产生裂痕，使机组性能受损。在阀门全部开启或者是有节流的额定负荷中，引进该项方式产生的效率远远高于喷嘴配汽效率，所以，当带有负荷的核电汽轮机作业期间，适合使用节流调节方式。从中来看，两者采取的调节方式不一样。

2.4通流设计不一样

在汽轮机低压缸内，处于饱和线下面的湿蒸汽经过长时间运行以后，将会产生较多的蒸汽现象，蒸汽过热膨胀进入了饱和区以后，能量逐渐释放出来，形成冷现象，蒸汽内的第一次成功核以及第二次成核产生了一定程度的凝结，两相流在核电机组低压缸中产生的影响远远高于火电机组低压缸，所以，在设计动叶片期间，必须重点考虑两相流。

3、结语：

以上所述，本文分析了核电汽轮机以及火电汽轮机运行期间的差别，了解到了热力参数、结构特征和运行方式以及通流设计等方面均存在着不同之处，在落实要点的基础上促使核电汽轮机以及火电汽轮机得到稳定运行。

参考文献：

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