核电汽轮机与火电汽轮机比较分析

段贺龙 张思琪 马媛媛

摘要：近年来，我国的核电事业获得了较大的发展，人们对于核电也具有了更高的关注度。同火电相同，核电在具体工作当中也通过汽轮机的使用发电，但两者在较多方面也存在着一定的不同。在本文中，将就核电汽轮机与火电汽轮机进行一定的研究与比较。

关键词：核电汽轮机；火电汽轮机；比较分析

1引言

在近年来科学技术不断发展的过程中，我国的核电事业获得了较为快速的发展，较多的核电站得到了建设。为了能够更好的掌握核电站运行特点，做好同火电汽轮机间的比较可以说是一项重要的工作，需要能够做好分析比较。

2核电、火电汽轮机比较

2.1结构特性

对于核电、火电汽轮机来说，两者在设计结构方面存在一定的差异，其主要体现在：第一，外形尺寸。同火电汽轮机相比，核电汽轮机具有更大的比容以及进气参数，具体进气容量同功率相同的火电汽轮机相比要大出一倍。该种情况的存在，则使得汽轮机在阀门、气缸尺寸以及进气管方面都要大于常规的汽轮机，且同一般汽轮机相比在高压缸叶片长度方面也具有更长的特点。而在功率相同的情况下，同火电汽轮机相比，核电汽轮机具有更长的末级叶片，同时具有更大的排气面积以及外形尺寸；第二，汽水分离。对于核电汽轮机而言，其工作蒸汽类型为饱和蒸汽，蒸汽在经过高压锅做功后，则将产生较大的排汽湿度。如果在运行当中将该蒸汽直接排入到低压缸当中，则将在侵蚀汽轮机零部件的情况下使其发生损坏。在该种情况下，为了能够对汽轮机低压缸的蒸汽湿度进行降低，即需要对低压缸蒸汽温度进行提升，在使汽轮机具有一定过热度的基础上获得更高的热力循环效率，同时也是对于低压缸工作条件以及运行环境的积极改善。同时，在其高低压缸位置具有汽水分离器的设置，以此避免湿蒸汽对零部件造成损坏或者腐蚀；第三，进气截止阀。对于核电汽轮机来说，其具有较大的比容以及较低的进汽参数，对此，在管道以及高压缸内将存在大量的水与蒸汽，如设备在运行当中发生甩负荷或者机械故障问题，此时主汽阀则将自动关闭，并因此具有更低的压力。同时，在管道、高压缸以及MSR当中的水则会在较短的时间内形成蒸汽，使汽轮机出现超速运转的情况，进而对汽轮机的运行安全产生影响。要想避免该问题的发生，即需要做好对应调节、截止阀的设置。而同核汽轮机组相比，火电机组具有更高的参数，在高压缸当中具有较少的存水量，并因此使其在超速运转可能性方面具有了较大的降低。对此，火电机组在低压缸进气位置则不需要对调节、截止阀进行设置，而可以在低压缸进气位置做好供热蝶阀的设置即可；第四，调节方式。在火电汽轮机运行中，其经常使用喷嘴调节配汽方式，该方式在具体操作中，在将最后一组调节阀开启之后，汽轮机所产生的气流在受到节流因素影响时，则将具有较小的能量损失，对此，通过该方式进行变工况运行则成为了汽轮机组的有效的配气方式。而同火电汽轮机组相比，核电汽轮机组具有更大的流量以及较低的蒸汽参数，如依然以喷嘴方式进行调节，则将形成较大的压力，在喷嘴出口位置很可能因凝结机波的存在，使叶片在出汽位置形成裂纹，进而对机组的运行安全产生影响。节流配汽方式方面，其在阀门全开、较高节流额定负荷的状态下，同喷嘴方式相比具有更高的配气效率。对此，对于核电机组来说，其在实际运行中经常会选择节流调节方式进行处理。

2.2通流设计

就目前来说，很多企业通过全三元流设计以及可控涡流设计方式的应用设计叶片以及通流部分，油气在末级长叶片以及低压缸设计方面，通过将转子以及叶子轮缘限定在一定较低的水平，即能够对叶片运行的可靠性以及安全性做出保证。同时，对于具有较低运转温度的动叶片，则可以在同应力数据进行积极参考的基础上做好允许应力的预测。对于核电汽轮机来说，其在实际运转当中在温度方面同火电汽轮机相比较高，在运行当中有更大的几率出现腐蚀裂纹，而在不调频叶片方面，则需要对轮槽倒角半径峰值位置的应力情况进行计算，同火电机组相比，核电汽轮机在低压区域不调频叶片的安全系数通常为其2倍。当汽轮机低压缸当中，对于低于饱和线的湿蒸区，当其长时间处于工作状态时，则将形成大量的蒸汽，这部分蒸汽在过热膨胀后，则将会在进入到饱和区当中对一定的能量进行释放，很可能因此导致过冷现象的发生，并形成对应的凝结问题。此外，同火电机组低压缸相比，核电机组低压缸将受到更大来自两相流的影响，这可以是实际设计动叶片时需要重点考虑的因素。

2.3运行方式

在火电站运行当中，当汽轮机一直保持正常工况时，通常情况下新蒸汽参数在此过程中并不会发生变化，即锅炉的出口参数将一直保持稳定。在该种情况下，锅炉管理人员的主要工作职责即是对锅炉的安全隐患进行排除，在运行中将锅炉出口的新蒸汽参数保持为额定值。而在核电站当中，因其同火电站相比在运行方式上存在差异，对此，在具体计算蒸汽参数时也存在一定的不同。根据相相关公式分析发现，当汽轮机处于正常运行状态时，在对汽轮机功率进行提升的情况下，如果想保持新蒸汽参数的恒定，即需要对反应堆平均温度进行提升。对此，即需要在实际生产中管理人员做好反应堆温度变化情况的掌握，以此为基础对较大的平均温度变化范围进行设定。而在机组回路系统当中，也需要具有一定的温度反应补偿以及体积补偿能力，以此避免在设计中发生不必要的问题。即要想对一回路平均温度恒定性进行保持的基础上对汽轮机功率进行提升，则需要在高汽轮机组负荷状态下对回路新蒸汽参数进行降低，避免因增加蒸汽湿度影响到汽轮机的稳定运行。同时，在火电机组中，没有汽水分离再热器，而在核电机组中即具有该装置的设置，能够更好的对运行需求进行满足。

3结束语

在上文中，我们对核电汽轮机与火电汽轮机进行了一定的比较。在实际生产中，需要能够做好两者差异情况的把握，以更有针对性的方式做好两者工作安排，进一步提升地区电力供应水平。

参考文献：

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