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1、汽水分离再热器（MSR）,李江伟2019年4月,汽水分离再热器（MSR）李江伟,福清核电MSR介绍,第一章 GSS系统简介及其必要性第二章 MSR本体结构及工作原理第三章 MSR运行工况,2,福清核电MSR介绍第一章 GSS系统简介及其必要性2,3,第一章 GSS系统简介及其必要性,汽水分离再热器系统（GSS）由两台汽水分离再热器、6 台疏水箱及相应的蒸汽和疏水管道组成。整个系统总体上可分为汽水分离再热部分和疏水收集回流部分。它安装在汽轮机高压缸排汽与中压缸进汽口之间，用于对高压缸排出蒸汽的除湿并使其具有一定的过热度。,3第一章 GSS系统简介及其必要性 汽水分,4,4,5,5,6,MSR的必
2、要性,6,6 MSR的必要性6高压缸蒸汽压力高压缸进汽湿度中压缸进汽压,7,MSR安装作用：1，除去高压缸排汽中的水分。2，提高进入低压缸蒸汽的温度,使其具有一定的过热度。3，对汽水分离和再热过程中产生的疏水进行回收和利用。效果：1，大大改善了汽轮机低压缸的工作条件,提高了汽轮机的相对内效率。2，防止和减少湿蒸汽对汽轮机零部件的腐蚀作用。,7MSR安装作用：,8,第二章 MSR本体结构及工作原理,如何通过MSR的功能实现结构实现汽水分离与再热，并提高再热器效率，有以下设计要点：1，如何提高预分离器与分离器的效率；2，如何提高一级、二级再热器的再热效率；3，如何防止再热器管系出现过冷现象，防止管
3、子的腐蚀；4，如何优化结构设计，减少MSR的总压力降；,8第二章 MSR本体结构及工作原理 如何通过M,MSR从结构组成上可分为以下主要部件：再热蒸气室 预分离器 下部内衬分离器 内件固定架一级/二级再热器壳体组件滑动支座,MSR从结构组成上可分为以下主要部件：,MSR结构组成,MSR结构组成,MSR的结构参数表,MSR的结构参数表设备部件 名称单位数值管系组件总长（一级/,MSR的结构参数表（续）,MSR的结构参数表（续）设备部件 名称单位数值再热器U型管材,再热蒸汽室的结构,蒸汽室主要由一个3/4筒体、两个封头、人孔组件、加热蒸汽进口、疏水口、抽气口、隔 板以及膨胀节组成。,再热蒸汽室的结
4、构 蒸汽室主要由一个3/4筒体、两个封头,蒸汽室3D图与实物图对比,蒸汽室3D图与实物图对比,二级再热器的装配,二级再热器的装配,平衡管的作用(一),避免部分未凝结气存储起来（排汽）； 实现管子进口内节流孔管的运行； 提供一套良好的排水装置。,平衡管的作用(一),平衡管的作用（二）,抽气系统排出再热器中的非凝结气体。它对于防止再热器换热管的间歇性淹没是必需的,而间歇性淹没可导致疲劳故障。 在冷态启动时对第一级和第二级再热器换热管进行预热。 在汽轮机启动期间抽空再热器管道中的非凝结气体。,平衡管的作用（二） 抽气系统排出再热器中的非凝结气体。它对,汽水分离组合,汽水分离的原理：重力分离：利用蒸汽
5、与水的密度差在一定空间中进行自然分离。离心力分离：利用汽流旋转时蒸汽与水产生不同离心力进行分离。惯性力分离：利用汽流改变方向时，蒸汽与水产生不同惯性力进行分离。水膜分离：利用蒸汽与水不同粘性，使水粘附在固定壁面形成水膜流下进行分离。,汽水分离组合汽水分离的原理：,预分离器的结构,预分离器主要依靠离心力实现汽水分离，它有8个分离叶片及4个锥形环组成，蒸汽受锥形环阻挡而改变方向，其中大颗粒水珠受离心力作用被甩出蒸汽，实现湿蒸汽第一次粗分离并使蒸汽均匀分布。,预分离器的结构预分离器主要依靠离心力实现汽水分离，它有8个分,蒸汽预分离原理图解,蒸汽预分离原理图解,预分离器,预分离器,预分离器,预分离器,
6、预分离器的剖析图,预分离器由锥环、圆筒、筋板焊接而成；各部件厚度为8mm，制造难点是焊接变形的控制。,预分离器的剖析图 预分离器由锥环、圆筒、筋板焊接而成；各,现场安装图,现场安装图,下部内衬的结构,下部内衬成包壳状，可有效防止湿蒸汽的腐蚀；它还用于MSR的筒身排水，避免水与水蒸汽分离后再次混合；还允许水再沸，但限定汽-水混合物的上升。,下部内衬的结构 下部内衬成包壳状，可有效防止湿蒸汽的腐蚀,分离器的结构,分离器主要由V形分离架与0.5mm的不锈钢波纹板组成，汽流携带的微小液滴在波形板作曲线运动，在离心力、惯性力以及附着力的作用，水滴不能随汽流偏转而撞击波形板面形成水膜，水膜受重力不断向下流
7、动，并汇聚成较大的水流而离开波形板。,分离器的结构 分离器主要由V形分离架与0.5mm的不锈,带钩波纹板汽水分离器,汽水混合物在波纹板间流动过程中多次改变流动方向，从而使夹带的小水滴被分离出来。波纹板上的多道挡水钩收集板面水膜并捕集蒸汽流中的水滴，分离出的水汇集后沿凹槽流入疏水装置。,主要设备,带钩波纹板,汽水分离再热器系统,带钩波纹板汽水分离器汽水混合物在波纹板间流动过程中多次改变流,分离器的结构,分离器的结构,汽水分离再热器本体结构原理课件,分离器下部结构,分离器下部结构,高压缸排汽湿度大约在14.3%左右，经过组合分 离器之后，可以分离出蒸汽中95%的水分，使蒸汽含水量降到0.5%左右。
8、 经汽水分离过的蒸汽，再经过两级加热成为过热蒸汽，含水量降为零。温度和压力分别为268.8C、0.9636Map。,除湿效果,除湿效果,内件固定架的结构,内件固定架主要由Z型板、L型板、支撑板以及上方板组成；通过滚轮，可安装一级/二级再热管系。,内件固定架的结构 内件固定架主要由Z型板、L型板、支撑,内件固定架,内件固定架,装焊预分离器与下部内衬,装焊预分离器与下部内衬,再热器管系的结构,再热器管系是MSR的核心部件，它主要由管板、翅片换热管、节流孔板、支撑板、侧板、框板以及槽钢组成。 管板为防腐蚀，有9mm的堆焊层，钻有2626（2080）个管孔，孔径为19.25（0-0.15），中心径为2
9、40.2；换热管（ 19.05 1.75）为翅片式，可增加其换热面积，数量为1313（1040）；支撑板用于固定换热管，孔径为19.25（0-0.1），中心径为240.1；槽钢用于将换热管系固定在内件固定架的滚轮上。,再热器管系的结构 再热器管系是MSR的核心部件，它主要,一级再热器管系,一级再热器管系,二级再热器管系,为便于布置二级再热蒸汽室的疏水管，二级再热管系比一级再管系多暗室。,二级再热器管系为便于布置二级再热蒸汽室的疏水管，二级再热管系,再热器管系,再热器管系,再热器管系,再热器管系,二级再热管系,二级再热管系,一级再热器的装配,一级再热器的装配,二级再热器的装配,二级再热器的装配,
10、两端封头的焊接,两端封头的焊接,壳体组件的结构,壳体组件提供MSR各内件的安装空间，总长18.64m,外径4270，筒体厚度为35。其中开有7个人孔、蒸汽进出口各2个、一级/二级蒸汽进口各1个等。,壳体组件的结构 壳体组件提供MSR各内件的安装空间，总,MSR的筒身有8段组成，每段又由两块块卷制焊接，再两段进行对焊。,MSR的筒身有8段组成，每段又由两块块卷制焊接，再两段进行对,MSR筒体外部结构,MSR筒体外部结构,滑动支座的结构,MSR总共有两个滑动支座，通过底部的球轴承，可保证MSR在水平方向可移动80mm。,滑动支座的结构 MSR总共有两个滑动支座，通过底部的球,第三章 MSR运行工况
11、,正常运行根据以下工况进行的，属于正常运行:两级加热器正常运行，热平衡在100%TMCR 工况下；仅一级加热器正常运行；仅二级加热器正常运行。特殊运行以下工况属于异常运行：两级加热器正常运行，并且截断和控制阀关闭；厂内供电运行。,第三章 MSR运行工况正常运行,一，启动,抽汽管道一打开（在实际负载为0%的情况下），一级加热器就开始吸收蒸汽。压力不断改变（按实际比例加载）温度也随载荷的增加而改变。原则：必需避免以下情况： 打开加热蒸汽阀时，管束受到热冲击； 当管束是热的情况下（例如热启动），由于缺少加热蒸汽而冷却的情况； 管束顶部和底部之间的温度相差太大； 禁止在无法预料的情况下，打开全部的2
12、级蒸汽阀，这可能会破坏部分管板（例如冷启动期间）。 热梯度的最大允许值为4C/mm ，可以通过安装在管板上的热敏电阻来计算。对于两级再热器来，热梯度均有效。,一，启动 抽汽管道一打开（在实际负载为0%的情,50,二，在正常运行与非正常运行（包括异常与启停）情况下，一级、二级排气系统的运行情况。 为了避免部分未凝结气存储起来，实现管子进口内节流孔管的运行，以及能在所有负荷下提供一套良好的排水装置，MSR 的进口流量与确保实现再热所需流量相比进行相应提高。在正常运行工况下（此种情况下排气率为3%），一级疏水箱的顶部的气被排至给水储箱中，而在启动或者紧急状况或关闭情况下（排气到冷凝器的排气率为6%）
13、，这部分气排至到冷凝器中。从开机启动到35%载荷期间，排气至冷凝器的操作是开放的；为了能够连续排气，在30%载荷下，开始排气至给水储箱。排气流量通过校准开孔确定。,50二，在正常运行与非正常运行（包括异常与启停）情况下，一级,汽水分离再热器本体结构原理课件,三，一级加热被隔离与重启,一级再热系统关闭下运行： 对于最大载荷，加热蒸汽进口控制阀将流通蒸汽压力降低到大约3.3MPa，对低载荷则降低到更小。在一级再热蒸汽阀（在汽轮机高压缸上）关闭期间，压力持续降低（见10.2 曲线）。 当一级再热器没有运行时，二级加热蒸汽系统上的控制阀必须得到抑流，以保持正常运行工况（例如一级和二级同时运行）下的流量
14、。此操作的目的是避免U 形管下部浸没，并过冷。 在100%热力载荷，没有任何限制下，压力到达3.3MPar，在正常运行工况下，实际可转换的热能将达到50%或更多。结果加热蒸汽流量也将会达到50%或更高，冷凝量也同样如此。,三，一级加热被隔离与重启一级再热系统关闭下运行：,此流量最终将造成U 型管下部出现过冷的风险显著增加。U 型管下部过冷将会导致换热管内蒸汽流动不稳定，出现不正常振动，增加热应力以及破坏管束端部。重新启动一级再热系统期间： 为避免高温冲击管束，增加二级换热管进口压力，直到逆流二级加热蒸汽阀进口完全打开（或根据压力规律打开需要的阀门，见10.1 压应力曲线）,此流量最终将造成U
15、型管下部出现过冷的风险显著增加。,汽水分离再热器本体结构原理课件,四，二级再热停运与重启,关闭二级加热器： 为了避免温度冲击，根据相对压力规律，二级加热蒸汽阀必须被关闭。一旦蒸汽控制阀被关闭，二级加热器就被隔离了。重启二级加热器： 被隔离的二级再热器处于过热蒸汽的温度，该过热蒸汽是在一级加热器加热后的。二级再热器必须被重启，同时为了避免热冲击，热蒸汽控制阀应逐渐打开；为此，控制系统可以根据克服载荷的蒸汽压力规律来增加压力。,四，二级再热停运与重启关闭二级加热器：,五，汽轮机跳闸，厂内供电（安全岛）运行,跳闸将迅速关闭汽轮机及汽水分离再热器的进气口。这是为了保持管束和类似零部件的温度，为此需要通
16、过限制压力来限制压力卸料的时间。为了保证这些功能的实现，将关闭加热蒸汽冷凝疏水箱的排气口。只有在截断和控制阀出现漏洞时，压力会减小。 在岛运行工况下，发动机没有连接电网，只有一些辅助设备有输入。在这种情况下，动力限于小部分的正常载荷，同时，排气至冷凝器。,五，汽轮机跳闸，厂内供电（安全岛）运行 跳闸将迅速关闭,六，禁止运行,以下操作是不允许进行的： 一级加热器不运行，而二级加热器进口加热蒸汽的压力大于3.3MPa； 在70%工况下，二级加热蒸汽控制阀完全打开； 一个机组仅有一个MSR 运行。,六，禁止运行以下操作是不允许进行的：,当某个管束必须要被隔离时，第一步应隔离所有两台MSR 同级管束（即2 个一级管束或者2 个二级管束）。 在没有对汽轮机中/低压缸阀采取任何节流措施时，不对称工况下（1 台MSR 只有一级加热器运行，而另外一台MSR 有两级加热器运行），运行将会导致气流不平衡。即使采取了节流措施，汽轮机低压缸进口温度也将远远不同，更进一步的操作结果见汽轮机操作手册。,当某个管束必须要被隔离时，第一步应隔离所有两台,59,谢谢！,59谢谢！,
