2.1.2 汽水分离再热器系统（GSS）秦山二期是典型的压水堆核电站，压水堆核电站通过一、二回路之间的热量传递，产生饱和蒸汽，在汽轮机中膨胀做功。蒸汽的压力和温度逐渐降低，离开高压缸末级叶片时，排汽湿度已高达14%左右，如果不采取措施低压缸末级的排汽湿度将达24%左右，大大超过了1215%的允许值，会对低压缸末级叶片产生严重的刷蚀，同时也增加了湿汽损失。为了改善低压缸的工作条件压水堆核电厂在汽轮机的高、低缸之间设有汽水分离再热器。其目的是为了降低低压缸内的蒸汽湿度，改善汽轮机的工作条件，提高汽轮机的相对内效率，防止和减少湿蒸汽对汽轮机零部件的腐蚀浸蚀作用。一、系统功能汽水分离再热器系统的功能如下：1. 除去高压缸排汽中98%的水分；2. 加热高压缸排汽，降低进入低压缸蒸汽的湿度，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收集和回流。二、系统描述1. 系统组成。汽水分离再热器系统（GSS）由两台汽水分离再热器（MSRMoisture Separator Reheater）、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。1.1 汽水分离再热部分。秦山二期的汽水分离再热器由Westinghouse设计，Thermal Engineering International 供货。每台机组有两台（MSR”A”和MSR”B”），分别对称布置在汽轮机低压缸的两侧（如图1所示）。MSR的部件安装在圆筒形的壳体内。蒸汽在高压缸做功后，从下部进入MSR的壳体内，然后向两侧进入带有孔槽的蒸汽分配管，经管上的孔槽向下，通过蒸汽分配网板后进入高效汽水分离波纹板组件，去除其中的水分。经干燥的蒸汽向上依次经过第一级和第二级再热器的壳侧，被加热器管侧的蒸汽进一步加热，降低蒸汽的湿度，最后从MSR顶部的三条管线进入汽轮机的低压缸做功（MSR的具体结构如图2、3所示）。为了提高机组的经济性，这里再热循环不仅采用新蒸汽加热高压缸排汽，还利用汽轮机抽汽来加热，称为两级再热。根据朗肯循环理论，用新蒸汽加热压力较低的排汽只会降低循环效率，但由于湿度降低，提高了汽轮机的相对内效率，最终还是能够改善机组的经济性。经济性的提高程度与再热压力、再热器端差、汽水分离再热器的压力损失等因素有关。第一级再热器的加热蒸汽来自高压缸第一级后抽汽，其参数为：237.5，3.104MPa，169.9t/h；第二级再热器的加热汽源为新蒸汽，其参数为：279.2，6.346MPa，163.9t/h。汽水分离再热器的圆筒形外壳按压力容器规范设计和制造，外壳有两个支座，一个固定，另一个可以移动，以保证装置可以自由膨胀。所有与湿蒸汽接触的壁面都衬有不锈钢衬里。第一、二级再热器的结构类似，每个再热器由一组439不锈钢的4管程管束组成，在插入壳体内的框架上时，已先组成一个完整的组件，管束与支撑板之间采用焊接连接。1.2 疏水回流部分。每台MSR的疏水部分由3台疏水箱及相应的管道和阀门组成。MSR在汽水分离和再热的过程中将产生大量的疏水，这些疏水是通过GSS系统的疏水系统进行疏排的。汽水分离器、第一、二级再热器各自有独立的疏水系统。汽水分离器中分离出来的水分汇集在MSR壳体下部，利用重力排入“分离器疏水箱”中，然后排向5#高压给水加热器，当启动、低负荷和向高加的排放不可用时，则开启紧急疏水阀，将疏水排向凝汽器（CEX103CS）。第一级再热器和第二级再热器的疏水分别在重力作用下进入“一级再热蒸汽疏水箱”和“二级再热蒸汽疏水箱”，一级再热器的疏水最终排向6#高压给水加热器，二级再热器的疏水排向7#高压给水加热器。当启动、低负荷和向高加的排放不可用时，则紧急疏水排向凝汽器（CEX103CS）。为了保证疏水能从MSR正常回流到高压给水加热器，必须满足以下条件： 高压给水加热器处于投运状态； MSR的疏水压力必须高于高加中的给水压力； 高加的压力必须足够高，以保证其疏水系统能够应付来自MSR的额外疏水。当MSR的出口温度不低于204.4时，以上条件通常已得到满足。1.3 超压保护。每台MSR设有两个安全阀，以防止超压。当高压缸排汽压力达到安全阀动作的整定值时，安全阀动作，将蒸汽排向汽轮机厂房外，同时引起汽轮机跳闸。2. 设备参数暂缺三、系统运行1. 正常运行。正常运行工况是指汽轮发电机组在最大连续出力643.2MW，全部给水加热器投入和MSR的两级再热器均投入运行的工况。在上述工况下，每台MSR的运行参数为：MSR进口蒸汽流量2723t/hMSR出口蒸汽流量2524.3t/hMSR进口压力1.083MPaMSR出口压力0.998MPa总压降0.085MPaMSR进口温度185.41MSR出口温度265.2正常运行时，一级再热器的加热汽源（高压缸抽汽）是不进行调节的，其温度随主蒸汽循环的温度变化。二级再热器的加热蒸汽（新蒸汽）温度由闭环控制系统控制，再热器进口的热电偶提供控制信号，由RTC（Reheat Temperature Controller再热蒸汽温度控制器）控制进汽管线上的两个气动调节阀（见图4）的开度实现，由计算机保证两个阀门的开启顺序和平稳过渡。正常运行时，MSR的疏水和再热汽源的排放均回到高压给水加热器，MSR的疏水分别受3个疏水调节阀的控制，调节阀的开度信号来自各自的疏水箱的水位信号。2. 启动和停运。2.1 冷态启动。一级再热器的管束温度是不受控制的。在启动前需对二级再热器管束进行暖管。暖管采用VVP的新蒸汽，通过开启电动阀145VV（MSR”A”）实现，此时二级再热器管侧的蒸汽压力在通过管束后与凝汽器压力相同，温度与主蒸汽相同。二级再热器在汽机达到35%额定负荷时投入运行。其RTC的整定值设定为高于MSR出口蒸汽温度27.8，以保证加热蒸汽的凝结温度高于加热管束的初始金属温度。MSR的加热蒸汽进口温度在RTC控制下保持30分钟不变，进行暖管预热，然后即可进行温度提升。温度提升通过自动改变升温控制器的整定值实现，这将导致加热蒸汽进汽调节阀的开启。根据不同的需要，在自动状态下，有两种升温方案可供选择。一种是13.9/15min，另一种是以55.6/h的速率平滑提升。如果靠手动调节阀门的开度来控制升温，则升温速率必须控制在13.9/30min。升温操作一直到再热蒸汽进汽调节阀全开为止。如果在汽机达到满负荷之前就已完成了升温操作，则MSR的出口蒸汽温度将高于额定满负荷设计温度。在这种情况下，必须特别注意汽轮机低压缸的温度限值不被超越。当疏水条件满足时，将MSR通向高加和凝汽器的疏水阀同时开启，疏水箱中的水位将从高水位设定值降至正常值，此时，控制回路自动关闭向凝汽器的疏水阀，向高加的疏水控制回路将接管对疏水箱的液位控制。2.2 停运。汽水分离再热器的停运过程无特殊的操作。MSR在停运过程中对热应力不像在启动时那么敏感，当停运程序启动后，控制器自动关闭全部蒸汽阀和排放阀，随后疏水控制系统关闭有关的疏水阀。3. 低负荷工况。为了避免低压缸缸体金属过热及再热器“U”形管的热力瞬变，当汽机负荷低于35额定负荷时，应将二级再热器退出运行。如果汽水分离再热器需要在35额定汽机负荷以下长期运行或需重新热启动时，再热蒸汽进汽阀可以减小开度，以37.8/h或13.9/15min的速率降低加热蒸汽的进口温度，直到MSR出口蒸汽温度低于204.4，在此状态下，MSR可长期低负荷运行。VVPVVP高压缸低压缸低压缸低压缸MSR“A” GSS 110 ZZMSR“B” GSS 210 ZZ图1 汽轮机及再热器位置示意图2134567891011111213141615图2 MSR纵剖结构图1. 波纹板组件5. 集管开口槽9. 分离器顶部挡板13. 中央疏水收集槽2. 波纹板支撑件6. 导向叶片10. 蒸汽分配网板14. 疏水道盖板3. 钟形套管7. 波纹板底部支撑11. “U”形封头15. 密封缘4. 蒸汽分配集管8. 密封盘12. 管支撑板16. 主疏水出口1123546789101112131415图3 MSR横剖结构图1. 高压缸排汽入口5. 蒸汽分配集管进口的钟形套管9. MSR壳侧疏水出口13. 蒸汽集管开口槽2. 人孔盖板6. 威尔盘（Weir Plate）10. 中央疏水收集槽14. 蒸汽导向装置3. 蒸汽通道7. 蒸汽分配网板11. 撇沫盘15. 屏蔽套4. 屏蔽套8. 波纹板组件12. 蒸汽分配集管一级再热器疏水箱分离器疏水箱二级再热器疏水箱新蒸汽M高压缸抽汽MM5#高加CEX130VL132VL131VL133VLMM7#高加CEX137VL139VL138VL140VLMM6#高加CEX123VL125VL124VL126VLMM6#高加CEX110VL112VLMM7#高加CEX高压缸排汽高压缸排汽低压缸低压缸低压缸汽水分离再热器 AGSS 110 AAMMM101VV146VA147VA106VV105VV103VV102VV145VV116VL118VV图4 GSS系统简图