概述第一節熱力發電常用循環第二節熱力系統第三節熱經濟性指標第四節新型熱力循環/能源系統第五節核能發電原理及系統第六節核電的經濟性與安全性、可靠性第四章熱力發電與核電概述以煤、石油、天然氣等化石燃料及鈾等核燃料作為能源的發電，均稱為熱力發電。對于用核燃料的發電，常稱為核能發電，簡稱核電。

圖4-1表示了蒸汽動力的熱力發電的生產過程和所需的主要設備。熱力發電廠通常按照蒸汽參數（即蒸汽的壓力和溫度）來分類。電廠容量的單位是兆瓦（MW）。蒸汽參數較低的電廠，其容量一般較小，而蒸汽參數高的電廠，容量則較大。

今將我國熱電廠采用的蒸汽參數和相應的電廠容量歸納成表4-1。表中的數據僅是提供一個參考值,不是一種嚴格的分類標準。

插圖4-1及4-2是兩張熱電廠的全景照片，由此可看到煤場、鍋爐房等各工作場所。項目電廠類型氣壓//MPa汽溫/℃電廠和機組容量的大致范圍鍋爐汽輪機鍋爐汽輪機中溫中壓電廠高溫高壓電廠超高壓電廠亞臨界壓力電廠超臨界壓力電廠超超臨界壓力電廠4.010.014.018.0>22.0>32.03.59.013.517.0>22.0>32.0450540540540545>600435535535535540>60010－200MW的中小型電廠(6－50MW機組)100－600MW的大中型電廠(25－100MW機組)250MW以上的大型電廠（125－200MW機組）600MW以上的大型電廠（300，600MW機組）1000MW以上的大型電廠（300，600，800MW機組）1000MW以上的大型電廠（1000MW機組）表4－1我國熱電廠按蒸汽參數的分類插圖4-1熱力發電廠插圖4-2熱力發電廠第一節熱力發電常用循環

一．回熱循環

圖4-2是只從汽輪機中間抽一次汽來回熱加熱的蒸汽動力裝置示意圖。具有一次抽汽的蒸汽動力回熱循環熱效率計算式（其中忽略水泵功耗）為（4-1）

圖4-2具有一次抽汽的回熱循環裝置示意圖a)系統簡圖b)回熱循環圖1-給水泵；2-鍋爐；3-過熱器；4-汽輪機；5-發電機；6-冷凝器；7-凝結水泵；8-加熱器。式中，α為抽汽份額，可由下式求得（4-2）回熱循環的熱效率必大于朗肯循環，抽汽回熱的級數常用的是2-4級。二、再熱循環再熱循環及其裝置表示在圖4-3。通過分析，可求得理想的再熱循環的熱效率為（4-3）圖4-3再熱循環裝置示意圖

a)系統簡圖b)再熱循環圖1-凝結水泵；2-鍋爐；3-過熱器；4-再熱器；5-高壓汽輪機；6-低壓汽輪機；7-發電機；8-冷凝器

再熱的目的主要在于增加乏汽干度，以便在一定的初溫限度下能夠采用更高的初壓力，從而提高循環熱效率。通常只有大型火力發電廠并且壓力在13MPa以上時采用。而采用再熱循環的發電廠同時也采用回熱循環。三、熱電聯產循環將電廠中為了實現熱變為功所必須放出的熱量的部分或全部用來供給熱用戶的需要，從而形成既產熱又產電的熱電聯產循環，或叫熱電循環。熱電廠的熱電聯產循環有背壓式汽輪機熱電聯產和抽汽式汽輪機熱電聯產兩種，分別如圖4-4和圖4-5所示。對于背壓式汽輪機，在承擔基本負荷的情況下比較合適。抽汽式汽輪機熱電聯產的應用更為普遍。熱電聯產既供熱又供電，常用兩個指標來確定其經濟性：

（1）熱電廠的燃料利用系數η（舊稱為總熱效率）圖4-4背壓式熱電廠汽水系統簡圖1-鍋爐；2-過熱器；3-背壓式汽輪機；4-熱用戶；5-凝結水泵；6-發電機圖4-5抽汽式熱電廠汽水系統簡圖1-鍋爐；2-過熱器；3-抽汽式汽輪機；4-發電機；5-冷凝器；6-凝結水泵；7-熱用戶；8-加熱器；9-給水泵（4-4）（2）熱電比ω（4-5）熱電廠的燃料利用系數年平均應大于45%；單機容量5-20萬千瓦以下熱電機組，熱電比平均應大于50%。

插圖4-3及插圖4-4分別是在燃氣輪機發電的條件下，進行熱電聯供和熱電/冷聯供系統圖。插圖4-3插圖4-4四、燃氣—蒸汽聯合循環不補燃的余熱鍋爐型的燃氣—蒸汽聯合循環，如圖4-6所示。目前這種聯合循環使用的是液體燃料或天然氣（也可為焦爐煤氣）。其供電效率已達到50-52％，遠高于其它形式的發電設備，并能成為承擔基本負荷的大功率的獨立電廠。燃氣—蒸汽聯合循環有四種基本方式：不補燃的余熱鍋爐型方案。②有補燃的余熱鍋爐型方案，如圖4-7所示?？稍龃舐摵涎h的單機功率。圖4-6不補燃的余熱鍋爐型方案1-壓氣機2-燃燒室3-燃氣透平4-余熱鍋爐5-蒸汽透平6-發電機7-凝汽器8-給水加熱器圖4-7有補燃的余熱鍋爐型方案1-壓氣機2-燃燒室3-燃氣透平4-余熱鍋爐5-蒸汽透平6-發電機7-凝汽器8-給水加熱器③增壓鍋爐型方案，如圖4-8所示。④加熱鍋爐給水型方案，如圖4-9所示。僅在用燃氣輪機來改造和擴建原有蒸汽輪機電站時才會應用。

圖4-10為上述燃氣—蒸汽聯合循環前三種基本方式的T-S圖。燃氣—蒸汽聯合循環實質上是把燃氣輪機的“布雷頓循環”與蒸汽輪機的“朗肯循環”組合為一個循環系統。圖4-10中的1-2-3-4-1為燃氣輪機的實際循環過程，6-7-8-9-10-6為蒸汽輪機的實際循環過程。圖4-8增壓型鍋爐方案1-壓氣機2-燃氣透平3-增壓鍋爐4-蒸汽透平5-發電機6-凝汽器

7-給水加熱器8-排氣換熱器圖4-9加熱鍋爐給水型方案1-壓氣機；2-燃燒室；3-燃氣透平；4-蒸汽鍋爐；5-汽輪機；6-發電機；7-凝汽器；8-水泵；9-熱水余熱鍋爐

圖4-10三種燃氣-蒸汽聯合循環方案的T-S圖第二節熱力系統

一．發電廠原則性熱力系統熱力系統是熱力發電廠實現熱功轉換熱力部分的工藝系統。。以范圍劃分，熱力系統可分為全廠和局部兩類。局部的系統又可分主要熱力設備（如汽輪機本體、鍋爐本體等）和各種局部功能系統（如主蒸汽系統、給水系統、主凝結水系統、回熱系統、供熱系統、抽空氣系統和冷卻系統等）兩種。全廠熱力系統則是以汽輪機回熱系統為中心，將汽輪機、鍋爐和其他所有局部熱力系統有機組合而成的。按用途來劃分，熱力系統可分為原則性和全面性兩類。熱力系統圖廣泛用于設計研究和運行管理。原則性熱力系統圖是一種原理性圖。對機組和全廠而言，如汽輪機（或回熱）的原則性熱力系統、發電廠的原則性熱力系統，它們主要用來反映在某一工況下系統的熱經濟性（一般都說明設計工況或其他特殊工況下的熱經濟性）；對不同功能的各種熱力系統，如主蒸汽、給水、主凝結水等系統，其原則性熱力系統則是用來反映該系統的主要特征。全面性熱力系統圖是實際熱力系統的反映，它包括不同運行工況下的所有系統，以此全面顯示出該系統的安全可靠性、經濟性和靈活性。對不同范圍的熱力系統，都有其相應的原則性和全面性熱力系統圖。如回熱的原則性和全面性熱力系統圖，主蒸汽的原則性和全面性熱力系統圖等。

圖4-11為國產N300-16.18/550/550型再熱式汽輪機配1000/16.77/555型直流鍋爐的發電廠原則性熱力系統圖。建設火力發電廠時，必須擬訂出一個合理的原則性熱力系統，并進行熱力系統的計算。發電廠的原則性熱力系統計算是針對全廠的，故也可簡稱為全廠熱力系統計算。

圖4-11國產N300-16.18/550/550型機組發電廠原則性熱力系統p-壓力t-溫度通過發電廠的原則性熱力系統計算，可確定電廠在某一運行方式時各部分汽水流量和參數及該工況下全廠的熱經濟指標，并以最大負荷工況時計算結果，作為選擇鍋爐、熱力輔助設備和管道的依據。發電廠原則性熱力系統計算的基本方法是，對系統中換熱設備建立物質平衡式和熱平衡式，逐個地按“由外到內”，再“從高到低”的順序進行計算。

[例4-1]某汽輪發電機組的回熱加熱系統如圖4-12所示。今已知該機組的功率Pe=6000kW，汽輪機進口的蒸汽焓ho=3305.1kJ/kg，機械效率ηm=0.99，發電機效率ηg=0.98，鍋爐效率ηb=0.85，管道效率ηp=0.98，試求各級抽汽份額，機組汽耗量D0

和汽耗率d0、機組熱耗率q0和絕對電效率ηe、全廠熱效率ηcp和標準煤耗率（計算中可不計散熱損失和不考慮在泵中的焓升）。圖4-12三級回熱加熱系統1-高壓加熱器2-給水泵3-除氧器4-疏水泵5-低壓加熱器6-凝結水泵7-冷凝器解：高壓加熱器熱平衡式為則汽輪機的第一級抽汽份額為除氧器熱平衡式為而設則進入除氧器的凝結水的焓則得汽輪機的第二級抽汽（用于除氧器加熱除氧）份額為低壓加熱器熱平衡式為而故得汽輪機的第三級抽汽份額為相應于汽輪機排汽的主凝結水份額為因為和混合而成，故由此可檢驗的焓值為此值和前面的假設值幾乎相等，可以把和值作為計算結果進行后續的運算。為進一步驗證上述計算結果的正確性，可對汽輪機的作功情況進行核算。汽輪機進汽1kg的實際焓降（即實際作功量）反平衡檢驗因說明上述計算正確。由式（4-19）汽耗量D0為汽耗率d0由式（4-23）可得機組熱耗率q0為機組絕對電效率由式（4-13）可得全廠熱效率由式（4-14）可得全廠發電標準煤耗率由式（4-24）可得二、發電廠全面性熱力系統一般發電廠全面性熱力系統由以下各局部系統組成：主蒸汽和再熱蒸汽系統、回熱加熱系統、給水系統、除氧系統、旁路系統、供熱系統等，今簡述如下。

1．主蒸汽和再熱蒸汽系統鍋爐和汽輪機之間的蒸汽管道及母管與各設備的支管，稱為發電廠的主蒸汽管道。對于中間再熱機組，有再熱蒸汽管道。發電廠的主蒸汽管道系統有單母管制、切換母管制和單元制系統如圖4-13所示?，F代大型火電機組都是單元制機組。

2．回熱加熱系統現代凝汽式汽輪發電機組都采用給水回熱加熱，見圖4-11。

3．給水系統給水系統是指從除氧器給水箱下降管入口到省煤器進口之間的管道閥門和附件的總稱。其中包括低壓給水系統和高壓給水系統，以給水泵為界。圖4－13發電廠的主蒸汽管道系統（a）單母管制(b)切換母管制(c)單元制要求給水系統在發電廠的任何運行形式下都能保證不間斷地向鍋爐供水。

1）單母管制系統系統設有三根單母管，即給水泵入口側的低壓吸水母管、給水泵出口側的壓力母管和鍋爐給水母管。

2）切換母管制系統

3）單元制系統單元制系統適用于中間再熱凝汽式或中間再熱供熱式機組的發電廠。

4．除氧系統水中的氧會造成金屬的腐蝕，還會影響傳熱效果，降低傳熱效率，故必須有除氧系統來清除氧。電廠所采用的除氧方法是熱力除氧。除氧器的結構型式有水膜式、淋水盤式和噴霧式幾種型式。根據除氧器壓力大小又分為真空式、大氣式和高壓除氧器。對于高參數的機組，一般采用高壓除氧器。

5．旁路系統旁路系統是指高參數蒸汽不通過汽輪機的通流部分，而是經過與汽輪機并聯的減溫減壓器，將降壓減溫后的蒸汽送到低一級的蒸汽管道或是與凝汽器連結的管道系統。旁路系統的主要作用是：（1）保護再熱器。（2）回收工質和熱量，降低噪聲。（3）加快啟動速度，改善啟動條件。常見的旁路系統有：汽輪機Ⅰ級旁路，也稱高壓旁路；汽輪機Ⅱ級旁路，也稱低壓旁路；汽輪機Ⅲ級旁路，也稱大旁路。第三節熱經濟性指標一、凝汽式電廠熱經濟性指標世界各國目前均用熱量法制定了全廠的和汽輪發電機組的熱經濟指標。這些指標分為：熱效率，能耗和能耗率三類。一．熱效率熱效率（或熱量利用率）η的表達式為：凝汽式發電廠的能量轉換過程可見圖4-14。圖4-14凝汽式電廠的能量轉換與上述每一過程相對應著的熱力設備及其熱效率有：

1.鍋爐效率ηｂ（4-6）

2.主蒸汽管道效率ηp

（4-7）現代電廠的管道效率ηp=0.98-0.99。

3.汽輪機的絕對內效率ηi

對于凝汽式汽輪機，其能量平衡式為（4-8）則：（4-9）或：（4-10）

ηi對于蒸汽動力循環，稱作循環的實際效率。對于汽輪機的實際內功率Ｗi而言，稱作汽輪機的絕對內效率，簡稱ηi為汽輪機內效率。

4.機械傳動效率ηm和發電機效率ηg（4-11）（4-12）一般ηm=0.99，ηg=0.98～0.995.汽輪發電機組的絕對電效率ηe

（4-13）汽輪機的內效率ηi在ηe占主導地位。

6.凝汽式電廠熱效率ηcp

（4-14）

ηcp是發電的熱效率，又稱為電廠的毛熱效率。扣去廠用電容量Pap（kW）的全廠熱效率稱“供電熱效率”或“凈熱效率”

（4-15）式中,:廠用電率，我國125-200MW機組電廠廠用電率為6-8.5％左右；300MW以上機組電廠為4.7-5.5％左右。二．能耗生產電功率Pe的單位時間能耗有：電廠煤耗B、電廠熱耗Qcp、汽輪機熱耗Qo和汽輪機汽耗Do。它們除反映熱經濟性外，還與產量（Pe或Wi）有關。由上述熱效率關系式可得：（4-16）（4-17）

（4-18）（4-19）三．能耗率（單位發電量的能耗）電廠煤耗率：（4-20）電廠熱耗率:（4-21）汽輪機發電機組熱耗率:（4-22）汽輪機發電機組汽耗率:（4-23）采用“標準煤耗率”作為通用的熱經濟性指標，而b則稱為“實際煤耗率”。標準煤的低位發熱值=29270kJ/kg，則標準煤耗率[kg標煤/()]表達式為：（4-24）標準煤耗率與實際煤耗率b的關系由下式可得。（4-25）

又稱“發電標準煤耗率”它對應于電廠發電熱效率。對應電廠供電熱效率的標準煤耗率則稱“供電標準煤耗率”[kg標煤/(kW?h)]其表達式為（4-26）汽耗率do不能單獨用作熱經濟指標。只有當q0一定時，do才能作為熱經濟性指標。因（4-27）表4-2(略)為國產汽輪發電機組的熱經濟指標。二、熱電廠熱經濟性指標熱電廠的熱經濟指標比凝汽式電廠和供熱鍋爐房要復雜得多。反映熱電廠的熱經濟性除了用總的熱經濟指標以外，還必須有生產熱、電兩種產品的分項指標，簡述如下。

1．燃料利用系數：熱電廠的能量輸出和輸入的比值，即式（4-4）。它反映熱電廠中燃料有效利用程度在數量上的關系，因而是一個數量指標。

2．熱化發電率：供熱機組熱電聯產部分的熱化發電量與熱化供熱量的比值。它反映熱、電聯產的質量指標。

3．發電方面的熱經濟指標：熱電廠發電量與發電分擔總熱耗分額的比值，它可以表示為發電熱效率、發電熱耗率及發電煤耗率。

4．供熱方面的熱經濟指標：熱電廠供熱量與供熱分擔總熱耗分額的比值，它可以表示為供熱熱效率及供熱煤耗率。熱電廠中發電和供熱兩方面分擔總熱耗的辦法，目前有3種，即熱量法、實際焓降法、作功能力法。第四節新型熱力循環/能源系統一、注蒸汽燃氣輪機循環蒸汽燃氣輪機是近年來發展起來的一門新技術，它是利用燃氣輪機排出的高溫燃氣，通過余熱鍋爐產生蒸汽并回注到燃氣輪機的燃燒室中去的一種熱力循環，如圖4-15、圖4-16所示。同燃氣—蒸汽聯合循環相比，熱效率相近；注蒸汽燃氣輪機循環不再配置蒸汽輪機和凝汽器等設備，使整個系統變得簡單，減少投資，具有良好的經濟性；機組可適用于有一定變化范圍的電力負荷圖4-15注蒸汽燃氣輪機系統圖圖4-16注蒸汽燃氣輪機T-S圖

和熱負荷，功輸出和熱輸出之間可靈活地匹配調整。注蒸汽燃氣輪機循環的不足是：蒸汽膨脹后經余熱鍋爐排向大氣，膨脹背壓比采用冷凝器高，致使蒸汽的作功能力不能充分發揮；需配置較大的補充水和凈化水處理設備，要比常規聯合循環耗水量約大將近40％。由于注蒸汽燃氣輪機的明顯優點，目前已成國內外重點發展的技術。二、燃煤聯合循環燃煤聯合循環則是一種既滿足生態環保的要求，又能高效利用煤資源的新型模式發電技術。

1．整體煤氣化聯合循環（IGCC）

IGCC，見圖4-17。它由煤氣發生系統及凈化系統、燃氣輪機、汽輪機、發電機及有關附屬系統等構成。汽化裝置有三類：噴流床、流化床和固定床。

IGCC可沿用燃油／氣聯合循環現有技術，較易實行，熱效率已達40％～46％；脫硫比較徹底（＞97％）；排渣處理方便；CO2、NOｘ等有害排放物量也大大低于常規燃煤電站。目前煤氣化與凈化的熱損失還偏大，初投資也相對較高。

2．流化床燃煤聯合循環(FBC-CC)PFBC-CC（即增壓流化床燃煤聯合循環）是采用增壓流化床和燃氣輪機代替燃煤鍋爐，煤在高壓條件下燃燒產生高溫燃氣，經除塵后，推動燃氣透平作功。它燃用劣質煤的優勢明顯，即使燃用含7％硫量和30％～40％灰份的煤時，也能達到97％～98％燃燒效率和85％以上的固硫率。圖4-17IGCC熱力系統示意圖第二代PFBC-CC（圖4-18）。

PFBC—CC系統熱效率已達41％左右，將來會超過50％。PFBC—CC系統是以蒸汽發電作為主導部分（超過60％），對現有汽輪機電站更新改造來說，為更加實用的技術。

3．外燃式燃煤聯合循環(EFCC)EFCC系統包括一個外燃式燃氣輪機頂循環和一個汽輪機底循環。新型的高溫爐為其特有的關鍵技術。圖4-19為帶補燃的EFCC系統。

圖4-18PFBC-CC系統示意圖

1-氣化爐2-熱煤氣凈化裝置3-預置燃燒室4-壓縮機-燃氣輪機組5-發電機6-煙囪7-余熱鍋爐8-汽輪機9-增壓流化床10-冷凝器

圖4-19EFCC系統圖1-高溫爐2-預置燃燒室3-壓縮機-燃氣輪機組4-發電機5-汽輪機6-余熱鍋爐7-煙囪8-冷凝器系統熱效率可接近40％，帶補燃的為45％～47％。較適合于中小功率范圍，對中小型汽輪機電站更新改造的應用前景較好。

4．直接燃煤粉（或水煤漿）聯合循環(DFCC)

燃氣輪機直接燃煤，最能體現出其固有特性：系統簡單、結構緊湊、運行可靠和效率高。早期采用干煤粉直接燃燒，80年代多級液態排渣直接燃煤技術取得突破。

5．整體煤氣化燃料電池聯合循環(IGFC-CC)

IGFC-CC是一種新型的高效潔凈的發電系統，由燃料電池、煤氣化爐、熱煤氣凈化系統及燃氣—蒸汽聯合循環系統等組成（圖4-20）。其核心是燃料電池。熔融碳酸鹽型（MCFC）燃料電池是當前發展的重點。

6．磁流體發電聯合循環(MHD-CC)

磁流體發電聯合循環(MHD-CC)是將磁流體發電技術和燃氣—蒸汽聯合循環相結合，如圖4-21。目前人們多寄厚望于IGCC和PFBC-CC，它們已經進入商業驗證階段。圖4-20

IGFC-CC發電系統示意圖1-氣化爐2-膨脹機3-熱煤氣凈化裝置4-熔融碳酸鹽燃料電池5-發電機6-壓縮機-燃氣輪機組7-燃燒室8-余熱鍋爐9-汽輪機10-冷凝器11-煙囪圖4-21

MHD-CC發電系統1-燃燒室2-MHD發電裝置3-壓縮機-燃氣輪機組4-冷凝器5-余熱鍋爐6-煙囪7-汽輪機三、濕空氣燃汽輪機（ＨＡＴ）循環

HAT（HumidAirTurbine）循環為并聯型布雷頓和朗肯聯合循環,圖4-22為熱力系統圖。它與注蒸汽燃汽輪機循環相像，都采用空氣蒸汽混合工質。但其透平排熱是用于加熱濕空氣，排煙溫度可更低，回收余熱充分，是一種高效率、高比功特點的新型熱力循環。圖4-22HAT

循環熱力系統示意圖C1-中冷器C2-后冷器H-熱水器R-回熱器S-飽和器OC-燃燒室LC-低壓壓氣機

HC-高壓壓氣機T-燃氣輪機四、多聯產（集成）系統多聯產（集成）系統是從整體最優角度、跨越行業界限所提出的，一種高度靈活的資源/能源/環境一體化系統（圖4-23），這是一種有機的耦合和集成，故稱之多聯產（集成）系統，區別于以往的二聯產、三聯產等多聯產系統。多聯產（集成）系統的實質是多種產品生產過程的優化耦合，從而達到能源的高利用效率、低能耗、低投資和運行成本、以及最少的污染物排放。目前的多聯產（集成）系統一般是指利用從單一的設備（氣化爐）中產生的"合成氣"（主要成分為CO＋H2），來進行跨行業、跨部門的生產，以得到多種具有高附加值的化工產品、液體燃料（甲醇、F－T合成燃料、二甲醚、城市煤氣、氫氣）、以及用于工藝過程的熱和進行發電等。多聯產（集成）系統有以下幾個方面的優點：

1．以煤氣化為中心的潔凈技術

2．多聯產系統中各部分可以進行靈活鏈接和耦合

3．多聯產系統減少溫室氣體CO2的排放

4．為今后氫能的發展提供能源基礎

5．多聯產系統是具有發展潛力的開放系統圖4－23資源

、能源、環境一體化系統第五節核能發電原理及系統

一．核能發電的基本原理

1．原子核的裂變當利用中子去轟擊鈾元素時，鈾的原子核吸收中子后，分裂成兩部分。核物理學家把核分裂現象稱為“裂變”。鈾—235原子核發生裂變的同時，除了釋放熱能外，還能發生自持式鏈式反應。當反應堆維持在某一功率水平運行時，裂變數也處于一平衡值。必須對反應速度加以控制，使之維持在一定的水平，才能穩定地源源不斷地獲取能量。裂變反應還產生裂變中子。但是剛從核反應中產生的中子速度太快，在鈾原子核附近滯留的時間很短，與原子核反應的機會太少。因此，必須將剛產生的快速中子的速度減慢，能夠有效地使中子速度減慢的材料叫做慢化劑（又稱減速劑）。在實際中使用比較多的慢化劑有普通的純凈水、重水和石墨等。鏈式反應必須先提供第一個中子才能連續不斷地進行下去。在鈾燃料中占主要的鈾-238，具有自發裂變的能力，可以自發地放出中子。以滿足鏈式反應的需要。

2．核電站工質系統構成核電站目前使用的核燃料為鈾-235。實際使用中，慢化劑同時又作為載熱劑（或稱冷卻劑），以帶走核反應堆所產生的熱量。同時，由于核電站中的原動機為蒸汽輪機，因此動力循環的工質必為水蒸汽。不同反應堆堆型的載熱劑回路即核動力工質回路（簡稱工質回路）有所不同，有單回路、雙回路和三次回路核電站。（1）．單回路系統在單回路核電站熱力系統圖4-24(a)中，載熱劑回路與工質回路重合。該系統的優點是：系統簡單，設備造價較低。缺點是載熱劑有放射性，對汽輪機及廠房需設置屏蔽。（2）．雙回路系統如圖4－24(b)，載熱劑回路與工質回路是分開的。工質回路稱為二回路，與常規的熱力發電廠汽輪機發電機組基本相同。在其他條件相同的情況下，雙回路熱力系統和電站的經濟性總是比單回路熱力系統低。但1kW裝機容量的造價幾乎相同。（3）．三次回路系統該系統以液態金屬作為載熱劑。為了防止因鈉與水接觸引起劇烈的化學反應而使放射性物質從一回路溢出，需要設置壓力比一回路高的附加中間回路，這種核電站的熱力系統就成為三次回路系統圖4-24(c)。圖4－24核電站中的工質回路1.反應堆2.汽輪機3.發電機4.冷凝器5.給水泵6.9.循環泵7.8.蒸汽發生器

3．核反應堆核電站所用的反應堆，是一種進行原子核裂變反應產生熱量并且有控制地將熱量取出供發電利用的裝置。反應堆是核電站的核心組成部分。由于慢化劑、冷卻劑及結構形式不同，可將核反應堆分為輕水堆、重水堆和氣冷堆三種。輕水堆是指用加壓的普通純凈水慢化和冷卻的反應堆。如果不允許水在堆內沸騰，則稱壓水堆；如果允許水在堆內沸騰，則稱沸水堆。輕水堆是目前最主要的堆型。重水堆是指用重水慢化的反應堆。氣冷堆是指用石墨慢化，二氧化碳或氦氣冷卻的反應堆。世界上核電站以壓水堆為主。我國都是壓水堆核電站。其原因如下：⑴壓水堆的投資低。⑵壓水堆技術上最成熟。⑶壓水堆安全。⑷我國已初步具備建設壓水堆的工業技術基礎。

4．壓水堆核電站熱力系統

圖4-25為壓水堆核電站熱力系統圖，這是一個三次回路系統。整個壓水堆象一臺大鍋爐，反應堆相當于爐，蒸汽發生器相當于鍋，通過一回路將鍋與爐連結在一起。壓力殼、蒸汽發生器、泵、穩壓罐及有關閥門的整個系統，是一回路的壓力邊界。它們都安置在安全殼內，稱之為核島。蒸汽發生器是分隔并連結一、二回路的關鍵設備。圖4-25壓水堆核電站熱力系統圖1-控制棒2-壓力殼3-穩壓罐4-蒸汽發生器5-高壓汽輪機

6-汽水分離器7-低壓汽輪機8-發電機9-三回路循環泵10-冷凝器11-低溫預熱器12-二回路循環泵13-高溫預熱器14-一回路循環泵15-燃料元件三回路是一個開式回路，冷凝器實質上是二回路與三回路之間的熱交換器。三回路的用水量是很大的。一座1000MW的壓水堆，三回路每小時要四十多萬噸冷卻水。核電