蒸汽發(fā)生器課件

蒸汽發(fā)生器核島調試處蒸汽發(fā)生器核島調試處1目錄概述蒸發(fā)器分類蒸發(fā)器結構自然循環(huán)循環(huán)倍率蒸發(fā)器主要性能參數(shù)目錄概述21概述

蒸發(fā)器是一回路與二回路連接的樞紐，因此它既是一回路設備，也是二回路的設備。同時蒸發(fā)器也是一、二回路的屏蔽，還具有防止帶有放射性的流體進入二回路，以保持常規(guī)島設備不具有放射性。1概述蒸發(fā)器是一回路與二回路連接的樞紐，因此它既是一回路設31概述實際運行表明，蒸發(fā)器的安全、可靠運行對于整個核電廠的經(jīng)濟性與安全性具有著舉足輕重的作用。在上世紀70年代末，僅1977年在全部79座運行的壓水堆電站中就有34座發(fā)生了傳熱管破損。我們知道蒸發(fā)器傳熱管破損只能進行堵管，而堵管數(shù)目超過10%將導致蒸汽器需整體更換，如果更換，其經(jīng)濟損失嚴重。對于核電廠而言，除去設計改進，更重要的是蒸發(fā)器從到達現(xiàn)場開始,安裝階段的保養(yǎng)、調試、運行與維修各個階段的活動都必須科學而嚴格地管理和操作，國內(nèi)其它核電廠的經(jīng)歷與反饋值得我們警示與重視1概述實際運行表明，蒸發(fā)器的安全、可靠運行對于整個核電廠的42蒸汽發(fā)生器的分類蒸汽發(fā)生器主要按二回路介質在蒸汽發(fā)生器內(nèi)的流動方式分為自然循環(huán)、輔助循環(huán)和強迫循環(huán)三種。蒸發(fā)器還可以有其它形式的分類，比如可按傳熱管形狀分為U型管式、直管式、螺旋管式等多種；按設備安裝方式分為立式和臥式兩種；按結構特征分為帶預熱器和不帶預熱器兩種。大亞灣、嶺澳一期采用的是法國結構的立式筒體不帶預熱器倒置U型傳熱管管板型自然循環(huán)式的蒸汽發(fā)生器2蒸汽發(fā)生器的分類蒸汽發(fā)生器主要按二回路介質在蒸汽發(fā)生器內(nèi)52蒸汽發(fā)生器的分類自然循環(huán)式輔助循環(huán)式強迫循環(huán)式2蒸汽發(fā)生器的分類自然循環(huán)式輔助循環(huán)式強迫循環(huán)式63蒸汽發(fā)生器結構這里我們只介紹大亞灣與嶺澳使用的倒U型傳熱管管板型自然循環(huán)式的蒸汽發(fā)生器蒸發(fā)器的結構。型號：55/19

3蒸汽發(fā)生器結構這里我們只介紹大亞灣與嶺澳使用的倒U型傳熱7蒸發(fā)器外部支撐

垂直支撐下部橫向支撐上部橫向支撐蒸發(fā)器外部支撐垂直支撐8垂直支撐由四根獨立的管式立柱組成支柱頂部用螺栓固定在蒸汽發(fā)生器下封頭上，底部用螺栓固定于混凝土基礎上。為了允許主管道及蒸汽發(fā)生器膨脹自由位移，支柱采用球形鉸接或雙端銷接結構下部橫向支撐由蒸汽發(fā)生器下封頭結構及用螺栓固定于設備墻上的梁、桿件、擋塊等組成。支撐允許系統(tǒng)熱膨脹自由位移，但在事故發(fā)生時軸向止擋結構起限制位移的作用。上部橫向支撐位于蒸汽發(fā)生器重心附近，由梁、減震框架、雙向作用式液壓阻尼器及拉桿等組成。對熱膨脹產(chǎn)生的慢速位移，阻尼器不起作用，但對于地震、管道破裂而引起的突加載荷，阻尼器將會有效地限制其位移蒸發(fā)器的支撐結構示意垂直支撐由四根獨立的管式立柱組成支柱頂部用螺栓固定在蒸汽發(fā)生9蒸發(fā)器在傾翻機的幫助下起豎在間隔就位的蒸發(fā)器蒸發(fā)器通過龍門架運進安全殼蒸發(fā)器在傾翻機的幫助下起豎在間隔就位的蒸發(fā)器蒸發(fā)器通過龍門架103蒸發(fā)器結構內(nèi)部總體結構大致分為以下幾個部分蒸發(fā)器下封頭管板蒸發(fā)器傳熱管束、支撐板給水環(huán)管一次與二次汽水分離裝置蒸發(fā)器上封頭、筒體組件3蒸發(fā)器結構內(nèi)部總體結構大致分為以下幾個部分113蒸汽發(fā)生器結構3蒸汽發(fā)生器結構123蒸汽發(fā)生器結構下封頭是蒸汽發(fā)生器一回路側承受冷卻劑高壓的部件，為一個半球形封頭。下封頭采用低合金碳素鋼鑄造成型，下封頭內(nèi)壁與冷卻劑接觸表面堆焊5～6mm厚的不銹鋼覆蓋層，以降低腐蝕使冷卻劑保持良好的水質和較低的放射性水平。下封頭與管板焊成一體，并由焊接在管板上的因科鎳—600合金隔板將下封頭空間分隔成二個水室，每個水室開有一個進口（或出口）接管和一個人孔。人孔用來對蒸汽發(fā)生器管板、傳熱管進行在役檢查和檢修。檢查一般采用遙控無損探傷技術。一回路接管人孔3蒸汽發(fā)生器結構下封頭是蒸汽發(fā)生器一回路側承受冷卻劑高壓的13正在制造中的LA2SG下封頭利用渦流探傷設備檢查傳熱管正在制造中的LA2SG下封頭正在制造中的LA2SG下封頭利用渦流探傷設備檢查傳熱管正在143蒸汽發(fā)生器結構－管板管板厚555mm，采用高強度（Mn—Mo—Ni）低合金鋼鍛造而成管板屬于超厚鍛件，因此要求具有優(yōu)良的塑韌性和淬透性。管板上管孔多達8948個，用以與U形傳熱管連接密封管板對孔徑、節(jié)距、形位公差及管孔壁光潔度都有很高的要求。因此，整個蒸汽發(fā)生器的生產(chǎn)周期往往取決于管板的鍛造和鉆孔所耗的時間管板與一回路冷卻劑接觸表面堆焊有三層因科鎳合金復覆層。傳熱管與管板連接采用管板全深度脹管工藝加端部密封焊接，消除管孔與傳熱管間隙，避免間隙內(nèi)沉積、濃縮化學物質3蒸汽發(fā)生器結構－管板管板厚555mm，采用高強度（Mn15制造中LA2管板一重為恰其瑪制造的管板正在焊接傳熱管束（大亞灣）制造中LA2管板一重為恰其瑪制造的管板正在焊接傳熱管束（大163蒸汽發(fā)生器結構導熱管與管束組件蒸汽發(fā)生器共有4474根傳熱管，呈正方形柵格組成倒U形管束傳熱管選用因科鎳690合金管。一回路冷卻劑在管內(nèi)流動，二回路給水在管外汽化傳熱管外徑19.05mm，厚1.09mm管束傳熱面積5429m2堵管余量～10%。3蒸汽發(fā)生器結構導熱管與管束組件173蒸汽發(fā)生器結構傳熱管材料需有耐腐蝕性能。運行實踐與研究表明，任何材料只有在一定條件下才具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，而傳熱管的損壞與蒸汽發(fā)生器的熱工水力特性和運行水質密切相關。因此，優(yōu)良的管材與合理的蒸汽發(fā)生器的結構和適度的水質相結合，才能達到滿意的結果。另外，給予傳熱管適當?shù)臒崽幚砗捅砻嫣幚韺μ岣邆鳠峁芸垢g性能也具有重大意義。3蒸汽發(fā)生器結構傳熱管材料需有耐腐蝕性能。183蒸汽發(fā)生器結構管束：正方形排列的倒U形管。傳熱管四周的套筒：將汽水流道分隔成為上升通道與下降通道。支撐板（直管段）與防振條（彎管段）：固定管束，提高自振頻率，防止流動誘發(fā)振動。3蒸汽發(fā)生器結構管束：正方形排列的倒U形管。19管束套筒防振拉桿支撐板管束套筒防振拉桿支撐板20傳熱管的破損與監(jiān)測蒸汽發(fā)生器傳熱管占一回路承壓邊界總面積的80％。傳熱管的品質下降引起的安全性問題：潛在的在役破管危險反應堆冷卻劑漏進二回路傳熱管的破損與監(jiān)測蒸汽發(fā)生器傳熱管占一回路承壓邊界總面積的821傳熱管的破損與監(jiān)測腐蝕機制與預防機制傳熱管破損取決于三個因素：傳熱管的材料、制造運行過程中材料產(chǎn)生的應力運行環(huán)境（溫度和水化學）SG最普遍的傳熱管降質類型晶間腐蝕傳熱管的破損與監(jiān)測腐蝕機制與預防機制22傳熱管的破損與監(jiān)測腐蝕機制與預防機制預防措施管材選用因科鎳690，增加抗晶間應力腐蝕性能二次側水處理改為全揮發(fā)處理，防止區(qū)域性的耗蝕管束支撐板用不銹鋼，改為梅花孔，防止管子壓陷改用脹管工藝和U性管彎曲段熱處理，消除制造過程中的殘余應力保證二回路水質停堆維修期間，定期清洗以消除層積的污垢運行過程中傳熱管兩側壓差不得大于11MPa傳熱管的破損與監(jiān)測腐蝕機制與預防機制23傳熱管的破損與監(jiān)測泄漏監(jiān)測制造階段脹管前，用氮氣試驗對管子與管板間的焊縫檢漏運行期間16N放射性跟蹤驗證一二回路密封SG出口蒸汽：精確，快速冷凝器抽氣泵處空氣：快速排污水：精確，較慢停堆維修對傳熱管進行在役檢查傳熱管的破損與監(jiān)測泄漏監(jiān)測24傳熱管的破損與監(jiān)測破損管子的維修堵管在管子的兩端各焊一個管塞便宜允許堵管率：10％襯管采用機械脹管或焊接為傳熱管增加一個金屬襯管費用高襯管區(qū)仍是發(fā)生慢性降質機制的獨特區(qū)域傳熱管的破損與監(jiān)測破損管子的維修25傳熱管損壞，最好的辦法就是更換蒸汽發(fā)生器AREVA已經(jīng)更換過79臺蒸汽發(fā)生器傳熱管損壞，最好的辦法就是更換蒸汽發(fā)生器263蒸汽發(fā)生器結構上筒體下端設有給水接管，管嘴與筒體內(nèi)給水環(huán)管相連。環(huán)管上設有許多并非均勻布置的倒置的J形管嘴，其目的是防止產(chǎn)生汽錘熱側有80％的流量冷側有20％的流量給水接管倒J型管嘴3蒸汽發(fā)生器結構上筒體下端設有給水接管，給水接管倒J型管嘴273蒸汽發(fā)生器結構汽水分離裝置其功能是向汽輪發(fā)電機組提供干燥、清潔的蒸汽，使機組能以預定的效率輸出額定的電功率。合格的蒸汽品質是確保核電站經(jīng)濟、可靠地運行的重要條件。另外，自然循環(huán)式蒸汽發(fā)生器的尺寸在很大程度上取決于汽水分離組件的結構和工作特性。高效而緊湊的汽水分離對于減小蒸汽發(fā)生器的尺寸、重量具有重要意義。蒸汽發(fā)生器上部汽水分離段高度約為7.4m。共有兩級汽水分離裝置:第一級:旋流葉片式分離器

第二級:波紋板式細分離器3蒸汽發(fā)生器結構汽水分離裝置283蒸汽發(fā)生器結構旋流葉片式分離器共有16個旋流分離器設置于蒸汽發(fā)生器上筒體內(nèi)，對傳熱管束出口的汽水混合物進行粗分離。。旋流分離器結構緊湊，能充分利用上筒體的橫截面靈活布置，使蒸汽負荷均勻分配，其汽水分離效率可達90%以上。旋流葉片分離器的缺點是分離阻力較高（汽水分離組件約占蒸汽發(fā)生器流體總阻力的40%）。

3蒸汽發(fā)生器結構旋流葉片式分離器293蒸汽發(fā)生器結構分離筒內(nèi)裝有一組固定的螺旋葉片。當來自傳熱管束頂部的汽水混合物通過分離器導管進入并經(jīng)過螺旋葉片后，由直線運動變成旋轉上升運動。由于離心力的不同使汽水分離，在分離筒中心形成蒸汽柱，在筒壁形成環(huán)狀水層。汽水兩相上升至一定高度，達到充分分離后，大量疏水經(jīng)由位于外套筒上部的二只方向與汽水旋轉流動方向一致的矩形切向疏水口流出。部分疏水折返向下沿分離筒與外套筒間環(huán)形通道，經(jīng)疏水孔流出，二者會合后一起進入再循環(huán)。蒸汽則經(jīng)蒸汽出口管向上通過一根位于上筒體中心軸的管子進入蒸汽干燥器。這種旋流分離器分離出的飽和水中夾帶的蒸汽量（稱為蒸汽下攜帶量）僅在～1%以下，克服了過多蒸汽夾帶入下降通道，使循環(huán)水流不穩(wěn)定，水位波動，流動阻力增加，影響流動循環(huán)。3蒸汽發(fā)生器結構分離筒內(nèi)裝有一組固定的螺旋葉片。當來自傳熱303蒸汽發(fā)生器結構波紋板式分離器干燥器也稱細分離器，它用來把汽水分離器出口的蒸汽所攜帶的細水滴和霧滴作進一步分離，從而達到蒸汽發(fā)生器出口蒸汽濕度小于0.25%的要求。它是一種人字形帶鉤的波紋板細分離組件，由波紋板片，擋水鉤、尾鉤、支承架和疏水槽等組成。當蒸汽在波紋板構成的通道內(nèi)不斷改變流向作曲線運動時與板表面接觸，受離心力作用蒸汽中夾帶的水滴附著于板面并形成液膜。液膜依靠重力向下流動通過疏水結構而離開干燥器。波紋板具有很大的接觸表面可以獲得良好的細分離效果。為防止蒸汽流量過大擊碎附著于板壁的液膜使水滴重新進入汽流（二次潤濕），波紋板上的檔水鉤則迎向水膜，收集板面水膜并捕集蒸汽流中的水滴，匯集后沿凹槽流入疏水裝置。這種結構即使入口蒸汽濕度較大，蒸汽流速較高，也能獲得很好的分離效果。人字型波紋板高～1000mm，蒸汽負荷達～40kg/s.m2。3蒸汽發(fā)生器結構波紋板式分離器31波形板分離器的改進型帶鉤波形板分離器：它是在立式波形板基礎上發(fā)展而來。一般由波形板片、擋水鉤、尾鉤、支承架與疏水槽等組成。帶鉤波形板分離器的工作原理：蒸汽在彎曲通道中多次改變流向，蒸汽攜帶的小水滴被分離出來。波形板上的多道擋水鉤收集板面水膜并捕集蒸汽流中的水滴，匯集后沿凹槽流入疏水裝置，從而避免一般立式波形板分離器因水膜越積越厚而易被蒸汽吹破的缺點。因而帶鉤波形板比一般的立式波形板有更高的流速以及允許更大高度。波形板分離器的改進型帶鉤波形板分離器：帶鉤波形板分離器的工作323蒸汽發(fā)生器結構上封頭上封頭為標準橢球形狀，頂部蒸汽出口接管管嘴內(nèi)有七個小直徑文丘里管，組成流量限制器，用于主蒸汽管道破裂時限制蒸汽流量過大，從而減緩一回路冷卻劑的降溫速率和蒸汽發(fā)生器構件的熱變應力。限流器也為蒸汽流量測量提供了方便3蒸汽發(fā)生器結構上封頭333蒸汽發(fā)生器結構筒體組件蒸汽發(fā)生器筒體由上封頭、上筒體、錐形連接段及下筒體組成，用厚75～100mm的錳—鉬—鎳低合金鋼板加工焊接成一個整體。下筒體外徑3.5m，錐形段以上被擴大到4.5m。筒體組件下端與管板、下封頭焊接成一個整體。蒸汽發(fā)生器總高約20.8m。

3蒸汽發(fā)生器結構筒體組件34蒸汽發(fā)生器課件353蒸汽發(fā)生器結構位于管板上表面350mm、490mm和625mm處下筒體殼壁上分別開有4個檢查孔、2個手孔和2個檢查孔，用以檢查管板二次側表面、流量分配檔板以及傳熱管端部的淤泥沉積情況，必要時可用高壓水沖刷排除該處沉積的淤泥，以及用來檢查相應高度的部件狀況。位于上筒體汽水分離器與蒸汽干燥器之間高度位置的殼壁上也開有兩個能進入干燥器進行檢修的人孔。這些檢查孔、手孔和人孔均用蓋板螺栓密封。3蒸汽發(fā)生器結構位于管板上表面350mm、490mm和364自然循環(huán)倍率自然循環(huán)倍率是描述蒸汽發(fā)生器自然循環(huán)的一個重要參數(shù)，它是表征通過管束二次側的循環(huán)流量是否充分的一種粗糙的度量。自然循環(huán)倍率被定義為:

自然循環(huán)倍率=上升通道汽水混合物流量/蒸汽流量亦即是蒸汽發(fā)生器中每產(chǎn)生單位質量蒸汽所需的循環(huán)水質量。自然循環(huán)倍率也可寫成循環(huán)水流量與蒸汽流量的比值或循環(huán)水流量與給水流量的比值。循環(huán)水流量是給水流量與再循環(huán)流量之和，因此

自然循環(huán)倍率=1+再循環(huán)流量/給水流量或自然循環(huán)倍率=1+再循環(huán)流量/蒸汽流量再循環(huán)流量與給水流量的比值稱為再循環(huán)流量率。這里再引入一個含汽量（或稱干度）的概念：

含汽量=蒸汽流量/上升通道汽水混合物流量因此實際含汽量與循環(huán)倍率互為倒數(shù)關系。4自然循環(huán)倍率自然循環(huán)倍率是描述蒸汽發(fā)生器自然循環(huán)的一374自然循環(huán)倍率循環(huán)倍率實際體現(xiàn)在再循環(huán)流量和蒸汽流量兩個參數(shù)上，是這兩個流量之間相互關系的評估尺寸。循環(huán)倍率的大小對于傳熱管腐蝕、流動振蕩、傳熱特性、汽水分離等具有重要影響。循環(huán)倍率一般選在4左右，不宜過大也不宜過小循環(huán)倍率過大，使再循環(huán)流量相對于蒸汽流量的比例過大，當再循環(huán)流量超過汽水分離組件分離水份的能力時，水滴會隨蒸汽一起進入汽輪機高壓缸而因水蝕、水擊危及汽輪機葉片。循環(huán)倍率過低，與蒸汽流量相比，再循環(huán)流量過小，意味著管束出口空泡份額過高，局部區(qū)域出現(xiàn)缺液、干涸，不能確保管壁潤濕，傳熱效果變差。4自然循環(huán)倍率循環(huán)倍率實際體現(xiàn)在再循環(huán)流量和蒸汽流量兩384自然循環(huán)倍率循環(huán)倍率過低，過量的蒸汽還會導致介質流動不穩(wěn)定，產(chǎn)生劇烈的流動振蕩，使傳熱管束部分壁面周期性露出，傳熱效率下降。流動振蕩大到一定幅度，會引起蒸汽發(fā)生器水位和蒸汽流量的大幅度波動。傳熱管腐蝕與二次側介質流動狀態(tài)同樣有密切關系，在局部滯流或低流速區(qū)段，往往會導致污垢沉積濃縮，因此也希望適當提高循環(huán)倍率，以便提高管板上表面及管束彎管段的沖刷流速。適當提高再循環(huán)流量，可以增加下降通道的水位，增加自然循環(huán)驅動壓頭。足夠大的驅動壓頭使流體的流速加快，從而有效地把水中的污垢淤泥驅趕到排污管，穩(wěn)定水質，保證蒸汽發(fā)生器良好的熱傳導。4自然循環(huán)倍率循環(huán)倍率過低，過量的蒸汽還會導致介質流動394自然循環(huán)倍率再循環(huán)水在下降通道與給水混合，這種高溫飽和水一方面被冷卻，使夾帶過來的少量蒸汽液化，避免流道阻力增加另一方面反過來預熱了給水。結合上升通道高溫介質通過管束套筒向給水傳熱，使給水在進入上升通道時已接近飽和溫度。這樣就縮小了給水與傳熱管壁的溫差，使蒸汽發(fā)生器的熱應力大大降低，且提高了蒸汽發(fā)生器的傳熱效率。4自然循環(huán)倍率再循環(huán)水在下降通道與給水混合，這種高溫飽404自然循環(huán)倍率但是，提高蒸汽發(fā)生器的自然循環(huán)倍率，是要付出一定代價的。首先，為提高介質流動速度降低流道阻力，需要增加通道面積，就要增大蒸汽發(fā)生器殼體的尺寸。這對于大容量蒸汽發(fā)生器來說是不希望的。另外，循環(huán)倍率的提高意味著汽水分離的負荷增加，因此能否進一步改善汽水分離組件的結構性能，提高分離效率對于蒸汽發(fā)生器設計來說是個技術難題。大亞灣電站壓水堆蒸汽發(fā)生器在額定功率，蒸汽工作壓力為67.1bar（abs）時的循環(huán)倍率約為3.7～3.8。在瞬態(tài)工況，循環(huán)倍率將隨負荷變化而改變。4自然循環(huán)倍率但是，提高蒸汽發(fā)生器的自然循環(huán)倍率，是要415蒸發(fā)器主要性能參數(shù)管側參數(shù):5蒸發(fā)器主要性能參數(shù)管側參數(shù):425蒸發(fā)器主要性能參數(shù)殼側參數(shù):5蒸發(fā)器主要性能參數(shù)殼側參數(shù):435蒸發(fā)器主要性能參數(shù)5蒸發(fā)器主要性能參數(shù)446蒸汽發(fā)生器及其相關系統(tǒng)每臺機組有三個環(huán)路，每個環(huán)路上各有一臺蒸汽發(fā)生器主給水系統(tǒng)輔助給水系統(tǒng)主蒸汽系統(tǒng)蒸發(fā)器排污系統(tǒng)6蒸汽發(fā)生器及其相關系統(tǒng)每臺機組有三個環(huán)路，每個主給水系統(tǒng)457蒸汽發(fā)生器

水位控制的意義如果蒸汽發(fā)生器中水位太高:則蒸汽中帶的水份過多，要對汽輪機葉片造成損壞。如果蒸汽發(fā)生器中水位過低，使給水環(huán)管露出水面，將產(chǎn)生水錘效應，對蒸汽發(fā)生器造成損壞引起管束傳熱惡化引起蒸汽發(fā)生器管板的熱沖擊7蒸汽發(fā)生器

水位控制的意義如果蒸汽發(fā)生器中水位太高:則蒸汽467給水母管給水來源7給水母管給水來源477水流向一回路的水從回路進入SG，經(jīng)U形管向上，在頂端折返向下，出SG，返回一回路的過渡段ARE給水經(jīng)給水管進入SG，經(jīng)給水環(huán)管，進入SG外殼和管束套筒向下，在管板處折返向上，在上升通道產(chǎn)生蒸汽7水流向一回路的水從回路進入SG，經(jīng)U形管向上，在頂端折返向487影響水位的原因蒸汽發(fā)生器水位受很多因素的影響蒸汽流量給水流量一回路平均溫度給水溫度7影響水位的原因蒸汽發(fā)生器水位受很多因素的影響497.1蒸汽流量蒸汽流量增加->壓力下降->SG中汽水混合物膨脹->水位上升長期來，蒸汽質量流量>給水質量流量汽水適配的積分作用->水位下降7.1蒸汽流量蒸汽流量增加->壓力下降->SG中汽水混合物膨507.1蒸汽流量蒸汽流量減少->壓力上升->SG中汽水混合物收縮->水位下降長期以來，蒸汽質量流量<給水質量流量，汽水適配的積分作用->水位上升7.1蒸汽流量蒸汽流量減少->壓力上升->SG中汽水混合物收517.2給水流量給水流量增加->蒸汽冷凝->SG中汽水混合物收縮->水位下降長期以來，給水質量流量>蒸汽質量流量，汽水適配的積分作用->水位上升7.2給水流量給水流量增加->蒸汽冷凝->SG中汽水混合物收527.3一回路平均溫度和給水溫度平均溫度上升->傳到二回路熱量增加->產(chǎn)生更多汽泡->水位虛假上升長期作用的結果：將產(chǎn)生更多的蒸汽，汽水質量適配的積分作用->水位下降給水溫度降低->下降通道過冷度增加->上升通道沸騰減弱->含汽量減少->體積收縮->水位下降7.3一回路平均溫度和給水溫度平均溫度上升->傳到二回路熱量537.4水位整定值程序水位的目的：就是減少SG中水裝量，防止蒸汽管道斷裂對安全殼壓力瞬態(tài)20％負荷以下，水位定值隨負荷增加而提高（34％－50％）20％負荷以上，水位定值維持在50％7.4水位整定值程序水位的目的：就是減少SG中水裝量，防止蒸54謝謝大家謝謝大家55蒸汽發(fā)生器核島調試處蒸汽發(fā)生器核島調試處56目錄概述蒸發(fā)器分類蒸發(fā)器結構自然循環(huán)循環(huán)倍率蒸發(fā)器主要性能參數(shù)目錄概述571概述

蒸發(fā)器是一回路與二回路連接的樞紐，因此它既是一回路設備，也是二回路的設備。同時蒸發(fā)器也是一、二回路的屏蔽，還具有防止帶有放射性的流體進入二回路，以保持常規(guī)島設備不具有放射性。1概述蒸發(fā)器是一回路與二回路連接的樞紐，因此它既是一回路設581概述實際運行表明，蒸發(fā)器的安全、可靠運行對于整個核電廠的經(jīng)濟性與安全性具有著舉足輕重的作用。在上世紀70年代末，僅1977年在全部79座運行的壓水堆電站中就有34座發(fā)生了傳熱管破損。我們知道蒸發(fā)器傳熱管破損只能進行堵管，而堵管數(shù)目超過10%將導致蒸汽器需整體更換，如果更換，其經(jīng)濟損失嚴重。對于核電廠而言，除去設計改進，更重要的是蒸發(fā)器從到達現(xiàn)場開始,安裝階段的保養(yǎng)、調試、運行與維修各個階段的活動都必須科學而嚴格地管理和操作，國內(nèi)其它核電廠的經(jīng)歷與反饋值得我們警示與重視1概述實際運行表明，蒸發(fā)器的安全、可靠運行對于整個核電廠的592蒸汽發(fā)生器的分類蒸汽發(fā)生器主要按二回路介質在蒸汽發(fā)生器內(nèi)的流動方式分為自然循環(huán)、輔助循環(huán)和強迫循環(huán)三種。蒸發(fā)器還可以有其它形式的分類，比如可按傳熱管形狀分為U型管式、直管式、螺旋管式等多種；按設備安裝方式分為立式和臥式兩種；按結構特征分為帶預熱器和不帶預熱器兩種。大亞灣、嶺澳一期采用的是法國結構的立式筒體不帶預熱器倒置U型傳熱管管板型自然循環(huán)式的蒸汽發(fā)生器2蒸汽發(fā)生器的分類蒸汽發(fā)生器主要按二回路介質在蒸汽發(fā)生器內(nèi)602蒸汽發(fā)生器的分類自然循環(huán)式輔助循環(huán)式強迫循環(huán)式2蒸汽發(fā)生器的分類自然循環(huán)式輔助循環(huán)式強迫循環(huán)式613蒸汽發(fā)生器結構這里我們只介紹大亞灣與嶺澳使用的倒U型傳熱管管板型自然循環(huán)式的蒸汽發(fā)生器蒸發(fā)器的結構。型號：55/19

3蒸汽發(fā)生器結構這里我們只介紹大亞灣與嶺澳使用的倒U型傳熱62蒸發(fā)器外部支撐

垂直支撐下部橫向支撐上部橫向支撐蒸發(fā)器外部支撐垂直支撐63垂直支撐由四根獨立的管式立柱組成支柱頂部用螺栓固定在蒸汽發(fā)生器下封頭上，底部用螺栓固定于混凝土基礎上。為了允許主管道及蒸汽發(fā)生器膨脹自由位移，支柱采用球形鉸接或雙端銷接結構下部橫向支撐由蒸汽發(fā)生器下封頭結構及用螺栓固定于設備墻上的梁、桿件、擋塊等組成。支撐允許系統(tǒng)熱膨脹自由位移，但在事故發(fā)生時軸向止擋結構起限制位移的作用。上部橫向支撐位于蒸汽發(fā)生器重心附近，由梁、減震框架、雙向作用式液壓阻尼器及拉桿等組成。對熱膨脹產(chǎn)生的慢速位移，阻尼器不起作用，但對于地震、管道破裂而引起的突加載荷，阻尼器將會有效地限制其位移蒸發(fā)器的支撐結構示意垂直支撐由四根獨立的管式立柱組成支柱頂部用螺栓固定在蒸汽發(fā)生64蒸發(fā)器在傾翻機的幫助下起豎在間隔就位的蒸發(fā)器蒸發(fā)器通過龍門架運進安全殼蒸發(fā)器在傾翻機的幫助下起豎在間隔就位的蒸發(fā)器蒸發(fā)器通過龍門架653蒸發(fā)器結構內(nèi)部總體結構大致分為以下幾個部分蒸發(fā)器下封頭管板蒸發(fā)器傳熱管束、支撐板給水環(huán)管一次與二次汽水分離裝置蒸發(fā)器上封頭、筒體組件3蒸發(fā)器結構內(nèi)部總體結構大致分為以下幾個部分663蒸汽發(fā)生器結構3蒸汽發(fā)生器結構673蒸汽發(fā)生器結構下封頭是蒸汽發(fā)生器一回路側承受冷卻劑高壓的部件，為一個半球形封頭。下封頭采用低合金碳素鋼鑄造成型，下封頭內(nèi)壁與冷卻劑接觸表面堆焊5～6mm厚的不銹鋼覆蓋層，以降低腐蝕使冷卻劑保持良好的水質和較低的放射性水平。下封頭與管板焊成一體，并由焊接在管板上的因科鎳—600合金隔板將下封頭空間分隔成二個水室，每個水室開有一個進口（或出口）接管和一個人孔。人孔用來對蒸汽發(fā)生器管板、傳熱管進行在役檢查和檢修。檢查一般采用遙控無損探傷技術。一回路接管人孔3蒸汽發(fā)生器結構下封頭是蒸汽發(fā)生器一回路側承受冷卻劑高壓的68正在制造中的LA2SG下封頭利用渦流探傷設備檢查傳熱管正在制造中的LA2SG下封頭正在制造中的LA2SG下封頭利用渦流探傷設備檢查傳熱管正在693蒸汽發(fā)生器結構－管板管板厚555mm，采用高強度（Mn—Mo—Ni）低合金鋼鍛造而成管板屬于超厚鍛件，因此要求具有優(yōu)良的塑韌性和淬透性。管板上管孔多達8948個，用以與U形傳熱管連接密封管板對孔徑、節(jié)距、形位公差及管孔壁光潔度都有很高的要求。因此，整個蒸汽發(fā)生器的生產(chǎn)周期往往取決于管板的鍛造和鉆孔所耗的時間管板與一回路冷卻劑接觸表面堆焊有三層因科鎳合金復覆層。傳熱管與管板連接采用管板全深度脹管工藝加端部密封焊接，消除管孔與傳熱管間隙，避免間隙內(nèi)沉積、濃縮化學物質3蒸汽發(fā)生器結構－管板管板厚555mm，采用高強度（Mn70制造中LA2管板一重為恰其瑪制造的管板正在焊接傳熱管束（大亞灣）制造中LA2管板一重為恰其瑪制造的管板正在焊接傳熱管束（大713蒸汽發(fā)生器結構導熱管與管束組件蒸汽發(fā)生器共有4474根傳熱管，呈正方形柵格組成倒U形管束傳熱管選用因科鎳690合金管。一回路冷卻劑在管內(nèi)流動，二回路給水在管外汽化傳熱管外徑19.05mm，厚1.09mm管束傳熱面積5429m2堵管余量～10%。3蒸汽發(fā)生器結構導熱管與管束組件723蒸汽發(fā)生器結構傳熱管材料需有耐腐蝕性能。運行實踐與研究表明，任何材料只有在一定條件下才具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，而傳熱管的損壞與蒸汽發(fā)生器的熱工水力特性和運行水質密切相關。因此，優(yōu)良的管材與合理的蒸汽發(fā)生器的結構和適度的水質相結合，才能達到滿意的結果。另外，給予傳熱管適當?shù)臒崽幚砗捅砻嫣幚韺μ岣邆鳠峁芸垢g性能也具有重大意義。3蒸汽發(fā)生器結構傳熱管材料需有耐腐蝕性能。733蒸汽發(fā)生器結構管束：正方形排列的倒U形管。傳熱管四周的套筒：將汽水流道分隔成為上升通道與下降通道。支撐板（直管段）與防振條（彎管段）：固定管束，提高自振頻率，防止流動誘發(fā)振動。3蒸汽發(fā)生器結構管束：正方形排列的倒U形管。74管束套筒防振拉桿支撐板管束套筒防振拉桿支撐板75傳熱管的破損與監(jiān)測蒸汽發(fā)生器傳熱管占一回路承壓邊界總面積的80％。傳熱管的品質下降引起的安全性問題：潛在的在役破管危險反應堆冷卻劑漏進二回路傳熱管的破損與監(jiān)測蒸汽發(fā)生器傳熱管占一回路承壓邊界總面積的876傳熱管的破損與監(jiān)測腐蝕機制與預防機制傳熱管破損取決于三個因素：傳熱管的材料、制造運行過程中材料產(chǎn)生的應力運行環(huán)境（溫度和水化學）SG最普遍的傳熱管降質類型晶間腐蝕傳熱管的破損與監(jiān)測腐蝕機制與預防機制77傳熱管的破損與監(jiān)測腐蝕機制與預防機制預防措施管材選用因科鎳690，增加抗晶間應力腐蝕性能二次側水處理改為全揮發(fā)處理，防止區(qū)域性的耗蝕管束支撐板用不銹鋼，改為梅花孔，防止管子壓陷改用脹管工藝和U性管彎曲段熱處理，消除制造過程中的殘余應力保證二回路水質停堆維修期間，定期清洗以消除層積的污垢運行過程中傳熱管兩側壓差不得大于11MPa傳熱管的破損與監(jiān)測腐蝕機制與預防機制78傳熱管的破損與監(jiān)測泄漏監(jiān)測制造階段脹管前，用氮氣試驗對管子與管板間的焊縫檢漏運行期間16N放射性跟蹤驗證一二回路密封SG出口蒸汽：精確，快速冷凝器抽氣泵處空氣：快速排污水：精確，較慢停堆維修對傳熱管進行在役檢查傳熱管的破損與監(jiān)測泄漏監(jiān)測79傳熱管的破損與監(jiān)測破損管子的維修堵管在管子的兩端各焊一個管塞便宜允許堵管率：10％襯管采用機械脹管或焊接為傳熱管增加一個金屬襯管費用高襯管區(qū)仍是發(fā)生慢性降質機制的獨特區(qū)域傳熱管的破損與監(jiān)測破損管子的維修80傳熱管損壞，最好的辦法就是更換蒸汽發(fā)生器AREVA已經(jīng)更換過79臺蒸汽發(fā)生器傳熱管損壞，最好的辦法就是更換蒸汽發(fā)生器813蒸汽發(fā)生器結構上筒體下端設有給水接管，管嘴與筒體內(nèi)給水環(huán)管相連。環(huán)管上設有許多并非均勻布置的倒置的J形管嘴，其目的是防止產(chǎn)生汽錘熱側有80％的流量冷側有20％的流量給水接管倒J型管嘴3蒸汽發(fā)生器結構上筒體下端設有給水接管，給水接管倒J型管嘴823蒸汽發(fā)生器結構汽水分離裝置其功能是向汽輪發(fā)電機組提供干燥、清潔的蒸汽，使機組能以預定的效率輸出額定的電功率。合格的蒸汽品質是確保核電站經(jīng)濟、可靠地運行的重要條件。另外，自然循環(huán)式蒸汽發(fā)生器的尺寸在很大程度上取決于汽水分離組件的結構和工作特性。高效而緊湊的汽水分離對于減小蒸汽發(fā)生器的尺寸、重量具有重要意義。蒸汽發(fā)生器上部汽水分離段高度約為7.4m。共有兩級汽水分離裝置:第一級:旋流葉片式分離器

第二級:波紋板式細分離器3蒸汽發(fā)生器結構汽水分離裝置833蒸汽發(fā)生器結構旋流葉片式分離器共有16個旋流分離器設置于蒸汽發(fā)生器上筒體內(nèi)，對傳熱管束出口的汽水混合物進行粗分離。。旋流分離器結構緊湊，能充分利用上筒體的橫截面靈活布置，使蒸汽負荷均勻分配，其汽水分離效率可達90%以上。旋流葉片分離器的缺點是分離阻力較高（汽水分離組件約占蒸汽發(fā)生器流體總阻力的40%）。

3蒸汽發(fā)生器結構旋流葉片式分離器843蒸汽發(fā)生器結構分離筒內(nèi)裝有一組固定的螺旋葉片。當來自傳熱管束頂部的汽水混合物通過分離器導管進入并經(jīng)過螺旋葉片后，由直線運動變成旋轉上升運動。由于離心力的不同使汽水分離，在分離筒中心形成蒸汽柱，在筒壁形成環(huán)狀水層。汽水兩相上升至一定高度，達到充分分離后，大量疏水經(jīng)由位于外套筒上部的二只方向與汽水旋轉流動方向一致的矩形切向疏水口流出。部分疏水折返向下沿分離筒與外套筒間環(huán)形通道，經(jīng)疏水孔流出，二者會合后一起進入再循環(huán)。蒸汽則經(jīng)蒸汽出口管向上通過一根位于上筒體中心軸的管子進入蒸汽干燥器。這種旋流分離器分離出的飽和水中夾帶的蒸汽量（稱為蒸汽下攜帶量）僅在～1%以下，克服了過多蒸汽夾帶入下降通道，使循環(huán)水流不穩(wěn)定，水位波動，流動阻力增加，影響流動循環(huán)。3蒸汽發(fā)生器結構分離筒內(nèi)裝有一組固定的螺旋葉片。當來自傳熱853蒸汽發(fā)生器結構波紋板式分離器干燥器也稱細分離器，它用來把汽水分離器出口的蒸汽所攜帶的細水滴和霧滴作進一步分離，從而達到蒸汽發(fā)生器出口蒸汽濕度小于0.25%的要求。它是一種人字形帶鉤的波紋板細分離組件，由波紋板片，擋水鉤、尾鉤、支承架和疏水槽等組成。當蒸汽在波紋板構成的通道內(nèi)不斷改變流向作曲線運動時與板表面接觸，受離心力作用蒸汽中夾帶的水滴附著于板面并形成液膜。液膜依靠重力向下流動通過疏水結構而離開干燥器。波紋板具有很大的接觸表面可以獲得良好的細分離效果。為防止蒸汽流量過大擊碎附著于板壁的液膜使水滴重新進入汽流（二次潤濕），波紋板上的檔水鉤則迎向水膜，收集板面水膜并捕集蒸汽流中的水滴，匯集后沿凹槽流入疏水裝置。這種結構即使入口蒸汽濕度較大，蒸汽流速較高，也能獲得很好的分離效果。人字型波紋板高～1000mm，蒸汽負荷達～40kg/s.m2。3蒸汽發(fā)生器結構波紋板式分離器86波形板分離器的改進型帶鉤波形板分離器：它是在立式波形板基礎上發(fā)展而來。一般由波形板片、擋水鉤、尾鉤、支承架與疏水槽等組成。帶鉤波形板分離器的工作原理：蒸汽在彎曲通道中多次改變流向，蒸汽攜帶的小水滴被分離出來。波形板上的多道擋水鉤收集板面水膜并捕集蒸汽流中的水滴，匯集后沿凹槽流入疏水裝置，從而避免一般立式波形板分離器因水膜越積越厚而易被蒸汽吹破的缺點。因而帶鉤波形板比一般的立式波形板有更高的流速以及允許更大高度。波形板分離器的改進型帶鉤波形板分離器：帶鉤波形板分離器的工作873蒸汽發(fā)生器結構上封頭上封頭為標準橢球形狀，頂部蒸汽出口接管管嘴內(nèi)有七個小直徑文丘里管，組成流量限制器，用于主蒸汽管道破裂時限制蒸汽流量過大，從而減緩一回路冷卻劑的降溫速率和蒸汽發(fā)生器構件的熱變應力。限流器也為蒸汽流量測量提供了方便3蒸汽發(fā)生器結構上封頭883蒸汽發(fā)生器結構筒體組件蒸汽發(fā)生器筒體由上封頭、上筒體、錐形連接段及下筒體組成，用厚75～100mm的錳—鉬—鎳低合金鋼板加工焊接成一個整體。下筒體外徑3.5m，錐形段以上被擴大到4.5m。筒體組件下端與管板、下封頭焊接成一個整體。蒸汽發(fā)生器總高約20.8m。

3蒸汽發(fā)生器結構筒體組件89蒸汽發(fā)生器課件903蒸汽發(fā)生器結構位于管板上表面350mm、490mm和625mm處下筒體殼壁上分別開有4個檢查孔、2個手孔和2個檢查孔，用以檢查管板二次側表面、流量分配檔板以及傳熱管端部的淤泥沉積情況，必要時可用高壓水沖刷排除該處沉積的淤泥，以及用來檢查相應高度的部件狀況。位于上筒體汽水分離器與蒸汽干燥器之間高度位置的殼壁上也開有兩個能進入干燥器進行檢修的人孔。這些檢查孔、手孔和人孔均用蓋板螺栓密封。3蒸汽發(fā)生器結構位于管板上表面350mm、490mm和914自然循環(huán)倍率自然循環(huán)倍率是描述蒸汽發(fā)生器自然循環(huán)的一個重要參數(shù)，它是表征通過管束二次側的循環(huán)流量是否充分的一種粗糙的度量。自然循環(huán)倍率被定義為:

自然循環(huán)倍率=上升通道汽水混合物流量/蒸汽流量亦即是蒸汽發(fā)生器中每產(chǎn)生單位質量蒸汽所需的循環(huán)水質量。自然循環(huán)倍率也可寫成循環(huán)水流量與蒸汽流量的比值或循環(huán)水流量與給水流量的比值。循環(huán)水流量是給水流量與再循環(huán)流量之和，因此

自然循環(huán)倍率=1+再循環(huán)流量/給水流量或自然循環(huán)倍率=1+再循環(huán)流量/蒸汽流量再循環(huán)流量與給水流量的比值稱為再循環(huán)流量率。這里再引入一個含汽量（或稱干度）的概念：

含汽量=蒸汽流量/上升通道汽水混合物流量因此實際含汽量與循環(huán)倍率互為倒數(shù)關系。4自然循環(huán)倍率自然循環(huán)倍率是描述蒸汽發(fā)生器自然循環(huán)的一924自然循環(huán)倍率循環(huán)倍率實際體現(xiàn)在再循環(huán)流量和蒸汽流量兩個參數(shù)上，是這兩個流量之間相互關系的評估尺寸。循環(huán)倍率的大小對于傳熱管腐蝕、流動振蕩、傳熱特性、汽水分離等具有重要影響。循環(huán)倍率一般選在4左右，不宜過大也不宜過小循環(huán)倍率過大，使再循環(huán)流量相對于蒸汽流量的比例過大，當再循環(huán)流量超過汽水分離組件分離水份的能力時，水滴會隨蒸汽一起進入汽輪機高壓缸而因水蝕、水擊危及汽輪機葉片。循環(huán)倍率過低，與蒸汽流量相比，再循環(huán)流量過小，意味著管束出口空泡份額過高，局部區(qū)域出現(xiàn)缺液、干涸，不能確保管壁潤濕，傳熱效果變差。4自然循環(huán)倍率循環(huán)倍率實際體現(xiàn)在再循環(huán)流量和蒸汽流量兩934自然循環(huán)倍率循環(huán)倍率過低，過量的蒸汽還會導致介質流動不穩(wěn)定，產(chǎn)生劇烈的流動振蕩，使傳熱管束部分壁面周期性露出，傳熱效率下降。流動振蕩大到一定幅度，會引起蒸汽發(fā)生器水位和蒸汽流量的大幅度波動。傳熱管腐蝕與二次側介質流動狀態(tài)同樣有密切關系，在局部滯流或低流速區(qū)段，往往會導致污垢沉積濃縮，因此也希望適當提高循環(huán)倍率，以便提高管板上表面及管束彎管段的沖刷流速。適當提高再循環(huán)流量，可以增加下降通道的水位，增加自然循環(huán)驅動壓頭。足夠大的驅動壓頭使流體的流速加快，從而有效地把水中的污垢淤泥驅趕到排污管，穩(wěn)定水質，保證蒸汽發(fā)生器良好的熱傳導。4自然循環(huán)倍率循環(huán)倍率過低，過量的蒸汽還會導致介質流動944自然循環(huán)倍率再循環(huán)水在下降通道與給水混合，這種高溫飽和水一方面被冷卻，使夾帶過來的少量蒸汽液化，避免流道阻力增加另一方面反