3.5+AP1000蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)(SGS).ppt

1、蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)(SGS),2008.10 生產(chǎn)準備部 于炳瀛,概述,蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)（SGS）是核電站一、二回路的樞紐，它的主要作用是將一回路冷卻劑中的熱量傳遞給二回路給水，使之產(chǎn)生蒸汽來驅(qū)動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。由于一回路冷卻劑流經(jīng)堆芯帶有放射性，因此蒸汽發(fā)生器也是一回路壓力邊界的一部分，用于防止放射性物質(zhì)外泄。故在正常運行時，二回路不受一回路放射性冷卻劑的污染，是不帶放射性的。,一、系統(tǒng)功能,安全相關(guān)功能 非安全相關(guān)功能 非安全相關(guān)縱深防御功能 與執(zhí)照許可相關(guān)的功能,安全相關(guān)功能,（1）安全殼隔離 SGS能夠隔離貫穿安全殼的管線，以限制場外輻照水平。這些管線包括：主給水管線、啟動給水管線、主蒸汽

2、管線及蒸汽發(fā)生器排污管線。SGS為每條貫穿安全殼的管線至少設(shè)置一個安全殼隔離閥。 （2）蒸汽發(fā)生器隔離 蒸汽管線破裂或給水管線破裂時，SGS與電站控制系統(tǒng)PLS、主蒸汽系統(tǒng)MSS、主給水系統(tǒng)MFWS、啟動給水系統(tǒng)SFWS共同作用防止超過一個蒸汽發(fā)生器的快速噴放。 （3）給水隔離 各種事故情況下，保護和安全監(jiān)測系統(tǒng)PMS發(fā)出給水隔離信號，對蒸汽發(fā)生器主給水管線進行隔離，防止RCS過度冷卻，保證安全停堆。 （4）二次側(cè)超壓保護 SGS為蒸汽發(fā)生器二次側(cè)及主蒸汽隔離閥MSIV上游的主蒸汽管線提供能動的安全相關(guān)的超壓保護。,非安全相關(guān)功能,（1）蒸汽和給水的輸送 （2）連續(xù)運行 （3）主給水/啟動給水

3、控制自動轉(zhuǎn)換 （4）正常冷卻工況余熱排出 （5）排污至蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)（BDS） （6）主蒸汽管線預(yù)熱 （7）主蒸汽管線疏水 （8）蒸汽管線取樣,（1）蒸汽和給水的輸送 SGS將具有一定溫度的給水從MFWS輸送至安全殼內(nèi)的蒸汽發(fā)生器，并將蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽輸送至MSS，再輸送至汽輪機用于發(fā)電。 （2）連續(xù)運行 在功率運行期間，SGS（與RCS，F(xiàn)WS和MSS一起）排出RCS產(chǎn)生的熱量，并通過蒸汽發(fā)生器將熱量傳至SGS。在二次側(cè)水總裝量正常運行范圍內(nèi)，SGS進行可靠、穩(wěn)定的給水流量控制，防止不必要的停堆和停機。 （3）主給水/啟動給水控制自動轉(zhuǎn)換 SGS與啟動給水控制系統(tǒng)對主給水和啟動給水

4、提供可靠穩(wěn)定的自動轉(zhuǎn)換，防止低功率時不必要的停堆，避免在啟動給水接管處的熱沖擊。,（4）正常冷卻工況余熱排出 正常停堆工況時，SGS提供非安全相關(guān)的余熱排出方法。從熱態(tài)零負荷到正常余熱排出系統(tǒng)（RNS）投入，給水流量根據(jù)蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)自動控制，將反應(yīng)堆的熱量排出，同時通過蒸汽排放系統(tǒng)減少排到凝汽器的蒸汽量。 （5）排污至蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)（BDS） 在啟動、停堆、正常功率運行工況和蒸汽發(fā)生器全流量濕保養(yǎng)期間進行除氧與pH值控制工況時，SGS對蒸汽發(fā)生器二次側(cè)進行連續(xù)的排污，保證二次側(cè)工質(zhì)滿足化學(xué)要求。 （6）主蒸汽管線預(yù)熱 SGS設(shè)置主蒸汽隔離閥旁路閥（V240），與MSIV平行，并且

5、先于MSIV開啟以平衡蒸汽壓力。啟動工況時，通過主蒸汽隔離閥旁路閥（V240）對蒸汽管線逐漸地進行預(yù)熱，限制蒸汽管線的熱瞬態(tài)；并且控制低溫蒸汽管線管壁上蒸汽的凝結(jié)，避免發(fā)生水錘。,（7）主蒸汽管線疏水 SGS設(shè)置疏水裝置，對MSIV上游主蒸汽管線凝結(jié)水進行收集和排出，避免由于夾帶凝結(jié)水或潛在的水錘使設(shè)備損壞，允許機組跳閘后盡快重新開啟MSIV，縮短停機時間。 （8）蒸汽管線取樣 SGS在MSIV上游主蒸汽管線對蒸汽取樣，對蒸汽的濕度進行評估。,非安全相關(guān)縱深防御功能,（1）衰變熱排出 在偏離正常運行時，SGS 與RCS，MFWS，SFWS和MSS一起排出RCS中產(chǎn)生的熱量并通過蒸汽發(fā)生器將其傳

6、至SGS。這樣能夠防止非能動余熱排出不必要的啟動。在凝汽器不可用時的停堆運行工況下，SGS輸送啟動給水至蒸汽發(fā)生器同時通過PORV排汽來實現(xiàn)衰變熱的排出。 （2）非安全相關(guān)超壓保護 SGS設(shè)置非安全相關(guān)的PORV，PORV為二次側(cè)超壓保護提供縱深防御并防止安全閥（V030V035）開啟。,與執(zhí)照許可相關(guān)的功能,SGS向多樣化驅(qū)動系統(tǒng)DAS提供輸入信號。,二、設(shè)計基準,安全相關(guān)設(shè)計基準 非安全相關(guān)設(shè)計基準 非安全相關(guān)縱深防御基準 與執(zhí)照許可相關(guān)的其他基準,安全相關(guān)設(shè)計基準,（1）概述 SGS設(shè)備應(yīng)按照標準工業(yè)質(zhì)量規(guī)格來設(shè)計和制造，確保能執(zhí)行其安全相關(guān)功能。 SGS在火災(zāi)、外部飛射物或管道破裂等特

7、定災(zāi)難時，仍能執(zhí)行其安全相關(guān)功能。 SGS的安全相關(guān)部分應(yīng)不受地震、龍卷風(fēng)及洪水等外部事件的影響。 SGS設(shè)計考慮了冗余性和多樣性，因此SGS具有足夠的可靠性，降低了堆芯熔化和發(fā)生嚴重泄漏事故的概率。,安全相關(guān)設(shè)計基準,（2）安全殼隔離： SGS在每條貫穿安全殼的管線上都設(shè)置安全殼隔離閥，這些閥門位于安全殼外輔助廠房內(nèi)，為安全B級，具有以下特征： MSIV對主蒸汽管線執(zhí)行安全殼外隔離。安全殼隔離信號不觸發(fā)MSIV關(guān)閉，接收到專設(shè)安全觸發(fā)信號（S信號）和“蒸汽管線隔離信號” 隔離主蒸汽管線時必須能關(guān)閉。 大氣釋放閥隔離閥（V027）對PORV入口管線執(zhí)行安全殼外隔離，接收到安全殼隔離信號時不會關(guān)

8、閉，接收到蒸汽管線壓力低信號時關(guān)閉。PORV泄漏或卡在開啟位置，隔離閥需要關(guān)閉。 主蒸汽隔離閥旁路閥（V240）接收與MSIV相同的S信號。,MFIV隔離給水管線，布置在盡可能靠近安全殼的位置，也作為主給水管線安全殼隔離閥。MFIV接收到安全殼隔離信號時不會關(guān)閉，接收到 “第二階段給水隔離”信號隔離主給水管線時必須關(guān)閉。這主要是為了在某些事故期間防止隔離給水，維持給水流量。 SFIV隔離啟動給水管線，布置在盡可能靠近安全殼的位置，能對啟動給水管線執(zhí)行安全殼隔離。SFIV接收到安全殼隔離信號時不會關(guān)閉，接收到“啟動給水隔離”信號時關(guān)閉。這主要是為了維持啟動給水流量防止非能動余熱排出啟動。RCS冷

9、管段冷卻劑溫度Tcold低時隔離啟動給水，防止蒸汽發(fā)生器滿溢。 蒸汽發(fā)生器排污隔離閥（V074、V075），布置在盡可能靠近安全殼的位置，對BDS管線執(zhí)行安全殼外隔離。該閥接收到非能動余熱排出啟動信號時關(guān)閉，保證蒸汽發(fā)生器作為熱阱的功能。蒸汽發(fā)生器液位低時關(guān)閉排污隔離閥維持蒸汽發(fā)生器水裝量。 主蒸汽疏水管線隔離閥（V036，對疏水管線執(zhí)行安全殼外隔離，接收到隔離蒸汽管線信號時關(guān)閉。,安全相關(guān)設(shè)計基準,（3）蒸汽發(fā)生器隔離 如果蒸汽或給水管線破裂，隔離蒸汽發(fā)生器以保證其繼續(xù)作為熱阱使用，限制通過破裂管線釋放到安全殼的介質(zhì)和熱量，同時限制反應(yīng)堆壓力容器的過冷瞬態(tài)。 蒸汽管線或給水管線破裂后，SGS

10、為故障的蒸汽發(fā)生器提供冗余的能動的安全相關(guān)的隔離，主要包括主給水隔離、啟動給水隔離、蒸汽發(fā)生器排污隔離、主蒸汽疏水管線隔離，防止超過一個以上蒸汽發(fā)生器的噴放。,安全相關(guān)設(shè)計基準,（4）給水隔離 SGS為蒸汽發(fā)生器主給水管線設(shè)置冗余能動的安全相關(guān)的MFIV，MFIV接收S信號并提供遠程位置指示。 SGS為蒸汽發(fā)生器啟動給水管線設(shè)置冗余能動的安全相關(guān)SFIV，SFIV接收S信號并提供遠程位置指示。,安全相關(guān)設(shè)計基準,（5）二次側(cè)超壓保護 SGS為蒸汽發(fā)生器和MSIV上游的主蒸汽管線提供能動的安全相關(guān)的超壓保護。在發(fā)生最嚴重的喪失熱阱事故時，主蒸汽安全閥（V030V035）提供充足的額定容量，防止蒸

11、汽壓力超過蒸汽發(fā)生器和MSS設(shè)計壓力的110。 應(yīng)最少化的設(shè)置主蒸汽安全閥（V030V035）的數(shù)量，這取決于當一個或更多的安全閥退出運行檢修降低功率運行時有足夠數(shù)量的安全閥可用。,非安全相關(guān)設(shè)計基準,（1）性能和運行基準 正常功率運行期間，SGS接收電廠控制系統(tǒng)PLS蒸汽發(fā)生器液位控制程序產(chǎn)生的信號，控制主給水流量。 SGS與MSS設(shè)計必須考慮從蒸汽發(fā)生器到汽輪機主汽門的總壓降，蒸汽發(fā)生器出口蒸汽濕度0.25，這樣在汽輪機主汽門處的蒸汽濕度只有0.50。 啟動、停堆及其他低功率（約010額定給水流量）運行期間，SGS通過啟動給水管線自動控制給水流量而不導(dǎo)致停堆。 SGS設(shè)置安全B級的主蒸汽隔

12、離閥旁路閥（V240）與MSIV并聯(lián)。旁路閥在啟動時平衡MSIV前后壓力，同時預(yù)熱蒸汽管線并滿足輔助蒸汽系統(tǒng)ASS和MSS對輔助蒸汽的要求。,主蒸汽管線疏水應(yīng)滿足以下基準： 疏水流速不能超過3.05 m/s（10 ft/s） 低位疏水點位置的設(shè)計應(yīng)考慮管線的冷熱工況 低位疏水系統(tǒng)應(yīng)包括一個直徑至少為0.3 m（12 in）的疏水罐 低位疏水應(yīng)位于每個MSIV之前 疏水管線傾斜角度至少為1 cm/m（1/8 in/ft） MSS疏水排往凝汽器 蒸汽發(fā)生器排污管線的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)滿足BDS功能的要求。SGS設(shè)計保證在水化學(xué)控制、蒸汽發(fā)生器冷卻、蒸汽發(fā)生器濕保養(yǎng)、蒸汽發(fā)生器管板沖洗、蒸汽發(fā)生器排空等工

13、況下保持一定的排污流量，尤其需要注意的是在保證排污流量的同時限制壓降避免在排污管線內(nèi)出現(xiàn)閃蒸。,非安全相關(guān)設(shè)計基準,（2）可靠性、可用性和可維修性基準 SGS的設(shè)計，采用被加熱的啟動給水、蒸汽發(fā)生器采用單獨的啟動給水接管以及合理的給水流量控制，這樣既能夠避免發(fā)生水沖擊又能夠提高蒸汽發(fā)生器給水管接管和管線的可靠性。 SGS主給水調(diào)節(jié)閥（V250）、主給水逆止閥（V058）、MFIV、MSIV設(shè)計可靠性高，很大程度上保證了SGS的可靠性和可利用性。,SGS設(shè)計保證某一單個支持系統(tǒng)（如儀表空氣或場外電源）喪失不會使MFWS和SFWS失效，從而能夠防止在正常運行工況下安全相關(guān)的非能動余熱排出不必要啟動

14、，提供在異常運行工況下的縱深防御余熱排出。 蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)具有很高的容錯能力，能夠穩(wěn)定控制給水流量。 SGS排污隔離閥接收到PLS中BDS壓力高或溫度高信號時關(guān)閉，保護汽輪機廠房內(nèi)的BDS部件，確保不超出其運行或設(shè)計限值。,非安全相關(guān)設(shè)計基準,（3）ALARA基準 SGS設(shè)計限制巡檢和維修相關(guān)人員的個人輻照劑量。 盡可能將SGS部件布置在安全殼外或蒸汽發(fā)生器隔間外，減少維修期間人員的輻照劑量。 SGS排污隔離閥接收到放射性高信號時關(guān)閉，這是為了減少由于一次側(cè)向二次側(cè)泄漏或傳熱管破裂事故導(dǎo)致的SGS和BDS的放射性總量。,非安全相關(guān)縱深防御基準,（1）余熱排出 每個啟動給水調(diào)節(jié)閥（V25

15、5）能夠向單臺蒸汽發(fā)生器提供足夠的啟動給水流量，維持單臺蒸汽發(fā)生器的液位。主給水喪失后，啟動給水調(diào)節(jié)閥執(zhí)行余熱排出功能，防止非能動余熱排出在主給水喪失或者失去場外電源事故后啟動。每臺蒸汽發(fā)生器的啟動給水流量至少為16.4 kg/s(260gpm)，溫度46.1(115)。 PORV能夠提供充足的排汽能力，能夠保證機組從零負荷冷卻到RNS投入，在壓力為7.584 MPa(1100 psia)時最小流量60.56 kg/s(480,000 lb/hr)。這能夠保證RCS八小時的自然循環(huán)冷卻；保證機組從熱態(tài)零負荷工況到RNS投入過程的冷卻；保證遵守AP1000事故后運行劑量分析要求。,非安全相關(guān)縱深

16、防御基準,（2）DAS輸入 每臺蒸汽發(fā)生器設(shè)置兩個寬量程液位測量通道，并將信號傳送給DAS，用于多樣化的自動和手動觸發(fā)。,非安全相關(guān)縱深防御基準,（3）非安全相關(guān)超壓保護 PORV具有充足的蒸汽排放能力，并設(shè)置適當?shù)淖詣佑|發(fā)設(shè)定值，在異常瞬態(tài)（如汽機跳閘、階躍甩負荷、主蒸汽管線隔離及其他事故工況）時能夠防止非能動余熱排出啟動或主蒸汽安全閥（V030V035）開啟。,與執(zhí)照許可相關(guān)的其他基準,SGS向DAS提供輸入信號。,三、系統(tǒng)描述,SGS由兩列相同的設(shè)備組成，每列有一個蒸汽發(fā)生器。在功能方面，每列由三個主要子系統(tǒng)組成： 蒸汽管線 給水管線 蒸汽發(fā)生器排污管線,蒸汽管線,六個主蒸汽安全閥（V0

17、30V035）提供蒸汽發(fā)生器超壓保護功能 一個主蒸汽隔離閥MSIV（V040）提供安全殼和蒸汽發(fā)生器隔離 一個主蒸汽隔離閥旁路閥（V240）提供安全殼和蒸汽發(fā)生器隔離的同時在啟動時平衡MSIV前后壓力并預(yù)熱蒸汽管線 一個大氣釋放閥PORV（V233）及其隔離閥（V027）蒸汽排往凝汽器不可用時可控冷卻反應(yīng)堆,給水管線,一個主給水隔離閥MFIV（V057）和一個啟動給水隔離閥SFIV（V067） 一個主給水調(diào)節(jié)閥（V250）大約在10功率到100功率范圍內(nèi)控制給水流量 一個啟動給水調(diào)節(jié)閥（V255）大約在零負荷到10功率范圍內(nèi)控制給水流量 一個主給水逆止閥（V058）和一個啟動給水逆止閥（V25

18、6 ）防止給水倒流,蒸汽發(fā)生器排污管線,每條蒸汽發(fā)生器排污管線兩個串聯(lián)的排污隔離閥（V074、V075）。,系統(tǒng)簡圖,蒸汽發(fā)生器性能參數(shù),注意: 1.蒸汽發(fā)生器未堵管情況 2.蒸汽發(fā)生器堵管10情況,四、設(shè)備描述,主蒸汽管線 主蒸汽安全閥（V030V035） 大氣釋放閥PORV（V233） 主蒸汽隔離閥MSIV（V040） 主給水管線 主給水隔離閥MFIV（V057） 主給水調(diào)節(jié)閥（V250） 主給水逆止閥（V058） 啟動給水調(diào)節(jié)閥（V255） 啟動給水隔離閥SFIV（V067） 排污隔離閥（V074、V075） 設(shè)備電源,主蒸汽管線,主蒸汽管線經(jīng)MSIV輸送兩臺蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的蒸汽，MSS中MSIV下游的一部分主蒸汽管線直接與再熱