核电厂系统及设备培训课程(PPT85页).pptx

核电厂系统及设备第四讲（2011—2012学年第2学期） 主讲：田丽霞1. 概述蒸汽发生器是压水堆核电厂一、二回路的枢纽，它将反应堆产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧，产生蒸汽推动汽轮机作功。蒸汽发生器是分隔一、二次侧介质的屏障，它对于核电厂的安全运行起十分重要的作用。压水堆核电厂运行经验表明，蒸汽发生器传热管断裂事故在核电厂事故中居首要地位。据报道，国外压水堆核电厂的非计划停堆事故中约有四分之一是因蒸汽发生器问题造成的。蒸汽发生器传热管面积占一回路承压边界面积的80％左右，传热管壁一般为1~1.2mm。因而传热管是整个一回路压力边界中最薄弱的部分。因此，各核电国家都把改进和研究蒸汽发生器技术作为完善压水堆核电厂技术的重要环节，制定了庞大的改进研究计划，其中包括蒸汽发生器热工水力、腐蚀与传热管材料的研制、蒸汽发生器结构设计的改进、无损探伤技术、传热管振动、磨损疲劳研究和二回路水质控制等。这些课题涉及多种学科。蒸汽发生器的分类：蒸汽发生器可按工质流动方式、传热管形状、安放形式以及结构特点分类：按照二回路工质在蒸汽发生器中流动方式，可分为自然循环蒸汽发生器和直流(强迫循环)蒸汽发生器；按传热管形状可分为U形管、直管、螺旋管蒸汽发生器； 按设备的安放方式可分为立式和卧式蒸汽发生器；按结构特点还有带预热器和不带预热器的蒸汽发生器。在压水堆核电厂使用较广泛的有三种：立式U形管自然循环蒸汽发生器、卧式自然循环蒸汽发生器和立式直流蒸汽发生器。其中立式U形管自然循环蒸汽发生器应用最为广泛。表3.3给出了几种主要蒸汽发生器的特征。几种主要的蒸汽发生器表3.5 59/19型蒸汽发生器的主要设计参数2 蒸汽发生器典型结构和工质流程2.1 立式自然循环U形管蒸汽发生器 2.1.1 工质流程反应堆冷却剂经进口接管进入入口水室，然后进入U形管束，流经传热管内时，将热量传给二次侧，冷却剂经出口水室离开蒸汽发生器。二次侧给水通过给水环分配到环形下降通道内，与由汽水分离器分离出来的再循环水混合后，在底部经管束套筒缺口折流向上，进入传热管束区，沿管间流道向上吸收一次侧的热量，被加热至沸腾，产生蒸汽。汽水混合物离开传热管束后经上升段进入第一级汽水分离器，由此分离出大部分水分，再进入由人字型板组成的第二级汽水分离器。分离出的水向下经疏水管，与其它再循环水混合。经二次分离的蒸汽湿度降至0.25%以下，经出口管送往汽轮机。2.1.2 结构立式自然循环U形管蒸汽发生器结构大致分成两部分，加热段和汽水分离段。1）加热段结构a U形管束b 管板c 下封头d 支撑隔板及防振拉条e 管束套筒f 二次侧流量分配板a U形管束传热管对保障核电厂安全运行极为重要。为寻找高性能耐腐蚀的传热管材，作了大量工作。60年代后，美国采用Inconel—600合金，近几年改用Inconel—690合金。该材料的抗腐蚀能力有显著改善。b 管板管板是一二次侧压力边界的一部分，它用低合金高强度钢锻造而成。蒸汽发生器的管板厚度达500~700mm，属超厚锻件，要求材料具有优良的塑韧性及淬透性。大型管板的管孔达近万个，而且对孔径公差、节距公差、管孔光洁度都要求很高。深钻孔成为蒸汽发生器制造的关键工艺,也是决定管板制造加工周期的重要因素。c 下封头下封头是蒸汽发生器中承受压差最大的部件，通常呈半球形。由于表面开有四个大孔，应力状态十分复杂，通常采用冲压成型制造，技术难度大；有的采用低合金钢铸造(大亚湾)，工艺较简单，但须严格控制铸件质量。D 支撑隔板及防振拉条管束是呈正方形排列的倒U形管。管束直段分布有若干块支撑板，用以保持管子之间的间距。U形管的顶部弯曲段有防振杆防止管子振动。早期的支撑板采用圆形管孔和流水孔结构，导致在缝隙区出现局部缺液传热状态，因此产生化学物质浓缩。新的设计普遍采用四叶梅花孔（图3.30）。这种开孔将支撑孔和流通孔道结合在一起，增加了管-孔之间的流速，减少了腐蚀产物和化学物质的沉积，使得该区的腐蚀状况大为改善。图3.30 支撑板四叶梅花形孔e 管束套筒管束套筒包围传热管束，降二次侧水分成下降通道与上升通道。其下端由支撑块支撑，留有间隙，使下降通道的水通过，进入管束区。F 流量分配板在管束下部略高于管板处，有一块流量分配板。板上钻的管孔比传热管的直径大，在中心处钻一大孔用于分配流量。流量分配板与U形管束中间设置的挡块相结合，保证在平面上给水分布大致均匀并以足够大的流速冲刷管板表面。2）汽水分离段汽水分离器蒸汽发生器的上部设有两级汽水分离器。汽水混合物离开传热管束后经上升段首先进入旋叶式分离器，除掉大部分水分，然后进入第二级分离器进一步除湿。第二级分离器一般是人字型板式干燥器。A 旋叶式分离器在分离筒内装有一组固定的螺旋叶片，当汽水混合物流过时，由直线运动变为螺旋线运动，由于离心力作用