核电蒸汽发生器-课件.ppt
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- 核电 蒸汽 发生器 课件
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1、 蒸汽发生器蒸汽发生器作作 用:用:1、作为热交换设备,、作为热交换设备,产生蒸汽;产生蒸汽;2、作为连接设备,、作为连接设备,隔离一、二回路。隔离一、二回路。 类型类型 按照按照工质流动方式工质流动方式: 自然循环式、强迫循环式;自然循环式、强迫循环式; 按按传热管形状传热管形状: U U型管、直管、螺旋管等;型管、直管、螺旋管等; 按按设备安装方式设备安装方式:立式、卧式。:立式、卧式。 在压水堆核电厂中广泛使用的蒸汽发生器有在压水堆核电厂中广泛使用的蒸汽发生器有两种类型:一种是带汽水分离器的两种类型:一种是带汽水分离器的饱和蒸汽发饱和蒸汽发生器生器;一种是;一种是立式直管强迫循环型立式直
2、管强迫循环型蒸汽发生器。蒸汽发生器。在近代核电厂中,以前者应用较广。在近代核电厂中,以前者应用较广。类别类别放置放置传热管传热管蒸汽蒸汽生产厂家或国家生产厂家或国家自然循环自然循环立式立式U型管型管饱和汽饱和汽美国西屋公司、燃烧美国西屋公司、燃烧公司、法国、西德公司、法国、西德卧式卧式U型管型管饱和汽饱和汽俄罗斯俄罗斯强迫循环强迫循环立式立式直管直管微过热汽微过热汽美国美国B&W公司公司表表3.4 3.4 几种主要的蒸汽发生器几种主要的蒸汽发生器 (一)特征(一)特征1 1自然循环;自然循环;2 2产生饱和蒸汽;产生饱和蒸汽;3 3一回路水在由管板连接的一回路水在由管板连接的U U型管型管组成
3、的管束内流动;组成的管束内流动;4 4在管束上方装有在管束上方装有汽水分离器汽水分离器和蒸汽干燥装置。和蒸汽干燥装置。立式饱和蒸汽发生器立式饱和蒸汽发生器法国设计的法国设计的55/1955/19型蒸汽发生器型蒸汽发生器型式型式U型管自然循环式型管自然循环式 一次侧设计压力(一次侧设计压力(MPa)一次侧设计温度(一次侧设计温度()二次侧设计压力(二次侧设计压力(MPa)传热管材料传热管材料传热管尺寸传热管尺寸传热管数目传热管数目传热面积(传热面积(m2)上筒体外径(上筒体外径(m)总高(总高(m) 17.233438.3Inconel-69019.05*1.09 m m4474根根5435 4
4、.48 20.8 法国法国55/1955/19型蒸汽发生器的主要设计参数型蒸汽发生器的主要设计参数 大亚湾核电站大亚湾核电站蒸汽发生器采用法国法马通公蒸汽发生器采用法国法马通公司的司的55/19B 型蒸汽发生器型蒸汽发生器,传热管为传热管为 19.05 1.09 mm 的因科镍的因科镍690TT。蒸汽量为。蒸汽量为539 kg/s,蒸汽压力为蒸汽压力为6.75 MPa。 立式立式U U型管自然循环蒸汽发生器是由型管自然循环蒸汽发生器是由 外壳外壳水室水室、管板和管束管板和管束、蒸汽干燥蒸汽干燥 装置装置等组成。等组成。(二)结构(二)结构外壳外壳由由铁素体钢板铁素体钢板制成。包括制成。包括上封
5、头上封头(蒸汽出(蒸汽出口管咀中有若干限流器)、口管咀中有若干限流器)、上筒体上筒体(设有给水设有给水管咀并与给水环管相连管咀并与给水环管相连)、)、下筒体下筒体(靠近管板靠近管板处设有若干个检查孔处设有若干个检查孔)以及)以及锥形体锥形体。一回路水室一回路水室(下封头),它焊在管板上,用(下封头),它焊在管板上,用因因科镍隔板科镍隔板分割成冷却剂进、出口两个水室。分割成冷却剂进、出口两个水室。1、外壳、外壳水室水室o 上封头上封头通常为标准椭球形。蒸汽通常为标准椭球形。蒸汽出口管咀出口管咀中中有若干个由小直径文丘里管组成的有若干个由小直径文丘里管组成的限流器限流器。用。用于在主蒸汽于在主蒸汽
6、管道破裂事故管道破裂事故时限制最大蒸汽流量,时限制最大蒸汽流量,从而限制蒸汽发生器二次侧部件和一回路系统从而限制蒸汽发生器二次侧部件和一回路系统的冷却速率,可以的冷却速率,可以防止反应堆在紧急停堆后又防止反应堆在紧急停堆后又重返临界重返临界。o 上筒体上筒体设有给水管咀并与给水环管相连。给设有给水管咀并与给水环管相连。给水环管上设有若干水环管上设有若干倒置倒置J J 型管型管。还设有两。还设有两个人个人孔孔,必要时可以进人更换干燥器。,必要时可以进人更换干燥器。o 下筒体下筒体在靠近管板处设有若干个在靠近管板处设有若干个检查孔检查孔,以,以便检查该区域内的传热管表面和管板的便检查该区域内的传热
7、管表面和管板的二次侧二次侧表面表面,在必要时可用高压水冲洗管板上表面沉,在必要时可用高压水冲洗管板上表面沉积的淤渣。积的淤渣。o 下封头(一回路水室)下封头(一回路水室)是蒸汽发生器中承是蒸汽发生器中承受压差最大的部件,通常呈半球形。受压差最大的部件,通常呈半球形。 其应力其应力状态十分复杂,通常采用冲压成型制造,技状态十分复杂,通常采用冲压成型制造,技术难度大;也有的采用术难度大;也有的采用低合金钢低合金钢铸造,工艺铸造,工艺较简单,但须严格控制铸件质量。较简单,但须严格控制铸件质量。管束管束:因科镍管,倒因科镍管,倒U U型排列,管子焊接在管型排列,管子焊接在管板上。板上。管板管板:低合金
8、钢锻造而成,很厚低合金钢锻造而成,很厚(500-700 mm)。)。隔板(支撑板)隔板(支撑板):管子按正方形栅格布置,其管子按正方形栅格布置,其间距以支撑板来维持,在管束整个长度方向设间距以支撑板来维持,在管束整个长度方向设有有7-87-8块支撑板,支撑板之间用块支撑板,支撑板之间用拉杆拉杆固定。固定。2、管板和管束、管板和管束早期的支撑板采用早期的支撑板采用圆形管圆形管孔孔和和流水孔流水孔结构;结构;新的设计普遍采用新的设计普遍采用四叶梅四叶梅花孔花孔( (右图右图) )。这种开孔将支。这种开孔将支撑孔和流通孔道结合在一起,撑孔和流通孔道结合在一起,增加了管增加了管- -孔之间的流速,减孔
9、之间的流速,减少了腐蚀产物和化学物质的少了腐蚀产物和化学物质的沉积,使得该区的腐蚀状况沉积,使得该区的腐蚀状况大为改善。大为改善。抗振杆抗振杆:在管束拱形部分,籍在管束拱形部分,籍抗振杆抗振杆固定以固定以避免运行中由于流体流动诱发震动导致管板损避免运行中由于流体流动诱发震动导致管板损坏。坏。围板围板:钢制围板,给水在这个围板和蒸汽发钢制围板,给水在这个围板和蒸汽发生器外壳的内侧间与生器外壳的内侧间与再再循环水循环水混合后向下流动,混合后向下流动,通过围板底部与管板之间的空隙向上流而冲刷通过围板底部与管板之间的空隙向上流而冲刷管束。管束。“U”型传热管型传热管 “U”型管采用无缝管材,其材料需有
10、良好的抗型管采用无缝管材,其材料需有良好的抗腐蚀性能,并要求在运行温度下有高的强度。腐蚀性能,并要求在运行温度下有高的强度。 管径选择:管径选择: 小管径:管壁薄,传热好,耗材少,可使设备体积小。小管径:管壁薄,传热好,耗材少,可使设备体积小。但过细的管子刚性差,易发生振动。且但过细的管子刚性差,易发生振动。且“U”型管数量多,型管数量多,增加了管板的钻孔数目。增加了管板的钻孔数目。 大管径:管壁厚,传热差,设备体积增大,并增加了单大管径:管壁厚,传热差,设备体积增大,并增加了单根管的长度,使拉管工艺难度增大。但抗振安全性好。根管的长度,使拉管工艺难度增大。但抗振安全性好。 欧美大型蒸汽发生器
11、的管径约为欧美大型蒸汽发生器的管径约为22 mm左右。左右。 材料选择:材料选择:现代多数选用因科镍(如现代多数选用因科镍(如Inconel 690)或用因科洛依(如或用因科洛依(如Incoloy 800)等)等镍基合金镍基合金,经特,经特殊工艺处理后,殊工艺处理后,强度高,管壁薄强度高,管壁薄(22mm管径的壁厚管径的壁厚一般为一般为1.21.3mm)。故热阻小,所需总换热面积)。故热阻小,所需总换热面积小,但材料小,但材料价格较昂贵价格较昂贵。 常用管径为常用管径为22 mm、19 mm、15.8 mm,相应壁厚为,相应壁厚为1.27mm、1.09mm、0.86mm。 过去使用的过去使用的
12、18-8不锈钢不锈钢,强度低,管壁厚,换热面,强度低,管壁厚,换热面积大,产生应力腐蚀损失要比镍基合金产生的晶间腐蚀积大,产生应力腐蚀损失要比镍基合金产生的晶间腐蚀的几率大得多。的几率大得多。 水质控制:水质控制:在运行时,要保持水质成在运行时,要保持水质成碱性碱性(pH10)和和减少水中的含氧量减少水中的含氧量以减缓腐蚀速率;以减缓腐蚀速率;减少给水的含减少给水的含盐量盐量以降低管壁积垢,提高传热效果(故现代大型核以降低管壁积垢,提高传热效果(故现代大型核电站采用挥发性水处理,以减少给水中含盐量)。电站采用挥发性水处理,以减少给水中含盐量)。 18-8不锈钢不锈钢在氧离子、氯离子存在的情况下
13、,在氧离子、氯离子存在的情况下,最容易产生应力腐蚀,这是蒸汽发生器中引人注最容易产生应力腐蚀,这是蒸汽发生器中引人注目的问题。目的问题。 腐蚀易发生在:腐蚀易发生在:“U”型管和管板的胀接处、型管和管板的胀接处、接近管板上表面处和固定管束的支撑板和防震格接近管板上表面处和固定管束的支撑板和防震格架等处。架等处。 故要严格控制运行水质,并对炉水进行定期故要严格控制运行水质,并对炉水进行定期与连续的排污;改进制造工艺,消除残余应力。与连续的排污;改进制造工艺,消除残余应力。管管 板板 管板一般选用管板一般选用高强度低合金钢材高强度低合金钢材制造。锻件毛制造。锻件毛胚重达胚重达50-10050-10
14、0吨,成品直径约为吨,成品直径约为2.5-3.52.5-3.5米,厚米,厚约约500-700500-700毫米,属超厚锻件。毫米,属超厚锻件。一回路冷却剂侧一回路冷却剂侧有有9-109-10毫米厚的不锈钢堆焊层毫米厚的不锈钢堆焊层。 由于管板大而厚,且开有密集的深孔由于管板大而厚,且开有密集的深孔5000-5000-80008000个,故它的制造工艺难度很大,生产周期也个,故它的制造工艺难度很大,生产周期也较长。较长。 为了确保一回路系统的密封性,为了确保一回路系统的密封性,“U”型传热型传热管和管板的连接是十分重要的问题。通常采用管和管板的连接是十分重要的问题。通常采用胀胀接接和和焊接焊接双
15、重连接形式。双重连接形式。 一般在管板钻孔的全深度上进行胀管,以保一般在管板钻孔的全深度上进行胀管,以保证管子管板间贴合良好。胀接后的管子在管板堆证管子管板间贴合良好。胀接后的管子在管板堆焊层的一侧再进行密封焊。焊层的一侧再进行密封焊。 目的:目的:减少在管板表面的杂质淤积及管子与管板间减少在管板表面的杂质淤积及管子与管板间隙的干湿交替现象,可能引起化学物的浓集。隙的干湿交替现象,可能引起化学物的浓集。 二次侧水与管束接触后,在倒二次侧水与管束接触后,在倒“U”型管束的管外型管束的管外空间上升时被加热汽化,对带有大量水分的空间上升时被加热汽化,对带有大量水分的水水蒸汽蒸汽混合物混合物的干燥分两
16、个阶段进行。的干燥分两个阶段进行。o 第一步:第一步:水水蒸汽混合物离开管束后先通过蒸汽混合物离开管束后先通过旋流叶旋流叶片式分离器片式分离器(粗分离器);(粗分离器);3 3、蒸汽干燥装置、蒸汽干燥装置 (大亚湾)汽水分离器由(大亚湾)汽水分离器由16个直径为个直径为500 mm的旋叶的旋叶式分离器组成,每个分离器采用两只切向疏水口和两级式分离器组成,每个分离器采用两只切向疏水口和两级疏水,设计了疏水,设计了4片导流螺旋叶片,升角为片导流螺旋叶片,升角为30。每个分离。每个分离器的额定负荷为器的额定负荷为33.6 kg/s。 在分离筒内装有一组固定的螺旋叶片。当汽水在分离筒内装有一组固定的螺
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