核電廠系統(tǒng)及設(shè)備培訓(xùn)課程(共85頁).ppt

1、1核電廠系統(tǒng)及設(shè)備核電廠系統(tǒng)及設(shè)備第四講第四講20212021學(xué)年第學(xué)年第2學(xué)期學(xué)期 主講：田麗霞主講：田麗霞21. 概述概述 蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電廠一、二回路的蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電廠一、二回路的樞紐，它將反響堆產(chǎn)生的熱量傳遞給蒸汽樞紐，它將反響堆產(chǎn)生的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生器二次側(cè)，產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)作功。發(fā)生器二次側(cè)，產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)作功。 蒸汽發(fā)生器是分隔一、二次側(cè)介質(zhì)的屏障，蒸汽發(fā)生器是分隔一、二次側(cè)介質(zhì)的屏障，它對于核電廠的平安運(yùn)行起十分重要的作它對于核電廠的平安運(yùn)行起十分重要的作用。用。34567891011 壓水堆核電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)說明，蒸汽發(fā)生器壓水堆核電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)說明，蒸汽發(fā)生

2、器傳熱管斷裂事故在核電廠事故中居首要地傳熱管斷裂事故在核電廠事故中居首要地位。位。 據(jù)報(bào)道，國外壓水堆核電廠的非方案停堆據(jù)報(bào)道，國外壓水堆核電廠的非方案停堆事故中約有四分之一是因蒸汽發(fā)生器問題事故中約有四分之一是因蒸汽發(fā)生器問題造成的。造成的。12 蒸汽發(fā)生器傳熱管面積占一回路承壓邊界蒸汽發(fā)生器傳熱管面積占一回路承壓邊界面積的面積的8080左右，傳熱管壁一般為左右，傳熱管壁一般為11.2mm11.2mm。因而傳熱管是整個(gè)一回路壓力邊界中最薄因而傳熱管是整個(gè)一回路壓力邊界中最薄弱的局部。弱的局部。13 因此，各核電國家都把改進(jìn)和研究蒸汽發(fā)因此，各核電國家都把改進(jìn)和研究蒸汽發(fā)生器技術(shù)作為完善壓水堆

3、核電廠技術(shù)的重生器技術(shù)作為完善壓水堆核電廠技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，制定了龐大的改進(jìn)研究方案，其要環(huán)節(jié)，制定了龐大的改進(jìn)研究方案，其中包括蒸汽發(fā)生器熱工水力、腐蝕與傳熱中包括蒸汽發(fā)生器熱工水力、腐蝕與傳熱管材料的研制、蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改管材料的研制、蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)、無損探傷技術(shù)、傳熱管振動(dòng)、磨損疲進(jìn)、無損探傷技術(shù)、傳熱管振動(dòng)、磨損疲勞研究和二回路水質(zhì)控制等。這些課題涉勞研究和二回路水質(zhì)控制等。這些課題涉及多種學(xué)科。及多種學(xué)科。14蒸汽發(fā)生器的分類：蒸汽發(fā)生器的分類：蒸汽發(fā)生器可按蒸汽發(fā)生器可按工質(zhì)流動(dòng)方式、傳熱管形狀、工質(zhì)流動(dòng)方式、傳熱管形狀、安放形式以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)安放形式以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類：

4、分類： 按照二回路工質(zhì)在蒸汽發(fā)生器中流動(dòng)方式，按照二回路工質(zhì)在蒸汽發(fā)生器中流動(dòng)方式，可分為可分為自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器和直流自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器和直流( (強(qiáng)迫循強(qiáng)迫循環(huán)環(huán)) )蒸汽發(fā)生器；蒸汽發(fā)生器；15 按傳熱管形狀可分為按傳熱管形狀可分為U U形管、直管、螺旋管形管、直管、螺旋管蒸汽發(fā)生器；蒸汽發(fā)生器； 按設(shè)備的安放方式可分為按設(shè)備的安放方式可分為立式和臥式蒸汽立式和臥式蒸汽發(fā)生器發(fā)生器； 按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還有帶預(yù)熱器和不帶預(yù)熱器的按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還有帶預(yù)熱器和不帶預(yù)熱器的蒸汽發(fā)生器。蒸汽發(fā)生器。16 在壓水堆核電廠使用較廣泛的有三種：立在壓水堆核電廠使用較廣泛的有三種：立式式U U形管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器

5、、臥式自然循形管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器、臥式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器和立式直流蒸汽發(fā)生器。環(huán)蒸汽發(fā)生器和立式直流蒸汽發(fā)生器。 其中其中立式立式U U形管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器應(yīng)用最形管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器應(yīng)用最為廣泛為廣泛。表。表3.33.3給出了幾種主要蒸汽發(fā)生器給出了幾種主要蒸汽發(fā)生器的特征。的特征。17幾種主要的蒸汽發(fā)生器幾種主要的蒸汽發(fā)生器1819表表3.5 59/19型蒸汽發(fā)生器的型蒸汽發(fā)生器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)主要設(shè)計(jì)參數(shù)202 蒸汽發(fā)生器典型結(jié)構(gòu)蒸汽發(fā)生器典型結(jié)構(gòu)和工質(zhì)流程和工質(zhì)流程2.1 立式自然循環(huán)立式自然循環(huán)U形管蒸汽發(fā)生器形管蒸汽發(fā)生器 工質(zhì)流程工質(zhì)流程反響堆冷卻劑經(jīng)進(jìn)口接管進(jìn)入入口水室，反響

6、堆冷卻劑經(jīng)進(jìn)口接管進(jìn)入入口水室，然后進(jìn)入然后進(jìn)入U(xiǎn)形管束，流經(jīng)傳熱管內(nèi)時(shí)，形管束，流經(jīng)傳熱管內(nèi)時(shí)，將熱量傳給二次側(cè)，冷卻劑經(jīng)出口水室將熱量傳給二次側(cè)，冷卻劑經(jīng)出口水室離開蒸汽發(fā)生器。離開蒸汽發(fā)生器。二次側(cè)給水通過給水環(huán)分配到環(huán)形下降二次側(cè)給水通過給水環(huán)分配到環(huán)形下降通道內(nèi)，與由汽水別離器別離出來的再通道內(nèi)，與由汽水別離器別離出來的再循環(huán)水混合后，在底部經(jīng)管束套筒缺口循環(huán)水混合后，在底部經(jīng)管束套筒缺口折流向上，進(jìn)入傳熱管束區(qū)，沿管間流折流向上，進(jìn)入傳熱管束區(qū)，沿管間流道向上吸收一次側(cè)的熱量，被加熱至沸道向上吸收一次側(cè)的熱量，被加熱至沸騰，產(chǎn)生蒸汽。騰，產(chǎn)生蒸汽。21 汽水混合物離開傳熱管束后經(jīng)上

7、升段進(jìn)入汽水混合物離開傳熱管束后經(jīng)上升段進(jìn)入第一級汽水別離器，由此別離出大局部水第一級汽水別離器，由此別離出大局部水分，再進(jìn)入由人字型板組成的第二級汽水分，再進(jìn)入由人字型板組成的第二級汽水別離器。別離出的水向下經(jīng)疏水管，與其別離器。別離出的水向下經(jīng)疏水管，與其它再循環(huán)水混合。經(jīng)二次別離的蒸汽濕度它再循環(huán)水混合。經(jīng)二次別離的蒸汽濕度降至降至0.25%0.25%以下，經(jīng)出口管送往汽輪機(jī)。以下，經(jīng)出口管送往汽輪機(jī)。222.1.2 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)立式自然循環(huán)立式自然循環(huán)U U形管蒸汽發(fā)形管蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)大致生器結(jié)構(gòu)大致分成兩局部，分成兩局部，加熱段和汽水加熱段和汽水別離段。別離段。231加熱段結(jié)構(gòu)加熱段結(jié)構(gòu)

8、a U形管束形管束b 管板管板c 下封頭下封頭d 支撐隔板及防振拉支撐隔板及防振拉條條e 管束套筒管束套筒f 二次側(cè)流量分配板二次側(cè)流量分配板24a U形管束形管束傳熱管對保障核電廠平安運(yùn)行極為重要。傳熱管對保障核電廠平安運(yùn)行極為重要。為尋找高性能耐腐蝕的傳熱管材，作為尋找高性能耐腐蝕的傳熱管材，作了大量工作。了大量工作。60年代后，美國采用年代后，美國采用Inconel600合金，近幾年改用合金，近幾年改用Inconel690合金。該材料的抗腐蝕合金。該材料的抗腐蝕能力有顯著改善。能力有顯著改善。25b 管板管板管板是一二次側(cè)壓力邊界的一局部，它用低合管板是一二次側(cè)壓力邊界的一局部，它用低合

9、金高強(qiáng)度鋼鍛造而成。蒸汽發(fā)生器的管板厚金高強(qiáng)度鋼鍛造而成。蒸汽發(fā)生器的管板厚度達(dá)度達(dá)500700mm，屬超厚鍛件，要求材料，屬超厚鍛件，要求材料具有優(yōu)良的塑韌性及淬透性。大型管板的管具有優(yōu)良的塑韌性及淬透性。大型管板的管孔達(dá)近萬個(gè)，而且對孔徑公差、節(jié)距公差、孔達(dá)近萬個(gè)，而且對孔徑公差、節(jié)距公差、管孔光潔度都要求很高。深鉆孔成為蒸汽發(fā)管孔光潔度都要求很高。深鉆孔成為蒸汽發(fā)生器制造的關(guān)鍵工藝生器制造的關(guān)鍵工藝,也是決定管板制造加工也是決定管板制造加工周期的重要因素。周期的重要因素。26272829c 下封頭下封頭下封頭是蒸汽發(fā)生器中承受壓差最大的下封頭是蒸汽發(fā)生器中承受壓差最大的部件，通常呈半球形

10、。由于外表開有部件，通常呈半球形。由于外表開有四個(gè)大孔，應(yīng)力狀態(tài)十分復(fù)雜，通常四個(gè)大孔，應(yīng)力狀態(tài)十分復(fù)雜，通常采用沖壓成型制造，技術(shù)難度大；有采用沖壓成型制造，技術(shù)難度大；有的采用低合金鋼鑄造的采用低合金鋼鑄造(大亞灣大亞灣)，工藝較，工藝較簡單，但須嚴(yán)格控制鑄件質(zhì)量。簡單，但須嚴(yán)格控制鑄件質(zhì)量。30D D 支撐隔板及防振拉條支撐隔板及防振拉條管束是呈正方形排列的倒管束是呈正方形排列的倒U U形管。管束直形管。管束直段分布有假設(shè)干塊支撐板，用以保持段分布有假設(shè)干塊支撐板，用以保持管子之間的間距。管子之間的間距。U U形管的頂部彎曲段有防振桿防止管子振形管的頂部彎曲段有防振桿防止管子振動(dòng)。動(dòng)。3

11、1 早期的支撐板采用圓形管孔和流水孔結(jié)構(gòu)，早期的支撐板采用圓形管孔和流水孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致在縫隙區(qū)出現(xiàn)局部缺液傳熱狀態(tài)，因此導(dǎo)致在縫隙區(qū)出現(xiàn)局部缺液傳熱狀態(tài)，因此產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)濃縮。產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)濃縮。 新的設(shè)計(jì)普遍采用四葉梅花孔圖新的設(shè)計(jì)普遍采用四葉梅花孔圖3.303.30。這種開孔將支撐孔和流通孔道結(jié)合在一起，這種開孔將支撐孔和流通孔道結(jié)合在一起，增加了管增加了管- -孔之間的流速，減少了腐蝕產(chǎn)物孔之間的流速，減少了腐蝕產(chǎn)物和化學(xué)物質(zhì)的沉積，使得該區(qū)的腐蝕狀況大和化學(xué)物質(zhì)的沉積，使得該區(qū)的腐蝕狀況大為改善。為改善。32圖圖3.30 支撐板四葉梅花形孔支撐板四葉梅花形孔33e 管束套筒管束套筒 管束套

12、筒包圍傳熱管束，降二次側(cè)水分成管束套筒包圍傳熱管束，降二次側(cè)水分成下降通道與上升通道。其下端由支撐塊支下降通道與上升通道。其下端由支撐塊支撐，留有間隙，使下降通道的水通過，進(jìn)撐，留有間隙，使下降通道的水通過，進(jìn)入管束區(qū)。入管束區(qū)。34F F 流量分配板流量分配板在管束下部略高于管板處，有一塊流量在管束下部略高于管板處，有一塊流量分配板。板上鉆的管孔比傳熱管的直分配板。板上鉆的管孔比傳熱管的直徑大，在中心處鉆一大孔用于分配流徑大，在中心處鉆一大孔用于分配流量。流量分配板與量。流量分配板與U U形管束中間設(shè)置的形管束中間設(shè)置的擋塊相結(jié)合，保證在平面上給水分布擋塊相結(jié)合，保證在平面上給水分布大致均勻

13、并以足夠大的流速?zèng)_刷管板大致均勻并以足夠大的流速?zèng)_刷管板外表。外表。352 2汽水別離段汽水別離段汽水別離器汽水別離器蒸汽發(fā)生器的上部設(shè)有兩級汽水別離器。蒸汽發(fā)生器的上部設(shè)有兩級汽水別離器。汽水混合物離開傳熱管束后經(jīng)上升段首汽水混合物離開傳熱管束后經(jīng)上升段首先進(jìn)入旋葉式別離器，除掉大局部水分，先進(jìn)入旋葉式別離器，除掉大局部水分，然后進(jìn)入第二級別離器進(jìn)一步除濕。第然后進(jìn)入第二級別離器進(jìn)一步除濕。第二級別離器一般是人字型板式枯燥器。二級別離器一般是人字型板式枯燥器。36A A 旋葉式別離器旋葉式別離器在別離筒內(nèi)裝有一組固定的螺旋葉片，在別離筒內(nèi)裝有一組固定的螺旋葉片，當(dāng)汽水混合物流過時(shí)，由直線運(yùn)動(dòng)

14、變當(dāng)汽水混合物流過時(shí)，由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)槁菪€運(yùn)動(dòng)，由于離心力作用使汽為螺旋線運(yùn)動(dòng)，由于離心力作用使汽水別離，在中心形成汽柱而在筒壁形水別離，在中心形成汽柱而在筒壁形成環(huán)狀水層。水沿壁面螺旋上升至阻成環(huán)狀水層。水沿壁面螺旋上升至阻擋器，然后折返流經(jīng)別離筒與外套筒擋器，然后折返流經(jīng)別離筒與外套筒構(gòu)成的疏水通道而進(jìn)入水空間。構(gòu)成的疏水通道而進(jìn)入水空間。373839b b 第二級汽水別離器一般采用圖第二級汽水別離器一般采用圖3.323.32所示的所示的帶鉤波紋板別離器。汽水混合物在波紋板帶鉤波紋板別離器。汽水混合物在波紋板間流動(dòng)過程中屢次改變流動(dòng)方向，從而使間流動(dòng)過程中屢次改變流動(dòng)方向，從而使夾帶的小水

15、滴被別離出來。波紋板上的多夾帶的小水滴被別離出來。波紋板上的多道擋水鉤收集板面水膜并捕集蒸汽流中的道擋水鉤收集板面水膜并捕集蒸汽流中的水滴，別離出的水聚集后沿凹槽流入疏水水滴，別離出的水聚集后沿凹槽流入疏水裝置。裝置。40412.1.3 汽水別離器的主要性能指標(biāo)汽水別離器的主要性能指標(biāo)a a、出口的蒸汽濕度、出口的蒸汽濕度歐美各國規(guī)定，自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的蒸汽濕歐美各國規(guī)定，自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的蒸汽濕度為度為0.25%0.25%。這就要求別離器具有高的別離效。這就要求別離器具有高的別離效率。率。b b、別離器的阻力、別離器的阻力在蒸汽發(fā)生器二次側(cè)自然循環(huán)的總壓降中，別在蒸汽發(fā)生器二次側(cè)自然循環(huán)

16、的總壓降中，別離器的阻力占有重要份額。目前傾向于提高離器的阻力占有重要份額。目前傾向于提高循環(huán)倍率，要解決的重要課題之一是降低別循環(huán)倍率，要解決的重要課題之一是降低別離器的阻力。但是這通常與提高別離效率是離器的阻力。但是這通常與提高別離效率是相矛盾的。相矛盾的。42c c、單位面積的蒸汽負(fù)荷、單位面積的蒸汽負(fù)荷提高單位面積的蒸汽負(fù)荷意味著減小蒸汽發(fā)生提高單位面積的蒸汽負(fù)荷意味著減小蒸汽發(fā)生器上筒體的直徑。這是決定別離器尺寸的重器上筒體的直徑。這是決定別離器尺寸的重要指標(biāo)，目前已到達(dá)要指標(biāo)，目前已到達(dá)100kg/(m2s)100kg/(m2s)的水平。的水平。d d、蒸汽下攜帶量、蒸汽下攜帶量蒸

17、汽下攜帶量定義為一次別離后疏水中所含蒸蒸汽下攜帶量定義為一次別離后疏水中所含蒸汽的重量百分?jǐn)?shù)。正常運(yùn)行時(shí)，此值應(yīng)小于汽的重量百分?jǐn)?shù)。正常運(yùn)行時(shí)，此值應(yīng)小于1%1%。43 為了充分利用一次側(cè)為了充分利用一次側(cè)出口區(qū)的傳熱面，在出口區(qū)的傳熱面，在U U形管束一回路側(cè)出形管束一回路側(cè)出口布置了一體化預(yù)熱口布置了一體化預(yù)熱器。在預(yù)熱器中裝有器。在預(yù)熱器中裝有橫隔板，使工質(zhì)橫向橫隔板，使工質(zhì)橫向沖刷管束。局部給水沖刷管束。局部給水由下部筒體進(jìn)入預(yù)熱由下部筒體進(jìn)入預(yù)熱器，在預(yù)熱區(qū)被加熱器，在預(yù)熱區(qū)被加熱至接近飽和溫度。至接近飽和溫度。 CANDUCANDU采用。采用。442.2 臥式臥式U形管自然循環(huán)蒸汽

18、發(fā)形管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器生器45 俄羅斯和一些東歐國家的壓水堆核電中，廣俄羅斯和一些東歐國家的壓水堆核電中，廣泛采用這種臥式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器。它是泛采用這種臥式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器。它是一種水平放置的單殼體結(jié)構(gòu)。一種水平放置的單殼體結(jié)構(gòu)。 這種蒸汽發(fā)生器的給水預(yù)熱、二次側(cè)蒸汽的這種蒸汽發(fā)生器的給水預(yù)熱、二次側(cè)蒸汽的產(chǎn)生、汽水別離及蒸汽枯燥都在同一個(gè)外殼產(chǎn)生、汽水別離及蒸汽枯燥都在同一個(gè)外殼內(nèi)進(jìn)行。殼體由圓柱形筒體和封頭組成。內(nèi)進(jìn)行。殼體由圓柱形筒體和封頭組成。46 殼體沿高度方向分成兩局部：上部為汽水別殼體沿高度方向分成兩局部：上部為汽水別離器，下部為淹沒在水面以下的離器，下部為淹沒在水面以下

19、的U U形管加熱形管加熱區(qū)。區(qū)。U U形管束固定在兩個(gè)立式圓柱形聯(lián)箱上。形管束固定在兩個(gè)立式圓柱形聯(lián)箱上。 傳熱管束采用奧氏體不銹鋼，管子內(nèi)外表進(jìn)傳熱管束采用奧氏體不銹鋼，管子內(nèi)外表進(jìn)行電化學(xué)拋光，外外表進(jìn)行研磨，以提高管行電化學(xué)拋光，外外表進(jìn)行研磨，以提高管材的抗腐蝕能力。材的抗腐蝕能力。47 給水通過管束上方的給水總管進(jìn)入蒸汽發(fā)生給水通過管束上方的給水總管進(jìn)入蒸汽發(fā)生器。裝在聯(lián)箱上的給水分配短管垂直插入到器。裝在聯(lián)箱上的給水分配短管垂直插入到U U形管束中間，給水通過這些多孔配水管進(jìn)形管束中間，給水通過這些多孔配水管進(jìn)入換熱器區(qū)域。入換熱器區(qū)域。 正常水位一般控制在正常水位一般控制在最上一

20、排傳熱管以上最上一排傳熱管以上300300400 mm400 mm。48 百葉窗式汽水別離器用來提高蒸汽干度。百葉窗式汽水別離器用來提高蒸汽干度。在百葉窗汽水別離器的上方裝備有集汽頂在百葉窗汽水別離器的上方裝備有集汽頂板。它是一塊多孔隔板，用來使流向蒸汽板。它是一塊多孔隔板，用來使流向蒸汽母管的汽流變得均勻、穩(wěn)定。母管的汽流變得均勻、穩(wěn)定。 為保證水質(zhì)，在殼體最低點(diǎn)設(shè)有連續(xù)排污為保證水質(zhì)，在殼體最低點(diǎn)設(shè)有連續(xù)排污管。管。49臥式蒸汽發(fā)生器的優(yōu)缺點(diǎn)：臥式蒸汽發(fā)生器的優(yōu)缺點(diǎn)：這種蒸汽發(fā)生器的最大優(yōu)點(diǎn)是：沒有水這種蒸汽發(fā)生器的最大優(yōu)點(diǎn)是：沒有水平管板，取而代之的是立式圓柱形連平管板，取而代之的是立式

21、圓柱形連箱。在聯(lián)箱外表不會(huì)形成滯流區(qū)。傳箱。在聯(lián)箱外表不會(huì)形成滯流區(qū)。傳熱管根部具有一定的流速，雜質(zhì)不會(huì)熱管根部具有一定的流速，雜質(zhì)不會(huì)在這里沉積和濃縮，因而可防止傳熱在這里沉積和濃縮，因而可防止傳熱管與聯(lián)箱結(jié)合部位的腐蝕破裂。這已管與聯(lián)箱結(jié)合部位的腐蝕破裂。這已被良好的運(yùn)行記錄所證明。被良好的運(yùn)行記錄所證明。50 另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：具有較大的蒸汽空間，單另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：具有較大的蒸汽空間，單位蒸發(fā)面的負(fù)荷較立式蒸汽發(fā)生器的小，位蒸發(fā)面的負(fù)荷較立式蒸汽發(fā)生器的小，因而，采用較簡單的汽水別離裝置百葉因而，采用較簡單的汽水別離裝置百葉窗式就能保證蒸汽質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)。窗式就能保證蒸汽質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)。 臥式蒸汽

22、發(fā)生器的缺點(diǎn)是：出口蒸汽的濕臥式蒸汽發(fā)生器的缺點(diǎn)是：出口蒸汽的濕度對水位波動(dòng)比較敏感，因而對水位控制度對水位波動(dòng)比較敏感，因而對水位控制要求較高。另一個(gè)缺點(diǎn)是臥式安放，不便要求較高。另一個(gè)缺點(diǎn)是臥式安放，不便于在平安殼內(nèi)布置。于在平安殼內(nèi)布置。512.3 直流式蒸汽發(fā)生器直流式蒸汽發(fā)生器 在直流式蒸汽發(fā)生器中，二次側(cè)工質(zhì)的流動(dòng)在直流式蒸汽發(fā)生器中，二次側(cè)工質(zhì)的流動(dòng)靠強(qiáng)迫循環(huán)。在熱側(cè)流體的加熱下，給水經(jīng)靠強(qiáng)迫循環(huán)。在熱側(cè)流體的加熱下，給水經(jīng)預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱而到達(dá)所要求的溫度。預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱而到達(dá)所要求的溫度。 直流蒸汽發(fā)生器有管外直流和管內(nèi)直流兩類。直流蒸汽發(fā)生器有管外直流和管內(nèi)直流兩類。管內(nèi)

23、直流指二次側(cè)工質(zhì)在傳熱管內(nèi)流動(dòng)，這管內(nèi)直流指二次側(cè)工質(zhì)在傳熱管內(nèi)流動(dòng)，這種型式多用于核動(dòng)力艦船。在壓水堆核電廠種型式多用于核動(dòng)力艦船。在壓水堆核電廠中均采用管外直流蒸汽發(fā)生器，即二次側(cè)工中均采用管外直流蒸汽發(fā)生器，即二次側(cè)工質(zhì)在傳熱管之間流動(dòng)。質(zhì)在傳熱管之間流動(dòng)。52 圖圖3.353.35為美國為美國B&W B&W 公司公司設(shè)計(jì)的直流蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)的直流蒸汽發(fā)生器原理圖。它是一種直管原理圖。它是一種直管型的管殼式蒸汽發(fā)生器。型的管殼式蒸汽發(fā)生器。一次側(cè)冷卻劑由上封頭一次側(cè)冷卻劑由上封頭入口進(jìn)入，流經(jīng)傳熱管入口進(jìn)入，流經(jīng)傳熱管后由下封頭出口流出。后由下封頭出口流出。二次側(cè)給水通過

24、環(huán)形給二次側(cè)給水通過環(huán)形給水管進(jìn)入傳熱管束，相水管進(jìn)入傳熱管束，相繼被預(yù)熱、沸騰，最后繼被預(yù)熱、沸騰，最后成為過熱蒸汽。成為過熱蒸汽。53優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：出口得到的通常是過熱蒸汽，有出口得到的通常是過熱蒸汽，有較高的熱效率。較高的熱效率。 它的傳熱管是直管式，它的傳熱管是直管式，且不帶汽水別離器、蒸汽枯燥裝置等，因且不帶汽水別離器、蒸汽枯燥裝置等，因此便于制造和組裝。此便于制造和組裝。54嚴(yán)重缺點(diǎn)：嚴(yán)重缺點(diǎn)： 二回路水容量小，一旦給水二回路水容量小，一旦給水中斷，二回路容易燒干，不能把一回路熱量中斷，二回路容易燒干，不能把一回路熱量傳出去，而引起事故，因此對給水自動(dòng)控制傳出去，而引起事故，因此對給

25、水自動(dòng)控制的要求很高。的要求很高。 它不能象自然循環(huán)式蒸汽它不能象自然循環(huán)式蒸汽發(fā)生器那樣排污，給水帶入的鹽分將大局部發(fā)生器那樣排污，給水帶入的鹽分將大局部沉積在傳熱管上。沉積在傳熱管上。 因此，直流式蒸汽發(fā)生器對給水品質(zhì)及傳因此，直流式蒸汽發(fā)生器對給水品質(zhì)及傳熱管材的抗腐蝕性能要求高。熱管材的抗腐蝕性能要求高。553. 穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器現(xiàn)代壓水堆核電廠普遍采現(xiàn)代壓水堆核電廠普遍采用如圖用如圖3.413.41所示的電所示的電加熱式穩(wěn)壓器。這種穩(wěn)壓加熱式穩(wěn)壓器。這種穩(wěn)壓器是一個(gè)立式圓柱形高壓器是一個(gè)立式圓柱形高壓容器。其典型的幾何參數(shù)容器。其典型的幾何參數(shù)為高為高13m13m，直徑，直徑2.5m2.

26、5m，上，上下端為半球型封頭，總?cè)菹露藶榘肭蛐头忸^，總?cè)莘e約積約40m340m3。凈重約。凈重約80t80t。立式安裝在下部裙座上。立式安裝在下部裙座上。56圖 1 3 穩(wěn) 壓 器 結(jié) 構(gòu) 簡 圖575859 在穩(wěn)壓器的底封頭上安裝有電加熱器。加在穩(wěn)壓器的底封頭上安裝有電加熱器。加熱器通過底封頭插入，立式放置。熱器通過底封頭插入，立式放置。 在頂封頭上裝有噴淋管線和平安閥接管。在頂封頭上裝有噴淋管線和平安閥接管。噴淋水通過位于穩(wěn)壓器內(nèi)頂部噴淋管末端噴淋水通過位于穩(wěn)壓器內(nèi)頂部噴淋管末端的噴頭噴入汽空間。的噴頭噴入汽空間。603.1 穩(wěn)壓器噴淋系統(tǒng)穩(wěn)壓器噴淋系統(tǒng) 穩(wěn)壓器噴淋系統(tǒng)由兩條接到兩個(gè)環(huán)路的

27、冷穩(wěn)壓器噴淋系統(tǒng)由兩條接到兩個(gè)環(huán)路的冷管段的噴淋管線組成。每個(gè)噴淋管線上有管段的噴淋管線組成。每個(gè)噴淋管線上有一個(gè)自動(dòng)控制的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，每個(gè)閥的一個(gè)自動(dòng)控制的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，每個(gè)閥的最大噴淋流量為最大噴淋流量為72m72m3 3/h/h，噴淋降壓速率，噴淋降壓速率1.3MPa/min1.3MPa/min。閥門裝有一個(gè)保持小流量的。閥門裝有一個(gè)保持小流量的下檔塊，使閥門不能完全關(guān)閉，形成下檔塊，使閥門不能完全關(guān)閉，形成230L/h230L/h連續(xù)噴淋流量。連續(xù)噴淋流量。613.2 穩(wěn)壓器的電加熱器穩(wěn)壓器的電加熱器 電加熱器采用直管護(hù)套型電加熱元件。加電加熱器采用直管護(hù)套型電加熱元件。加熱元件的護(hù)

28、套管上端用塞焊密封，下端用熱元件的護(hù)套管上端用塞焊密封，下端用連接管座密封。鎳鉻合金電熱絲作為加熱連接管座密封。鎳鉻合金電熱絲作為加熱元件放在不銹鋼護(hù)套管中心，周圍用壓緊元件放在不銹鋼護(hù)套管中心，周圍用壓緊的氧化鎂與套管絕緣。的氧化鎂與套管絕緣。62 大亞灣核電站使用的大亞灣核電站使用的加熱元件共加熱元件共6060根根，總加，總加熱功率熱功率1400KW1400KW，分成，分成6 6組。其中組。其中3 3、4 4組為比組為比例組，每組功率例組，每組功率216KW216KW，以可調(diào)方式運(yùn)行；，以可調(diào)方式運(yùn)行；其余其余4 4組為固定組，以通斷方式運(yùn)行，其中組為固定組，以通斷方式運(yùn)行，其中1 1、2

29、 2組每組功率組每組功率216KW216KW；5 5、6 6組每組功率為組每組功率為288KW288KW。加熱器的最小設(shè)計(jì)壽命為有效工作。加熱器的最小設(shè)計(jì)壽命為有效工作2 2萬小時(shí)，每個(gè)加熱元件可以單獨(dú)更換。萬小時(shí)，每個(gè)加熱元件可以單獨(dú)更換。633.3 超壓保護(hù)裝置超壓保護(hù)裝置 穩(wěn)壓器汽空間有兩種卸壓管線：穩(wěn)壓器汽空間有兩種卸壓管線： 1) 1) 一種是一種是3 3條平安閥卸壓管線，每條管線條平安閥卸壓管線，每條管線上有一只彈簧壓力式平安閥，當(dāng)穩(wěn)壓器壓上有一只彈簧壓力式平安閥，當(dāng)穩(wěn)壓器壓力到達(dá)各平安閥開啟定值時(shí)，進(jìn)行事故排力到達(dá)各平安閥開啟定值時(shí)，進(jìn)行事故排放；放；642) 2) 另一種卸壓管

30、線上裝有動(dòng)力操作的卸壓閥另一種卸壓管線上裝有動(dòng)力操作的卸壓閥和電動(dòng)隔離閥，卸壓閥的開啟壓力低于平安和電動(dòng)隔離閥，卸壓閥的開啟壓力低于平安閥的開啟壓力，當(dāng)壓力升至卸壓閥開啟壓力閥的開啟壓力，當(dāng)壓力升至卸壓閥開啟壓力時(shí)，卸壓閥開啟，壓力下降至一定值時(shí)，卸時(shí)，卸壓閥開啟，壓力下降至一定值時(shí)，卸壓閥回座，停止排放；當(dāng)發(fā)生卸壓閥不能回壓閥回座，停止排放；當(dāng)發(fā)生卸壓閥不能回座故障時(shí)，操縱員可以在主控制室根據(jù)卸壓座故障時(shí)，操縱員可以在主控制室根據(jù)卸壓閥開關(guān)狀態(tài)指示人為關(guān)閉與之相串聯(lián)的電動(dòng)閥開關(guān)狀態(tài)指示人為關(guān)閉與之相串聯(lián)的電動(dòng)隔離閥，以防止出現(xiàn)卸壓閥不能回座造成的隔離閥，以防止出現(xiàn)卸壓閥不能回座造成的泄漏事故

31、。泄漏事故。65 圖圖3.423.42所示為三哩島事故所示為三哩島事故前穩(wěn)壓器卸壓管線的設(shè)計(jì)。前穩(wěn)壓器卸壓管線的設(shè)計(jì)。在三哩島事故中，一回路在三哩島事故中，一回路升壓導(dǎo)致卸壓閥開啟，卸升壓導(dǎo)致卸壓閥開啟，卸壓閥回座失效造成小破口壓閥回座失效造成小破口事故。卸壓閥缺乏位置指事故。卸壓閥缺乏位置指示和操縱員沒及時(shí)發(fā)現(xiàn)卸示和操縱員沒及時(shí)發(fā)現(xiàn)卸壓閥開啟狀態(tài)指示燈造成壓閥開啟狀態(tài)指示燈造成了持續(xù)的泄漏。這些都暴了持續(xù)的泄漏。這些都暴露了超壓保護(hù)裝置在設(shè)計(jì)露了超壓保護(hù)裝置在設(shè)計(jì)上的缺點(diǎn)。上的缺點(diǎn)。66 卸壓管線用一種卸壓管線用一種SebimSebim平安閥平安閥 法國電力公司以法國電力公司以SebimSe

32、bim工廠制造的先導(dǎo)啟動(dòng)式工廠制造的先導(dǎo)啟動(dòng)式閥門為根底，提出了由閥門為根底，提出了由3 3條各裝有條各裝有2 2只串聯(lián)先導(dǎo)啟只串聯(lián)先導(dǎo)啟動(dòng)式閥門組成的超壓保動(dòng)式閥門組成的超壓保護(hù)裝置設(shè)計(jì)，圖護(hù)裝置設(shè)計(jì)，圖3.433.43給給出的是平安閥先導(dǎo)控制出的是平安閥先導(dǎo)控制器的原理圖。器的原理圖。67 平安閥是自啟動(dòng)先導(dǎo)式閥平安閥是自啟動(dòng)先導(dǎo)式閥門，每一臺(tái)平安閥由先導(dǎo)門，每一臺(tái)平安閥由先導(dǎo)局部和主閥局部組成。局部和主閥局部組成。 主閥局部是一個(gè)液壓啟動(dòng)主閥局部是一個(gè)液壓啟動(dòng)隨動(dòng)閥，提供卸壓功能。隨動(dòng)閥，提供卸壓功能。它包括：它包括： 一個(gè)插入噴嘴的下閥體，一個(gè)插入噴嘴的下閥體，主閥盤就座在噴嘴上。主閥

33、盤就座在噴嘴上。 一個(gè)包含活塞的上閥體，一個(gè)包含活塞的上閥體，活塞的外表積比閥盤的外活塞的外表積比閥盤的外表積大，活塞使閥盤壓到表積大，活塞使閥盤壓到噴嘴上。噴嘴上。683.4 平安閥運(yùn)行原理平安閥運(yùn)行原理 當(dāng)穩(wěn)壓器壓力低于先導(dǎo)閥的整定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥當(dāng)穩(wěn)壓器壓力低于先導(dǎo)閥的整定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥的傳動(dòng)桿在上面位置，先導(dǎo)閥的傳動(dòng)桿在上面位置，先導(dǎo)閥R1R1開啟使穩(wěn)壓器與開啟使穩(wěn)壓器與主閥活塞上部接通，由于主閥活塞外表積比閥盤主閥活塞上部接通，由于主閥活塞外表積比閥盤大，因此平安閥呈關(guān)閉狀態(tài)。大，因此平安閥呈關(guān)閉狀態(tài)。 當(dāng)穩(wěn)壓器壓力升高時(shí)，它作用于先導(dǎo)活塞，使先當(dāng)穩(wěn)壓器壓力升高時(shí)，它作用于先導(dǎo)活塞，使

34、先導(dǎo)傳動(dòng)桿向下，先導(dǎo)閥導(dǎo)傳動(dòng)桿向下，先導(dǎo)閥R1R1關(guān)閉，使主閥活塞上部關(guān)閉，使主閥活塞上部與穩(wěn)壓器隔離，此時(shí)平安閥仍保持關(guān)閉。與穩(wěn)壓器隔離，此時(shí)平安閥仍保持關(guān)閉。 當(dāng)穩(wěn)壓器壓力繼續(xù)升高，到達(dá)先導(dǎo)閥壓力整定當(dāng)穩(wěn)壓器壓力繼續(xù)升高，到達(dá)先導(dǎo)閥壓力整定值時(shí)，先導(dǎo)傳動(dòng)桿進(jìn)一步向下，使先導(dǎo)閥值時(shí)，先導(dǎo)傳動(dòng)桿進(jìn)一步向下，使先導(dǎo)閥R2R2開啟，開啟，主閥活塞上部容納的流體排出，作用于主閥閥盤主閥活塞上部容納的流體排出，作用于主閥閥盤上的穩(wěn)壓器壓力使平安閥開啟。上的穩(wěn)壓器壓力使平安閥開啟。693.6 隔離閥隔離閥 隔離閥的結(jié)構(gòu)和工作原理與平安閥相同，只是開隔離閥的結(jié)構(gòu)和工作原理與平安閥相同，只是開啟定值的不同。

35、因此，其開啟定值較穩(wěn)壓器正常啟定值的不同。因此，其開啟定值較穩(wěn)壓器正常工作壓力還低，當(dāng)壓力到達(dá)其定值時(shí)，工作壓力還低，當(dāng)壓力到達(dá)其定值時(shí)，R1R1關(guān)閉關(guān)閉R2R2翻開，隔離閥處于開啟位置。翻開，隔離閥處于開啟位置。 當(dāng)平安閥正常開啟且一回路壓力高于隔離閥關(guān)閉當(dāng)平安閥正常開啟且一回路壓力高于隔離閥關(guān)閉定值時(shí)，隔離閥保持在翻開位置。但當(dāng)平安閥發(fā)定值時(shí)，隔離閥保持在翻開位置。但當(dāng)平安閥發(fā)生卡開故障、而冷卻劑壓力下降到隔離閥關(guān)閉定生卡開故障、而冷卻劑壓力下降到隔離閥關(guān)閉定值以下時(shí)，隔離閥關(guān)閉，從而防止了一回路壓力值以下時(shí)，隔離閥關(guān)閉，從而防止了一回路壓力失控下降。失控下降。70表表3.9 3.9 穩(wěn)壓

36、器三條卸壓管路上平安穩(wěn)壓器三條卸壓管路上平安閥和隔離閥的定值閥和隔離閥的定值713.6 穩(wěn)壓器卸壓箱穩(wěn)壓器卸壓箱 穩(wěn)壓器卸壓箱接受平安閥排放的蒸汽，使之冷穩(wěn)壓器卸壓箱接受平安閥排放的蒸汽，使之冷凝和降溫，以保證一回路壓力邊界完整性。凝和降溫，以保證一回路壓力邊界完整性。卸壓箱是一個(gè)臥式帶橢球卸壓箱是一個(gè)臥式帶橢球封頭的圓筒形容器圖封頭的圓筒形容器圖3.44 。正常運(yùn)行時(shí)，卸。正常運(yùn)行時(shí)，卸壓箱的壓箱的2/3容積充水，水面容積充水，水面上用氮?dú)鈴?fù)蓋，水溫維持上用氮?dú)鈴?fù)蓋，水溫維持在在40 。穩(wěn)壓器平安閥開。穩(wěn)壓器平安閥開啟時(shí)，蒸汽通過水面以下啟時(shí)，蒸汽通過水面以下的鼓泡管排出，被水凝結(jié)的鼓泡管排

37、出，被水凝結(jié)和冷卻。和冷卻。723.7 穩(wěn)壓器工作原理穩(wěn)壓器工作原理3.7.1 壓力波動(dòng)原因壓力波動(dòng)原因反響堆冷卻劑系統(tǒng)是一個(gè)以高溫高壓水反響堆冷卻劑系統(tǒng)是一個(gè)以高溫高壓水為工質(zhì)的封閉回路。穩(wěn)壓器內(nèi)下部為為工質(zhì)的封閉回路。穩(wěn)壓器內(nèi)下部為水，上部為汽空間，一回路除穩(wěn)壓器水，上部為汽空間，一回路除穩(wěn)壓器上部的汽腔以外，其余局部全部充滿上部的汽腔以外，其余局部全部充滿水。因此穩(wěn)壓器汽腔的蒸汽壓力傳播水。因此穩(wěn)壓器汽腔的蒸汽壓力傳播到整個(gè)一回路系統(tǒng)。穩(wěn)壓器的壓力就到整個(gè)一回路系統(tǒng)。穩(wěn)壓器的壓力就代表了一回路的壓力。代表了一回路的壓力。73 根據(jù)水的熱物理特性，反響堆冷卻劑溫度根據(jù)水的熱物理特性，反響堆

38、冷卻劑溫度的任何改變，必將導(dǎo)致冷卻劑密度的變化，的任何改變，必將導(dǎo)致冷卻劑密度的變化，進(jìn)而引起系統(tǒng)內(nèi)冷卻劑體積的膨脹或收縮，進(jìn)而引起系統(tǒng)內(nèi)冷卻劑體積的膨脹或收縮，最終表現(xiàn)為穩(wěn)壓器汽腔的膨脹或收縮，形最終表現(xiàn)為穩(wěn)壓器汽腔的膨脹或收縮，形成壓力波動(dòng)。因此穩(wěn)壓器內(nèi)壓力波動(dòng)來源成壓力波動(dòng)。因此穩(wěn)壓器內(nèi)壓力波動(dòng)來源于冷卻劑體積的變化。于冷卻劑體積的變化。74 汽輪機(jī)負(fù)荷階躍下降汽輪機(jī)負(fù)荷階躍下降10%10%額定功率時(shí)，汽輪額定功率時(shí)，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度減小，反響堆功率控制系統(tǒng)機(jī)調(diào)節(jié)閥開度減小，反響堆功率控制系統(tǒng)應(yīng)使堆功率相應(yīng)降低，但由于測量和控制應(yīng)使堆功率相應(yīng)降低，但由于測量和控制系統(tǒng)存在滯后，反響堆功率

39、的減少落后于系統(tǒng)存在滯后，反響堆功率的減少落后于汽輪機(jī)負(fù)荷的降低，從而引起一、二回路汽輪機(jī)負(fù)荷的降低，從而引起一、二回路間功率的失配，導(dǎo)致冷卻劑溫度升高。經(jīng)間功率的失配，導(dǎo)致冷卻劑溫度升高。經(jīng)過超調(diào)和振蕩過程后，堆功率和汽機(jī)負(fù)荷過超調(diào)和振蕩過程后，堆功率和汽機(jī)負(fù)荷趨于平衡。趨于平衡。75763.7.2 穩(wěn)壓器內(nèi)瞬變過程穩(wěn)壓器內(nèi)瞬變過程 反響堆冷卻劑平均溫度的變化引起冷卻劑反響堆冷卻劑平均溫度的變化引起冷卻劑體積膨脹或收縮，從而使局部冷卻劑經(jīng)波體積膨脹或收縮，從而使局部冷卻劑經(jīng)波動(dòng)管涌入或離開穩(wěn)壓器，導(dǎo)致穩(wěn)壓器內(nèi)汽動(dòng)管涌入或離開穩(wěn)壓器，導(dǎo)致穩(wěn)壓器內(nèi)汽腔體積的收縮或膨脹，下面我們進(jìn)一步分腔體積的收縮或膨脹，下面我們進(jìn)一步分析這一過程。析這一過程。77一一 不考慮噴淋和加熱器工作：不考慮噴淋和加熱器工作：1 1、反響堆冷卻劑平均溫度驟降的情況、反響堆冷卻劑平均溫度驟降的情況78 二回路負(fù)荷突然增加引起反響堆冷卻劑平均二回路負(fù)荷突然增加引起反響堆冷卻劑平均溫度降低，導(dǎo)致穩(wěn)壓器汽腔體積膨脹，體積溫度降低，導(dǎo)致穩(wěn)壓器汽腔體積膨脹，體積驟然增大使壓力突然降低，這使原來處于平驟然增大使壓力突然降低，這使原來處于平衡態(tài)下的飽和水在新的較低壓力下成為過熱，衡態(tài)下的飽和水在新的較低壓力下成為過熱，因而一局