核电厂系统与设备-3.4-蒸汽发生器课件

本课程课程目录本课程课程目录核电厂系统与设备核电厂系统与设备 共共3232学时学时序号教学内容总学时1第1章 绪论22第2章 压水堆核电厂43第3章 反应堆冷却剂系统和设备64第4章 核岛主要辅助系统45第5章 专设安全设施46第6章 核电厂热力学27第7章 核汽轮发电机组48第8章 核电厂二回路热力系统2本课程课程目录核电厂系统与设备 3.1 3.1 反应堆冷却剂系统反应堆冷却剂系统3.2 3.2 反应堆本体结构反应堆本体结构3.3 3.3 反应堆冷却剂泵反应堆冷却剂泵3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.5 3.5 稳压器稳压器本章目录本章目录3.1 反应堆冷却剂系统本章目录3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.13.4.1概述概述(1)(1)作用作用将反应堆产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧将反应堆产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧,产生蒸汽产生蒸汽推动汽轮机做功；推动汽轮机做功；将一次侧（放射性）冷却剂、二次侧水蒸汽的分隔开。将一次侧（放射性）冷却剂、二次侧水蒸汽的分隔开。3.4 蒸汽发生器3.4.1概述(1)作用将反应堆产生的热量3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.13.4.1概述概述(2)(2)蒸汽发生器传热管事故蒸汽发生器传热管事故 蒸汽发生器传热管面积占一回路承压边界面积的蒸汽发生器传热管面积占一回路承压边界面积的80%80%左右左右,传热管壁一般为传热管壁一般为1 mm 1 mm 1.2 mm1.2 mm。传热管是整个一。传热管是整个一回路压力边界中回路压力边界中最薄弱最薄弱的部分。的部分。运行经验也表明运行经验也表明,传热管是蒸汽发生器内的事故多发传热管是蒸汽发生器内的事故多发区域。蒸汽发生器传热管的可靠性主要取决于传热管的区域。蒸汽发生器传热管的可靠性主要取决于传热管的完完好性好性。只要有一根蒸汽发生器传热管断裂。只要有一根蒸汽发生器传热管断裂,就可能造成放就可能造成放射性物质的泄漏及核电厂长期停闭。射性物质的泄漏及核电厂长期停闭。各核电国家都把各核电国家都把改进和研究蒸汽发生器技术改进和研究蒸汽发生器技术作为完善作为完善压水堆核电厂技术的重要环节压水堆核电厂技术的重要环节,制定了庞大的改进研究计制定了庞大的改进研究计划划,其中包括其中包括蒸汽发生器热工水力分析、腐蚀与传热管材蒸汽发生器热工水力分析、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、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传热管振动、磨损疲劳研究和二回路水质控制等。等。3.4 蒸汽发生器3.4.1概述(2)蒸汽发生器传热管事故 3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.13.4.1概述概述(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类按照二回路工质在蒸汽发生器中流动方式按照二回路工质在蒸汽发生器中流动方式,可分为可分为自然循环自然循环蒸汽发生器蒸汽发生器和和直流直流(强迫循环强迫循环)蒸汽发生器蒸汽发生器;按传热管形状按传热管形状,可分为可分为U U 形管、直管、螺旋管形管、直管、螺旋管蒸汽发生器蒸汽发生器;按设备的安放方式按设备的安放方式,可分为可分为立式和卧式蒸汽发生器立式和卧式蒸汽发生器;按结构特点按结构特点,还有还有带预热器和不带预热器带预热器和不带预热器的蒸汽发生器。的蒸汽发生器。3.4 蒸汽发生器3.4.1概述(3)蒸汽发生器的分类按照二3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.13.4.1概述概述(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类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 U形管形管饱和汽饱和汽美国西屋公司、美国燃烧公美国西屋公司、美国燃烧公司、法国、德国司、法国、德国卧式卧式U U形管形管饱和汽饱和汽俄罗斯俄罗斯直流直流立式立式直流直流微过热微过热美国巴布科克美国巴布科克威尔科克公司威尔科克公司表表3.53.5几种主要蒸汽发生器的特征几种主要蒸汽发生器的特征压水堆核电厂使用较广泛的压水堆核电厂使用较广泛的3 3 种种SG SG：A A 立式立式U U 形管自然循环蒸汽发生器形管自然循环蒸汽发生器B B 卧式自然循环蒸汽发生器卧式自然循环蒸汽发生器C C 立式直流蒸汽发生器立式直流蒸汽发生器SG：steamgenerator3.4 蒸汽发生器3.4.1概述(3)蒸汽发生器的分类类别放3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.13.4.1概述概述(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类http:/en.wikipedia.org/wiki/Heat_exchangerhttp:/www.des- 蒸汽发生器3.4.1概述(3)蒸汽发生器的分类htt3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.13.4.1概述概述(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类冷却水冷却水乏汽乏汽凝结水凝结水3.4 蒸汽发生器3.4.1概述(3)蒸汽发生器的分类冷却水3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器1)1)工质流程工质流程蒸汽发生器由下封头、管蒸汽发生器由下封头、管板、板、U U 形管束、汽水分离形管束、汽水分离装置及筒体组件等组成。装置及筒体组件等组成。3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类高温冷却剂经进口接管进入入口水室高温冷却剂经进口接管进入入口水室,然后进入然后进入U U 形管束形管束,流流经传热管时经传热管时,将热量传给二次侧将热量传给二次侧,冷却剂经出口水室离开蒸汽发冷却剂经出口水室离开蒸汽发生器；生器；二次侧给水由给水泵输送至给水接管二次侧给水由给水泵输送至给水接管,通过给水环分配到管束通过给水环分配到管束套筒与套筒与蒸汽发生器外筒体之间的环形下降通道蒸汽发生器外筒体之间的环形下降通道内内,在这里与由汽在这里与由汽水分离器分离出来的再循环水混合后水分离器分离出来的再循环水混合后,向下流动向下流动,在底部经管束在底部经管束套筒缺口折流向上套筒缺口折流向上,进入传热管束区进入传热管束区,沿管间流道向上吸收沿管间流道向上吸收一次一次侧的热量侧的热量,被加热至沸腾被加热至沸腾,产生蒸汽；产生蒸汽；汽水混合物离开传热管束后先进入汽水混合物离开传热管束后先进入第一级汽水分离器第一级汽水分离器,由此分由此分离出大部分水分离出大部分水分,再进入由人字形板组成的再进入由人字形板组成的第二级汽水分离器第二级汽水分离器。分离出的水向下经分离出的水向下经疏水管疏水管,与其他再循环水混合。经二次分离与其他再循环水混合。经二次分离的蒸汽湿度降至的蒸汽湿度降至0.25%0.25%以下以下,经出口管送往汽轮机。经出口管送往汽轮机。1)1)工质流程工质流程lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类1)1)工质流程工质流程表表3-6 59/19 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参数参数数值数值结构形式结构形式U U 形管自然循环式形管自然循环式一次侧设计压力一次侧设计压力/MPa/MPa17.23一次侧设计温度一次侧设计温度/343二次侧设计压力二次侧设计压力/MPa/MPa8.3传热管材料传热管材料Inconel-690Inconel-690传热管尺寸传热管尺寸19.05 mm1.09 mm19.05 mm1.09 mm传热管数目传热管数目4474 4474 根根传热面积传热面积/m2/m254355435上筒体外径上筒体外径/m/m4.484.48总高总高(m)(m)20.820.8lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类2)管板锻造材料锻造材料：低合金高强度钢。：低合金高强度钢。管板厚度管板厚度：达：达500 mm 500 mm 700 mm700 mm；材料要求：材料要求：具有优良的塑韧性及淬透性。具有优良的塑韧性及淬透性。深钻孔深钻孔：管孔达近万个管孔达近万个,对孔径公差、节距公差、形位公差及对孔径公差、节距公差、形位公差及管孔光洁度都要求很高。管孔光洁度都要求很高。哈锅攻克核电蒸汽发生器管哈锅攻克核电蒸汽发生器管板钻孔难关板钻孔难关 http:/ 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(海阳核电工程海阳核电工程1#1#机组蒸汽发生器管板开始钻孔机组蒸汽发生器管板开始钻孔http:/ http:/ 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类2)2)管板管板管板二次侧表面附近,是发生传热管腐蚀最严重的区域之一；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；现代蒸汽发生器一般采用管板全长度涨管工艺加端部密封焊接,由此来保证管子与管板之间的密封性,消除管子与管板的间隙；管板上表面水平地装设有两根多孔的管道供连续排污用。lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(下封头是蒸汽发生器中承受压差最大的部件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。通常呈半球形。由于表面开有由于表面开有4 4 个大孔个大孔,应力状态十分复杂应力状态十分复杂,通常采用冲压成通常采用冲压成型制造型制造,技术难度大技术难度大;若采用低合金钢铸造若采用低合金钢铸造,工艺较简单工艺较简单,须严格控制铸件质量。须严格控制铸件质量。3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类3)3)下封头下封头lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器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。3.3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类3)3)下封头下封头CPR1000蒸汽发生器水室封头锻件蒸汽发生器水室封头锻件http:/ 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(核电厂系统与设备-3核电厂系统与设备-33.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类4)4)管束组件管束组件管束呈正方形排列的倒管束呈正方形排列的倒U U 形管。形管。管束直段分布有若干块支撑板管束直段分布有若干块支撑板,用以保持管子之间的间距。用以保持管子之间的间距。在在U U 形管的顶部弯曲段有防振杆防止管子振动。形管的顶部弯曲段有防振杆防止管子振动。支撑板结构的设计上支撑板结构的设计上,应考虑二次侧流体的通过能力、流体应考虑二次侧流体的通过能力、流体的流动阻力的流动阻力,限制流动引起的振动及管限制流动引起的振动及管-孔间隙中的化学物质孔间隙中的化学物质的浓缩。的浓缩。lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类4)4)管束组件管束组件图图3.31 3.31 支撑板四叶梅花形孔支撑板四叶梅花形孔lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类4)4)管束组件管束组件Sandvik Opens the worlds Largest Mill Dedicated for Steam Generator Tubinghttp:/ 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类4)4)管束组件管束组件三门核电2号机组1号蒸汽发生器传热管穿管工作完成 http:/ 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类4)4)管束组件管束组件三门核电2号机组1号蒸汽发生器传热管穿管工作完成 http:/ 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类5)5)筒体组件筒体组件蒸汽发生器筒体组件包括上封头、上筒体、下筒体、锥形蒸汽发生器筒体组件包括上封头、上筒体、下筒体、锥形过渡段等。过渡段等。上封头呈椭球形上封头呈椭球形,蒸汽出口管嘴中有若干蒸汽出口管嘴中有若干文丘里管文丘里管组成的限组成的限流器流器,用来限制主蒸汽管道破裂时的蒸汽流量用来限制主蒸汽管道破裂时的蒸汽流量,防止事故时防止事故时对一次侧的过度冷却对一次侧的过度冷却,以避免反应堆在紧急停堆后重返临界。以避免反应堆在紧急停堆后重返临界。上筒体设有给水管嘴并与给水环相连。上筒体还设有入孔上筒体设有给水管嘴并与给水环相连。上筒体还设有入孔,必要时可以进入更换干燥器。必要时可以进入更换干燥器。下筒体在靠近管板处设有若干检查孔下筒体在靠近管板处设有若干检查孔,以便检查该区域内以便检查该区域内的传热管表面和管板二次侧表面。必要时可用高压水冲洗管的传热管表面和管板二次侧表面。必要时可用高压水冲洗管板上表面的淤渣。板上表面的淤渣。lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(文丘里效应文丘里效应：也称文氏效应。这种现象以其发现者，意大利物理学家文丘里（Giovanni Battista Venturi）命名。这种效应是指在高速流动的气体附近会产生低压，从而产生吸附作用。利用这种效应可以制作出文丘里管丘里管。当气体或液体在文丘里管流动，在管道最窄处动态压力（速度头）达到最大，静态压力达到最小文丘里效应：也称文氏效应。这种现象以其发现者，意大利物理学家核电厂系统与设备-33.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类5)5)筒体组件筒体组件海阳核电1号机组蒸发器A上筒体与下筒体组焊完成（韩国斗山重工2011-9-14）http:/ 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类5)5)筒体组件筒体组件海阳核电2号机组蒸汽发生器A筒体组件步入最终制造阶段 http:/ lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类6)6)二次侧流量分配装置二次侧流量分配装置给水环的位置稍低于第一级汽水分离器给水环的位置稍低于第一级汽水分离器,运行时它淹没在水运行时它淹没在水面以下。面以下。给水经焊接在环管上的倒给水经焊接在环管上的倒J 形管分配到下降通道。采用这种形管分配到下降通道。采用这种焊有倒焊有倒J 形管的给水分配环是为了防止水排空。形管的给水分配环是为了防止水排空。早期的蒸汽发生器给水环采用给水环底部打孔的形式早期的蒸汽发生器给水环采用给水环底部打孔的形式,当水当水位降至给水环以下时位降至给水环以下时,给水环中充满蒸汽。给水环中充满蒸汽。给水再次进入时给水再次进入时,过过冷水使蒸汽迅速凝结冷水使蒸汽迅速凝结,造成局部真空造成局部真空,给水涌入这一空间给水涌入这一空间,给水给水环和给水管路产生很大的动载荷环和给水管路产生很大的动载荷,这就是水锤现象。采用倒这就是水锤现象。采用倒J 形管的给水分配环减少了给水环发生形管的给水分配环减少了给水环发生水锤水锤现象的可能。现象的可能。给水环上倒给水环上倒J 形管沿周边是不均匀分布的。形管沿周边是不均匀分布的。lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(有压力管路中，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵机组有压力管路中，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵机组突然停车）使突然停车）使水的流速突然发生变化水的流速突然发生变化，从而，从而引起压强急剧升高和引起压强急剧升高和降低的交替变化降低的交替变化，这种水力现象称为水击或水锤。，这种水力现象称为水击或水锤。因开泵、停泵、开关闸阀过于快速，使水的速度发生急剧变化，因开泵、停泵、开关闸阀过于快速，使水的速度发生急剧变化，特别是突然停泵引起水锤，可以破坏管道、水泵、阀门、并引特别是突然停泵引起水锤，可以破坏管道、水泵、阀门、并引起水泵反转，管网压力降低等。起水泵反转，管网压力降低等。水锤效应有极大的破坏性：由于水锤的产生，使得管道中压力水锤效应有极大的破坏性：由于水锤的产生，使得管道中压力急剧增大至超过正常压力的几倍甚至十几倍，其危害很大，会急剧增大至超过正常压力的几倍甚至十几倍，其危害很大，会引起管道的破裂，影响生产和生活。引起管道的破裂，影响生产和生活。压强过高，将引起管子的压强过高，将引起管子的破裂，反之，压强过低又会导致管子的瘪塌，还会损坏阀门和破裂，反之，压强过低又会导致管子的瘪塌，还会损坏阀门和固定件。固定件。水锤现象：水锤形成原因及危害：有压力管路中，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵机组突然核电厂系统与设备-33.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类6)6)二次侧流量分配装置二次侧流量分配装置大亚湾核电厂的蒸汽发生器给水环大亚湾核电厂的蒸汽发生器给水环,80%的给水流向热侧的给水流向热侧,20%的给水流向冷侧的给水流向冷侧。这种布置使蒸发器两侧的含汽率大致。这种布置使蒸发器两侧的含汽率大致相等相等,从而避免两侧之间发生热虹吸现象。从而避免两侧之间发生热虹吸现象。在管束下部略高于管板处在管束下部略高于管板处,有一块流量分配板。板上钻的管有一块流量分配板。板上钻的管孔比传热管的直径大孔比传热管的直径大,在中心处钻一大孔用于分配流量。在中心处钻一大孔用于分配流量。流量分配板与流量分配板与U 形管束中间设置的挡块相结合形管束中间设置的挡块相结合,保证在平面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。上给水分布大致均匀并以足够大的流速冲刷管板表面。lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类7)7)汽水分离装置汽水分离装置蒸汽发生器的上部设有两级汽水分离器。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旋叶式分离器器,除掉大部分水分除掉大部分水分,然后进入第二级然后进入第二级(人字形板式干燥器人字形板式干燥器)分离器进一步除湿。分离器进一步除湿。lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类7)7)汽水分离装置汽水分离装置旋叶式分离器图3.363.36具有切向疏水口的旋叶式分离器内筒内筒外筒外筒疏水孔疏水孔lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器汽水混合物汽水混合物汽柱汽柱环状水层环状水层3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类7)7)汽水分离装置汽水分离装置分离筒内装有一组固定的螺旋叶片。分离筒内装有一组固定的螺旋叶片。当汽水混合物流过时当汽水混合物流过时,由直线运动变为由直线运动变为螺旋线运动螺旋线运动,由于离心由于离心力作用使力作用使汽水分离汽水分离,在在中心形成汽柱中心形成汽柱而在而在筒壁形成环状水层筒壁形成环状水层。水沿壁面螺旋上升至阻挡器水沿壁面螺旋上升至阻挡器,然后折返流经分离筒与外套筒构然后折返流经分离筒与外套筒构成的疏水通道而进入水空间。成的疏水通道而进入水空间。当出口管内径与汽水两相充分分层时的蒸汽柱大致相同时当出口管内径与汽水两相充分分层时的蒸汽柱大致相同时,能能取得良好的分离效果。取得良好的分离效果。旋叶式分离器lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(从分离器出来的蒸汽通过从分离器出来的蒸汽通过人人字形干燥器字形干燥器（细分离器）。（细分离器）。经干燥后有了一定干度的饱经干燥后有了一定干度的饱和蒸汽（其额定湿度为和蒸汽（其额定湿度为0.25%）汇集于顶部，从蒸）汇集于顶部，从蒸汽出口管引出，经二回路主汽出口管引出，经二回路主蒸汽管通往汽轮机。蒸汽管通往汽轮机。3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类7)7)汽水分离装置汽水分离装置旋叶式分离器lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器从分离器出来的蒸汽通过人字形干燥器（细分离器）。3.4 蒸汽3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类7)7)汽水分离装置汽水分离装置带钩波纹板分离器lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器水滴水滴水滴水滴干饱和蒸汽干饱和蒸汽汽水混合物汽水混合物3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类7)7)汽水分离装置汽水分离装置汽水混合物在波纹板间流动过程中多次改变流动方向汽水混合物在波纹板间流动过程中多次改变流动方向,从而从而使夹带的使夹带的小水滴小水滴被分离出来。被分离出来。波纹板上的波纹板上的多道挡水沟多道挡水沟收集板面水膜并捕集蒸汽流中的水滴收集板面水膜并捕集蒸汽流中的水滴,分离出的水汇集后沿分离出的水汇集后沿凹槽流入疏水凹槽流入疏水装置。装置。带钩波纹板分离器lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类7)7)汽水分离装置汽水分离装置A)出口的蒸汽湿度出口的蒸汽湿度汽水分离器的主要性能指标欧美各国规定欧美各国规定,自然循环蒸汽发生器的蒸汽湿度为自然循环蒸汽发生器的蒸汽湿度为0.25%。干度：干度：湿蒸汽中所含干蒸汽的质量百分比称干度，也称质量湿蒸汽中所含干蒸汽的质量百分比称干度，也称质量含汽率，用含汽率，用x表示表示.lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类7)7)汽水分离装置汽水分离装置B)分离器的阻力分离器的阻力汽水分离器的主要性能指标在蒸汽发生器二次侧自然循环的总压降中在蒸汽发生器二次侧自然循环的总压降中,分离器的阻力占有分离器的阻力占有重要份额。重要份额。C)单位面积的蒸汽负荷单位面积的蒸汽负荷提高单位面积的蒸汽负荷意味着减小蒸汽发生器上筒体的直提高单位面积的蒸汽负荷意味着减小蒸汽发生器上筒体的直径。这是决定分离器尺寸的重要指标径。这是决定分离器尺寸的重要指标,目前已达到目前已达到100 kg/100 kg/(m(m2 2 s)s)以上的水平。以上的水平。lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类7)7)汽水分离装置汽水分离装置D)蒸汽下携带量蒸汽下携带量汽水分离器的主要性能指标蒸汽下携带量定义为蒸汽下携带量定义为一次分离后疏水中所含蒸汽的重量百分一次分离后疏水中所含蒸汽的重量百分数数。正常运行时。正常运行时,此值应小于此值应小于1%。内筒内筒外筒外筒疏水孔疏水孔蒸汽蒸汽lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器蒸汽蒸汽水水3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类7)7)汽水分离装置汽水分离装置D)蒸汽下携带量汽水分离器的主要性能指标在分离过程中在分离过程中,少量蒸汽难免会被疏水卷入而进入再循环。少量蒸汽难免会被疏水卷入而进入再循环。被夹带的蒸汽可能使水位发生波动被夹带的蒸汽可能使水位发生波动,蒸汽进入下降通道影响蒸汽进入下降通道影响水循环等。因此水循环等。因此,分离器的疏水结构应能防止蒸汽回流。分离器的疏水结构应能防止蒸汽回流。lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类8)8)蒸汽发生器的预热器蒸汽发生器的预热器作用：作用：图图3.34 蒸汽发生器的预热器蒸汽发生器的预热器在在U 形管束一回路侧出口布置了形管束一回路侧出口布置了一一体化预热器体化预热器。在预热器中装有在预热器中装有横隔板横隔板,使工质横使工质横向冲刷管束。向冲刷管束。部分给水由下部筒体进入预热器部分给水由下部筒体进入预热器,在在预热区预热区被加热至接近饱和温度。被加热至接近饱和温度。充分利用一次侧出口区的传热面，充分利用一次侧出口区的传热面，提高二次侧的温度和压力提高二次侧的温度和压力lA 立式自然循环U 形管蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类lB 卧式U 形管自然循环蒸汽发生器1)1)结构结构奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢,管子内表面进行电化学抛光管子内表面进行电化学抛光,外表面进行研磨外表面进行研磨,提高管材的抗提高管材的抗腐蚀能力。腐蚀能力。水平放置的单壳体结构水平放置的单壳体结构圆柱形筒体、封头圆柱形筒体、封头2)2)壳体组成壳体组成上部为上部为汽水分离器汽水分离器,下部为淹没在水面以下的下部为淹没在水面以下的U 形管加热形管加热区。区。3)3)壳体分区壳体分区4 4）传热管束材料要求）传热管束材料要求3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类5)5)结构结构干度控制：干度控制：设置在汽空间的设置在汽空间的百叶窗式汽水分离器百叶窗式汽水分离器用来提高蒸汽干用来提高蒸汽干度。度。汽流稳定性控制：汽流稳定性控制：在百叶窗汽水分离器的上方装备有在百叶窗汽水分离器的上方装备有集汽顶板集汽顶板。它是一块多孔隔板它是一块多孔隔板,用来使流向蒸汽母管的汽流变得用来使流向蒸汽母管的汽流变得均匀、稳定均匀、稳定。水质控制：水质控制：壳体最低点设有连续壳体最低点设有连续排污管排污管。lB 卧式U 形管自然循环蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(核电厂系统与设备-33.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类1)1)结构结构图图3.40俄罗斯的卧式蒸汽发生器俄罗斯的卧式蒸汽发生器lB 卧式U 形管自然循环蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类6)6)优点优点A 没有没有水平管板水平管板,取而代之的是立式取而代之的是立式圆柱形连箱圆柱形连箱。在连箱。在连箱表面不会形成滞流区。传热管根部具有一定的流速表面不会形成滞流区。传热管根部具有一定的流速,杂质不杂质不会在这里沉积和浓缩会在这里沉积和浓缩,可避免传热管与联箱结合部位的可避免传热管与联箱结合部位的腐蚀腐蚀破裂破裂。B 具有较大的蒸汽空间具有较大的蒸汽空间,单位蒸发面的负荷单位蒸发面的负荷较立式蒸汽发较立式蒸汽发生器的生器的小小,因而采用较因而采用较简单的汽水分离装置简单的汽水分离装置就能保证蒸汽质就能保证蒸汽质量满足标准。量满足标准。卧式安放卧式安放,不便于在安全壳内布置不便于在安全壳内布置7)7)缺点缺点lB 卧式U 形管自然循环蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类8)8)改进改进采用较小直径的传热管使受热面积增加采用较小直径的传热管使受热面积增加,联箱内腔结构改进以便联箱内腔结构改进以便允许修理和更换有缺陷的传热管。允许修理和更换有缺陷的传热管。新型大功率蒸汽发生器蒸发量为新型大功率蒸汽发生器蒸发量为1470 t/h,1470 t/h,壳体直径为壳体直径为4.4 4.4 m,m,长长14.5 m,14.5 m,传热管尺寸传热管尺寸16 mm1.5 mm,16 mm1.5 mm,共有传热管共有传热管9157 9157 根。根。lB 卧式U 形管自然循环蒸汽发生器3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(Stereometric scheme of primary cooling circuit VVER-1000 http:/en.wikipedia.org/wiki/VVERStereometric scheme of primary3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类lC 直流式蒸汽发生器1)1)特点特点产生微过热的蒸汽产生微过热的蒸汽,利于提高汽轮机工作的利于提高汽轮机工作的可靠性可靠性和提高和提高循环热效率循环热效率;二次侧工质的流动靠二次侧工质的流动靠强迫循环强迫循环；管内直流蒸汽发生器：二次侧工质在传热管内流动管内直流蒸汽发生器：二次侧工质在传热管内流动,（核动力（核动力舰船）舰船）管外直流蒸汽发生器：即二次侧工质在传热管之间流动（压水管外直流蒸汽发生器：即二次侧工质在传热管之间流动（压水堆核电厂）堆核电厂）2)2)分类分类3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类lC 直流式蒸汽发生器3)3)美国美国B&W B&W 公司的直流蒸汽发生器公司的直流蒸汽发生器问题：问题：管束与筒体热膨胀差的补偿。管束与筒体热膨胀差的补偿。解决方法：解决方法：（过热蒸汽加热筒体）过热蒸汽加热筒体）将过热蒸汽引到管束套筒与外筒体将过热蒸汽引到管束套筒与外筒体之间之间,并向下流动并向下流动,适当选择蒸汽出适当选择蒸汽出口位置口位置,即可使管束与筒体的热膨即可使管束与筒体的热膨胀差达到允许水平。胀差达到允许水平。3.4 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.23.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3)(3)蒸汽发生器的分类蒸汽发生器的分类lC 直流式蒸汽发生器http:/ 蒸汽发生器3.4.2蒸汽发生器的典型结构和工质流程(3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.33.4.3蒸汽发生器的传热计算蒸汽发生器的传热计算(1)(1)概述概述l略，此部分不做考试要求(2)(2)一回路侧的对流传热计算一回路侧的对流传热计算(3)(3)管壁热阻和污垢热阻管壁热阻和污垢热阻(4)(4)二次侧的对流传热计算二次侧的对流传热计算3.4 蒸汽发生器3.4.3蒸汽发生器的传热计算(1)概述略3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.43.4.4蒸汽发生器的水力计算蒸汽发生器的水力计算(1)(1)自然循环和循环倍率自然循环和循环倍率自然循环是指在自然循环是指在闭合回路内依靠流体的密度闭合回路内依靠流体的密度差所产生的驱动头而实现的循环差所产生的驱动头而实现的循环。l(A)自然循环自然循环循环回路由下降通道、上升通道和连接它循环回路由下降通道、上升通道和连接它们的管束套筒缺口及汽水分离器组成。们的管束套筒缺口及汽水分离器组成。l(B)循环回路循环回路图3.44 蒸汽发生器的基本循环回路1 汽水分离器;2简体;3套筒;4 上升通道;5 下降通道点击此处观看“蒸汽发生器工作原理”3.4 蒸汽发生器3.4.4蒸汽发生器的水力计算(1)自然循3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.43.4.4蒸汽发生器的水力计算蒸汽发生器的水力计算(1)(1)自然循环和循环倍率自然循环和循环倍率上升通道上升通道汽水混合物汽水混合物的的质量流量质量流量与与蒸汽蒸汽的质量流量之比。的质量流量之比。l(C)循环倍率循环倍率l(D)循环倍率的影响循环倍率的影响对于传热管的腐蚀、流动稳定性、传热特性及分离器工作特对于传热管的腐蚀、流动稳定性、传热特性及分离器工作特性等都有重要影响。一般认为，在设计状态时循环倍率应大性等都有重要影响。一般认为，在设计状态时循环倍率应大于于44.5，3.4 蒸汽发生器3.4.4蒸汽发生器的水力计算(1)自然循3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.43.4.4蒸汽发生器的水力计算蒸汽发生器的水力计算(1)(1)自然循环和循环倍率自然循环和循环倍率l(C)循环倍率的主要考虑的因素循环倍率的主要考虑的因素传热要求传热要求：循环倍率低循环倍率低，意味着管束出口区，意味着管束出口区含汽量大含汽量大，空泡，空泡份额高，因而传热差。为了保证管壁润湿，特别是防止局部份额高，因而传热差。为了保证管壁润湿，特别是防止局部区域出现缺液或干涸，一般要求管束出口处的蒸汽含量不超区域出现缺液或干涸，一般要求管束出口处的蒸汽含量不超过过20%25%，相当于循环倍率大于，相当于循环倍率大于4。流动稳定性流动稳定性：循环倍率低可能导致流动不稳定，使循环倍率低可能导致流动不稳定，使流动产生流动产生振荡振荡，从而使传热管束的部分表面周期性地露出，从而使传热管束的部分表面周期性地露出,这种流动振这种流动振荡现象使传热能力下降，当流动振荡的幅度足够大时，就可荡现象使传热能力下降，当流动振荡的幅度足够大时，就可能引起水和蒸汽流量的大幅度波动。经验证明，只要使管束能引起水和蒸汽流量的大幅度波动。经验证明，只要使管束区的蒸汽含量保持在较低的值或由此相应地把区的蒸汽含量保持在较低的值或由此相应地把循环倍率保持循环倍率保持在较高的水平，就能使流动达到稳定在较高的水平，就能使流动达到稳定。3.4 蒸汽发生器3.4.4蒸汽发生器的水力计算(1)自然循3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.43.4.4蒸汽发生器的水力计算蒸汽发生器的水力计算(2)(2)水循环计算水循环计算l略，此部分不做考试要求3.4 蒸汽发生器3.4.4蒸汽发生器的水力计算(2)水循环3.4 3.4 蒸汽发生器蒸汽发生器3.4.53.4.5蒸汽发生器的数学模型蒸汽发生器的数学模型(1)(1)一侧回路一侧回路l略，此部分不做考试要求(2)(2)二侧回路二侧回路3.4 蒸汽发生器3.4.5蒸汽发生器的数学模型(1)一侧回课后作业课后作业l1 主泵的扬程l2 水锤现象l3 气蚀l4 干度lNRClSGlRCPlPWRlBWRlRPVlRCS一 名词解释：二 请写出核电厂系统与设备中英文缩略词的英文全称和中文全称：课后作业1 主泵的扬程NRC一 名词解释：二 请写出核电课后作业课后作业l1反应堆冷却剂系统(一回路系统)功能l2 压水堆本体由哪些主要设备组成l3 压水反应堆有哪两种燃料元件排列方式l4 什么是黑棒和灰棒l5 反应堆压力容器有哪些基本参数l6 控制棒驱动机构作用l7 主泵的作用l8 轴封泵由哪三部分组成l9（电机）防逆转装置的作用l10 压水堆核电厂使用较广泛的3 种SG l11 立式自然循环U 形管蒸汽发生器由哪几部分组成l12 稳压器压力控制原理l13 蒸汽发生器的作用课后作业1反应堆冷却剂系统(一回路系统)功能