核电蒸汽发生器-课件
核电站蒸汽发生器简介
福清核电工程蒸汽发生器设备监造技术培训教材苏州热工研究院有限公司目录第一章蒸汽发生器设备概述第二章蒸汽发生器材料采购第三章蒸汽发生器材料采购监造第四章蒸汽发生器的制造第五章蒸汽发生器焊接过程的监造第六章蒸汽发生器监造重点第七章蒸汽发生器监造的监督计划第一章蒸汽发生器设备概述1、蒸汽发生器设备简述核电站蒸汽发生器（简称SG）主要功能是作为热交换设备将一回路冷却剂中的热量传给二回路给水，使其产生饱和蒸汽供给二回路的动力装置。
1000MW核电机组有三个环路，每个环路装有一台蒸汽发生器，每台容量是按照满功率的三分之一的反应堆热功率设计。
蒸汽发生器是连接一回路与二回路的设备，在一、二回路之间构成防止放射性外泄的第二道屏障。
由于水受辐照后活化以及少量燃料包壳可能破损泄漏，流经堆芯的一回路冷却剂具有放射性，而压水堆核电站二回路设备不受到放射性污染，因此蒸汽发生器管板和倒置的U型管是反应堆冷却剂压力边界的组成部分，属于第二道放射性防护屏障之一。
蒸发器中的冷却剂压力边界的组成部分的部件安全等级1级，二次侧部件的安全等级是2级、抗震等级1I、质保等级1级、设计等级1级；每台核电机组有三台蒸汽发生器。
下图是1000MW核电站核岛主设备布置示意图。
核岛主设备连接示意图2 蒸汽发生器工作原理在大亚湾核电站、岭澳核电站均采用立式、自然循环、U型管式蒸汽发生器，其结构如上图。
从反应堆流出的冷却剂经一回路热管段由蒸汽发生器的下封头的进口接近进入水室，然后在倒U型管束内流动，倒U型管的外表面与二回路给水接触，传热给二回路水，并使其汽化，完成一、二回路间的热交换。
一回路冷却剂携带的热量传给二回路后，温度降低，再经过过下封头的出口水室和出口接管，流向一回路的过度管道然后进入主泵的吸入口。
二回路的给水由蒸汽发生器的给水接管进入给水环管，通过环管上的一组倒J形管进入下筒体与管束套筒之间的环状空间（即下降通道），与汽水分离器分离出的水混合后向下流动，直至底部管板，然后转向，沿着倒U型管束的管外（即上升通道）向上流动，被传热管内流动的一回路冷却剂加热，一部分水蒸发成蒸汽。
第三章《核电厂蒸汽循环的热效率和效率 》教学课件PPT
17
三、给水泵 取水泵为控制体积，能量方程 PB qm (h2 h1) qQ 平衡方程
I PB qm (ex,H,2 ex,H,1) Ex,Q
效率
ex
qmex,H 2 PB qmex,H1
通常水泵运行时可以 假定为绝热过程
PB qm (h2 h1)
I PB qm (ex,H,2 ex,H,1)
汽轮机内蒸汽理论功
大功率汽轮机0.85～0.92； 核电厂汽轮机稍小
h2.act h2 (1T )(h1 h2 ) h2 (1T )h0
10
●图示的汽轮机系统，忽略管道损失，能量方程
wT,net h1 (12 4 5 )h6 2h2 3h3 4h4 5h5 7h7 8h8 (12 4 5 7 8 )h9 q
18
【例3-3】大亚湾核电厂二回路的给水泵由给水泵汽轮机带动，
每台给水泵在额定输出功率时流量为1467.95kg/s。进入给水泵水 的焓694.8kJ/kg，温度164.3℃，经过水泵后水的焓为704.1kJ/kg， 温度165.6℃，水泵的功率13712kW，假定T0=298K，p0=0.1MPa，
11
★ ex1
ex2
e w e ex ,T
T,act
x1
x2act
It ex1 ex2 wT,net
12
I ex,H1 (1 2 4 5 )ex,H 6 e2 x,H 2 e4 x,H 4 e5 x,H 5 7ex,H 7 e8 x,H 8 (1 2 4 5 7 8 )ex,H 9 ex,W ex,Q
1 h2 h3 h1 h4
忽略水泵功
wnet wt,T wC h1 h2
ex ,T
qm1 (ex1
《蒸汽发生器》课件
环保标准与排放控制
环保标准
了解并遵守国家和地方的环保法规及标准，确保蒸汽发生器的运行符合相关要 求。
排放控制
采取有效的排放控制措施，降低蒸汽发生器运行过程中产生的污染物排放，如 安装尾气处理装置等。
节能减排技术与应用
节能技术
采用先进的节能技术，如余热回收、智能控制等，降低蒸汽 发生器的能耗。
减排实践
《蒸汽发生器》PPT课件
目 录
• 蒸汽发生器概述 • 蒸汽发生器的设计与制造 • 蒸汽发生器的操作与维护 • 蒸汽发生器的能效与环保 • 蒸汽发生器的市场与发展趋势
01
蒸汽发生器概述
定义与工作原理
定义
蒸汽发生器是一种将水加热至沸 腾并产生蒸汽的设备，广泛应用 于工业、商业和家庭领域。
工作原理
蒸汽发生器通过电热元件或燃气 燃烧将水加热至沸腾，产生蒸汽 。蒸汽可用于各种应用，如供暖 、烘干、清洁等。
日常维护与保养
清洁与保养
定期对蒸汽发生器进行清洁和保 养，包括清洗水箱、清理加热器
等。
检查与更换
定期检查蒸汽发生器的各个部件， 如发现损坏或老化，应及时更换。
记录与报告
对蒸汽发生器的运行状态和维修情 况进行记录，发现问题及时报告。
常见故障与排除方法
水位异常
如果水位过高或过低，应 检查水源连接和水箱是否 正常。
03
蒸汽发生器的操作与 维护
安全操作规程
01
02
03
启动前检查
确保蒸汽发生器在启动前 已经进行了全面的检查， 包括电源连接、水源连接 、管道连接等。
操作步骤
按照规定的步骤进行操作 ，包括开启电源、加水、 加热、产生蒸汽等。
注意事项
核电站主蒸汽系统PPT文档38页
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
核电站主蒸汽系统
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
核电站中的蒸汽发生器原理
核电站中的蒸汽发生器原理核电站是一种利用核能产生电能的设备，其中蒸汽发生器是核电站的重要组成部分之一。
蒸汽发生器在核能转化为电能的过程中起到关键的作用。
本文将探讨核电站中蒸汽发生器的原理和工作机制。
一、蒸汽发生器的定义和作用蒸汽发生器是将核反应堆中释放出的热量转化为蒸汽的装置。
它通过核反应堆内的燃料棒释放的热能，加热循环中的水，使其蒸发为高温高压的蒸汽，从而驱动涡轮发电机组产生电能。
蒸汽发生器在核电站中起到引导热量、提供蒸汽、保护核反应堆的作用。
它将热量从燃料棒传递给循环中的水，使水蒸发为高温高压的蒸汽。
蒸汽发生器的安全性和效率对核电站的运行至关重要。
二、蒸汽发生器的工作原理蒸汽发生器可以分为热交换器和蒸汽发生器两个部分。
热交换器主要负责将核反应堆中的热量转移到蒸汽发生器中的循环水上，蒸汽发生器则将循环水加热并转化为蒸汽。
蒸汽发生器的工作原理是通过核反应堆中的燃料棒释放的热能将主回路内的循环水加热，使其沸腾产生蒸汽。
具体的工作步骤如下：1. 循环水进入蒸汽发生器，通过主回路中的泵进行循环。
主回路中的循环水温度较低，在进入蒸汽发生器之前，循环水首先经过热交换器，与核反应堆中的高温冷却剂进行热交换。
2. 经过热交换器后，循环水的温度升高，进入蒸汽发生器。
蒸汽发生器内部分为两个部分：上部是蒸发器，下部是水冷器。
3. 上部的蒸发器部分与核反应堆的冷却剂直接接触，核反应堆通过传热表面将热量传递给循环水，使其蒸发为蒸汽。
蒸汽通过上部的蒸发器部分上升，进入涡轮发电机组产生电能。
4. 下部的水冷器部分则起到冷却蒸汽的作用。
蒸汽在涡轮中放出部分热量，并冷却为水，然后重新进入核反应堆进行循环。
通过以上的工作原理，蒸汽发生器将核反应堆中的热量高效地转化为蒸汽，驱动涡轮发电机组产生电能。
三、蒸汽发生器的特点及安全性保障蒸汽发生器具有以下几个特点：1. 高热效率：蒸汽发生器能够高效地将核能转化为蒸汽，使核电站的能源利用率更高。
HTR-PM学习课件07-蒸汽发生器原理(已修改)(已标审)
年份
1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980
历年来发生的管子缺陷
反应堆
调查堆数 有缺陷堆数 缺陷堆 %
调查管数
34
19
56
337808
36
13
36
364691
48
11
23
553883
59
25
42
764566
62
22
35
805376
68
25
37
蒸汽发生器
制作人：李召 华能山东石岛湾核电有限公司
运行部
第1章 绪论
1.1 蒸汽发生器在核电站中的职能 1.2压水堆核电站蒸汽发生器的分类
和基本技术特点 1.3蒸汽发生器的传热 1.4自然循环的流体力学 1.5 汽水分离器
1.1 蒸汽发生器在核电站中的职能
蒸汽发生器是将反应堆产生的热量传递给二次侧 , 产生蒸汽， 驱动汽机发电。与此同时。蒸汽发生器的传热管是一、二次侧 介质的隔离屏障，蒸汽发生器的传热管破损还可能造成放射性 物质泄漏 , 因而对核电厂安全构成了威胁。蒸汽发生器的安全 可靠 , 与核电厂的经济性和安全性密切相关。
U形管自然循环式 17.2MPa 343℃ 8.3MPa
Inconel—600/690 Ф17.46×1.0mm
5646根 5110m2 20.6m
4.5m 314t 383t
1.2.1.2 卧式自然循环蒸汽发生器
苏联的卧式蒸汽发生器为水平放置的单筒体结构 , 位于筒体下部的水平 U 形管固定在两 个立式圆柱形联 箱上。在联箱表面不会形成滞流区。传热管根部具有一 定流速 ,泥渣不会在这里沉积和浓缩。传热管束采用奥 氏体不锈钢，管子内表面进行电化学抛光 , 外表面进行 研磨，以提高管材的抗腐蚀能力。二回路水化学处理也 有独特工艺并与传热管材相匹配，防止了氯离子应力腐 蚀和其他类型的腐蚀。经核电厂长期考验 , 卧式蒸汽发 生器具有良好的运行记录 , 很少发生传热管破损事故。
第三讲 蒸汽发生器
类别 自然循环 强迫循环
放置 立式 卧式 立式
传热管 蒸汽
生产厂家或国家
U型管
饱和汽
美国西屋公司、燃烧 公司、法国、西德
U型管 饱和汽 俄罗斯
直管 微过热汽 美国B&W公司
➢蒸汽发生器对于核电厂的安全运行十分重要。
➢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 电厂的非计划停堆次数中约有四分之一是因有关蒸汽发 生器问题造成的。
第三讲 蒸汽发生器
中国自主化百万千瓦级蒸汽发生器顺利吊装
2008年08月29日，深圳岭澳核电站二期一号机组，CPR1000
← 左图为工人们为蒸汽发生 器作牵引固定工作。
右图为蒸汽发生器正被吊装→ 到龙门架二十米平台。
作用：
1、作为热交换设备， 产生蒸汽；
2、作为连接设备， 隔离一、二回路。
类型：
孔，必要时可更换干燥器）、下筒体（靠近管板处设有
若干个检查孔，以便检查该区传热管表面和管板的二次
侧表面，必要时可冲洗管板表面淤渣）以及锥形体。
➢ 注：倒J形管的数目沿筒体周边不均匀分布，使80%给水流向传热管束
的热侧（一回路冷却剂入口侧），20%给水流向冷侧。这样使两侧蒸发
量大致相等，从而避免了两侧之间的热虹吸作用。
板上。
➢管板：低合金钢锻造而成，很厚（500-700 mm，
大亚湾采用555mm）。
➢隔板（管束支撑板）：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 有7-8块（大亚湾9块）支撑板，支撑板之间用拉 杆固定。
管板
➢ 管板是一二次侧压力边界的一部分，一般选用高强度
低合金钢材制造。锻件毛胚重达50-100吨，成品直径约 为2.5-3.5米，厚约500-700毫米，属超厚锻件。一回路冷 却剂侧有9-10毫米厚的因科镍600的堆焊层。
秦山核电站蒸汽发生器系统
一、作用及设计考虑蒸汽发生器（SG）的主要作用是将一回路中水的热量传给二回路的水，使其汽化。
由于一回路水流经堆芯而带有放射性，因而蒸汽发生器与压力容器和一回路管道共同构成防止放射性外溢的第二道屏障。
在压水堆核电厂正常运行时，二回路应不受到一回路水的污染，是不具有放射性的。
压水堆核电厂蒸汽发生器是按自然循环原理运行的（图1-13）。
在这类蒸汽发生器中，保证流体的原动力是冷水柱和热水柱之间的密度差，产生的蒸汽是饱和蒸汽。
每一台饱和式蒸汽发生器按照满负荷运行时传递三分之一的反应堆热功率设计。
二、设备描述压水堆核电厂的蒸汽发生器由带有内置式汽水分离设备的立式筒体和倒置式U形管束组成，如图14。
一回路的每一个环路有一台蒸汽发生器，它是垂直布置的、自然循环的管式汽化装置。
整个装置可分为：1.给水蒸发段蒸汽发生器蒸发段的下部是由倒置的4640根倒U形管束构成。
一回路水在管内流动，二回路水在管外汽化。
这些管子焊接在585mm厚的锰-钼-镍（Mn-Mo-Ni）管板上，管板和管束承受一回路压力。
一回路水侧封头是由铸钢半球形封头构成的，在其内表面覆盖了不锈钢层，并通过焊在管板上的因科镍隔板分成两个水室（入口水室、出口水室）。
每个水室都有一个连到一回路的接管和人孔。
图 1-13 自然循环原理整个汽化装置安置在圆筒状的金属筒体内，筒体下部与管板衔接，其上部通过一个中间过渡锥体而与一个包含干燥装置的更大的金属筒体相连。
给水的入口位于该筒体的上部。
给水分配由一个环形孔管完成。
给水与干燥设备排出的水相混合，然后在由下部筒体与包围管束的圆柱形薄钢板包壳所形成的环形空间内向下流动。
在包壳下部与管板上表面之间有一个空间，在这里水加热到接近饱和温度，然后进入到管束中间，向上流动。
借助于蒸汽发生器U形管束的隔板来保持管束的间距，而在隔板之间又通过拉杆固定。
在8个抗震隔板上开有一些孔以让管子及水--蒸汽混合物通过。
此外，隔板通过一些防止管束整体振动的楔子固定在管束围板上。
核电站蒸汽发生器简介
福清核电工程蒸汽发生器设备监造技术培训教材苏州热工研究院有限公司目录第一章蒸汽发生器设备概述第二章蒸汽发生器材料采购第三章蒸汽发生器材料采购监造第四章蒸汽发生器的制造第五章蒸汽发生器焊接过程的监造第六章蒸汽发生器监造重点第七章蒸汽发生器监造的监督计划第一章蒸汽发生器设备概述1、蒸汽发生器设备简述核电站蒸汽发生器（简称SG）主要功能是作为热交换设备将一回路冷却剂中的热量传给二回路给水，使其产生饱和蒸汽供给二回路的动力装置。
1000MW核电机组有三个环路，每个环路装有一台蒸汽发生器，每台容量是按照满功率的三分之一的反应堆热功率设计。
蒸汽发生器是连接一回路与二回路的设备，在一、二回路之间构成防止放射性外泄的第二道屏障。
由于水受辐照后活化以及少量燃料包壳可能破损泄漏，流经堆芯的一回路冷却剂具有放射性，而压水堆核电站二回路设备不受到放射性污染，因此蒸汽发生器管板和倒置的U型管是反应堆冷却剂压力边界的组成部分，属于第二道放射性防护屏障之一。
蒸发器中的冷却剂压力边界的组成部分的部件安全等级1级，二次侧部件的安全等级是2级、抗震等级1I、质保等级1级、设计等级1级；每台核电机组有三台蒸汽发生器。
下图是1000MW核电站核岛主设备布置示意图。
核岛主设备连接示意图2 蒸汽发生器工作原理在大亚湾核电站、岭澳核电站均采用立式、自然循环、U型管式蒸汽发生器，其结构如上图。
从反应堆流出的冷却剂经一回路热管段由蒸汽发生器的下封头的进口接近进入水室，然后在倒U型管束内流动，倒U型管的外表面与二回路给水接触，传热给二回路水，并使其汽化，完成一、二回路间的热交换。
一回路冷却剂携带的热量传给二回路后，温度降低，再经过过下封头的出口水室和出口接管，流向一回路的过度管道然后进入主泵的吸入口。
二回路的给水由蒸汽发生器的给水接管进入给水环管，通过环管上的一组倒J形管进入下筒体与管束套筒之间的环状空间（即下降通道），与汽水分离器分离出的水混合后向下流动，直至底部管板，然后转向，沿着倒U型管束的管外（即上升通道）向上流动，被传热管内流动的一回路冷却剂加热，一部分水蒸发成蒸汽。
第五讲蒸汽发生器幻灯片
o 上筒体设有给水管咀并与给水环管相连。给
水环管上设有若干倒置J 型管。还设有两个人 孔，必要时可以进人更换干燥器。
o 下筒体在靠近管板处设有若干个检查孔，以
便检查该区域内的传热管表面和管板的二次侧 表面，在必要时可用高压水冲洗管板上表面沉 积的淤渣。
o 下封头（一回路水室）是蒸汽发生器中承
受压差最大的部件，通常呈半球形。 其应力 状态十分复杂，通常采用冲压成型制造，技 术难度大；也有的采用低合金钢铸造，工艺 较简单，但须严格控制铸件质量。
孔和流水孔结构；
Ø新的设计普遍采用四叶梅
花孔(右图)。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。
Ø抗振杆：在管束拱形部分，籍抗振杆固定以避
免运行中由于流体流动诱发震动导致管板损坏。
Ø围板：钢制围板，给水在这个围板和蒸汽发生
器外壳的内侧间与再循环水混合后向下流动， 通过围板底部与管板之间的空隙向上流而冲刷 管束。
“U”型传热管
Ø “U”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。
Ø 管径选择：
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“U”型管数量多，增 加了管板的钻孔数目。
口管咀中有若干限流器）、上筒体（设有给水 管咀并与给水环管相连）、下筒体（靠近管板 处设有若干个检查孔）以及锥形体。
Ø 一回路水室（下封头），它焊在管板上，用因
科镍隔板分割成冷却剂进、出口两个水室。
o 上封头通常为标准椭球形。蒸汽出口管咀中有
若干个由小直径文丘里管组成的限流器。用于 在主蒸汽管道破裂事故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 的冷却速率，可以防止反应堆在紧急停堆后又 重返临界。
蒸汽发生器
1 概述
实际运行表明，蒸发器的安全、可靠运行对于整个核 电厂的经济性与安全性具有着举足轻重的作用。在上 世纪70年代末，仅1977年在全部79 座运行的压水堆 电站中就有34座发生了传热管破损。我们知道蒸发器 传热管破损只能进行堵管，而堵管数目超过10%将导 致蒸汽器需整体更换，如果更换，其经济损失严重。
蒸汽发生器
核岛调试处
目录
1. 概述 2. 蒸发器分类 3. 蒸发器结构 4. 自然循环循环倍率 5. 蒸发器主要性能参数
1 概述
蒸发器是一回路与二回路 连接的枢纽，因此它既是 一回路设备，也是二回路 的设备。
同时蒸发器也是一、二回 路的屏蔽，还具有防止带 有放射性的流体进入二回 路，以保持常规岛设备不 具有放射性。
蚀 管束支撑板用不锈钢，改为梅花孔，防止管子压
陷 改用胀管工艺和U性管弯曲段热处理，消除制造
过程中的残余应力 保证二回路水质 停堆维修期间，定期清洗以消除层积的污垢 运行过程中传热管两侧压差不得大于11MPa
传热管的破损与监测
泄漏监测
制造阶段
管板对孔径、节距、形位公差及管孔壁光洁度都有很 高的要求。因此，整个蒸汽发生器的生产周期往往取 决于管板的锻造和钻孔所耗的时间
管板与一回路冷却剂接触表面堆焊有三层因科镍合金 复覆层。传热管与管板连接采用管板全深度胀管工艺 加端部密封焊接，消除管孔与传热管间隙，避免间隙 内沉积、浓缩化学物质
制造中LA2 管板
一重为恰其玛制造的管板
正在焊接传热管束（大亚湾）
3 蒸汽发生器结构
导热管与管束组件
蒸汽发生器共有4474根传热管，呈正方形栅 格组成倒U形管束
传热管选用因科镍690合金管。 一回路冷却剂在管内流动，二回路给水在管外
第二章 蒸汽发生器2
▲二回路侧 焊在给水环管上的一系列倒U型管使给水 △焊在给水环管上的一系列倒 型管使给水 沿简体周边分布。给水环管高度处， 沿简体周边分布。给水环管高度处，给水与汽 水分离器疏水相混合，流入管束围板与蒸汽发 水分离器疏水相混合， 生器筒体之间的环形通道。 生器筒体之间的环形通道。 △管束围板在传热管的直管段相应部位为圆 筒形，其下端用支承块支承。支承块的上端有 筒形，其下端用支承块支承。 销钉， 销钉，避免管束围板与蒸汽发生器简体之间转 管束围板下端与管板上表面间留有空隙， 动。管束围板下端与管板上表面间留有空隙， 供已加热至接近饱和温度的水通过进入管束。 供已加热至接近饱和温度的水通过进入管束。 在管束下部，高于管板处， △在管束下部，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， 配板，板上钻的管孔比传热管的直径大，用于 分配流量，在中心处钻一大孔。 分配流量，在中心处钻一大孔。流量分配板还 形管束中间的管通道挡块相结合， 与U形管束中间的管通道挡块相结合，保证水 形管束中间的管通道挡块相结合 以足够的速度有效地冲刷管板表面， 以足够的速度有效地冲刷管板表面，以避免二 回路侧腐蚀产物的聚积。 回路侧腐蚀产物的聚积。
6
17.23 343 15.5
压降，MPa
反应堆冷却剂容积
——冷态，m3 冷态， 冷态 ——热态，m3 热态， 热态 30.6 31.6 22.9 19.05 1.09 4474
水压试验压力，MPa 传热管直径，mm 传热管壁厚度，mm 传热管数目 壳侧
——设计压力，MPa 设计压力， 设计压力 ——水压试验压力，MPa 水压试验压力， 水压试验压力 ——设计温度，℃ 设计温度， 设计温度
5
▲蒸汽发生器（大亚湾）的主要设计参数 蒸汽发生器（大亚湾）
蒸汽发生器设计
n
G1 1 1700 u1 a
-5-
a---单根传热管流通截面； 1 --一回路水平均比容
2.2.3 传热计算 一回路强迫对流换热系数：
1 0.023
传热管导热热阻：
1
di
R f 0.8 Pr 0.3 38057W / m2 ℃
P7 7
u2 2 2 15961Pa 2
蒸汽发生器一回路侧沿程和局部压降之和：
P Pf Pi 178460Pa
i 1
7
2.3.2 二回路侧阻力计算： 以循环倍率 CR 3 为例计算： 2.3.2.1 下降空间阻力 下降空间流道当量直径：
De Dsi Dw0 0.176m
1000Q C 1251.1m2 q
-6-
2.2.4 管束结构设计 传热管设计根数为 1705 根（除去半圆内的 6 根用黑点表示的拉杆） 。在圆形区 域中有 12 根为拉杆， 传热管和拉杆中心均位于图中小正方形的顶点上。 排管见 [附 录 4 程序 2][附录 4 程序 3] 半圆上每一排的根数（包括拉杆） ： 67、67、67、67、67、67、67、65、65、65、63、63、61、61、61、59、57、 57、55、53、51、51、49、47、43、41、39、35、33、27、23、17、1
Re
u1' di
11
979120
u '1 —考虑堵管后的流速，通常为 1.05 u1
1 —平均壁温下的动力粘度
根据雷诺数选择紊流光滑管的尼古拉兹公式：
0.0032 0.221Re0.237 0.0117
沿程压降：
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为了确保一回路系统的密封性，“U”型传热
管和管板的连接是十分重要的问题。通常采用胀 接和焊接双重连接形式。 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 焊层的一侧再进行密封焊。
目的：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。
3、蒸汽干燥装置
二次侧水与管束接触后，在倒“U”型管束的管外
法 国 设 计 的
型 蒸 汽 发 生 器
55/19
法国55/19型蒸汽发生器的主要设计参数
型式 一次侧设计压力（MPa） 一次侧设计温度（℃） 二次侧设计压力（MPa） 传热管材料 传热管尺寸 传热管数目 传热面积（m2） 上筒体外径（m） 总高（m）
U型管自然循环式 17.23 343 8.3 Inconel-690 19.05*1.09 m m 4474根 5435 4.48 20.8
大亚湾核电站蒸汽发生器采用法国法马通公
司的55/19B 型蒸汽发生器,传热管为19.05 1.09 mm 的因科镍690TT。蒸汽量为539 kg/s, 蒸汽压力为6.75 MPa。
（二）结构
立式U型管自然循环蒸汽发生器是由
外壳—水室、管板和管束、蒸汽干燥 装臵等组成。
1、外壳—水室
o 下封头（一回路水室）是蒸汽发生器中承
受压差最大的部件，通常呈半球形。 其应力
状态十分复杂，通常采用冲压成型制造，技
术难度大；也有的采用低合金钢铸造，工艺
较简单，但须严格控制铸件质量。
2、管板和管束
管束： 因科镍管，倒 U 型排列，管子焊接在管
板上。
管板： 低 合金钢 锻造而 成 ，很 厚（ 500-700
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。
管
板
管板一般选用高强度低合金钢材制造。锻件毛
胚重达50-100吨，成品直径约为2.5-3.5米，厚 约500-700毫米，属超厚锻件。一回路冷却剂侧 有9-10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50008000个，故它的制造工艺难度很大，生产周期也 较长。
管径选择：
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“U”型管数量多， 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 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的管径约为22 mm左右。
材料选择：现代多数选用因科镍（如Inconel 690）
外壳由铁素体钢板制成。包括上封头（蒸汽出
口管咀中有若干限流器）、上筒体（设有给水
管咀并与给水环管相连）、下筒体（靠近管板
处设有若干个检查孔）以及锥形体。
一回路水室（下封头），它焊在管板上，用因
科镍隔板分割成冷却剂进、出口两个水室。
o 上封头通常为标准椭球形。蒸汽出口管咀中
有若干个由小直径文丘里管组成的限流器。用
或用因科洛依（如Incoloy 800）等镍基合金，经特 殊工艺处理后，强度高，管壁薄（22mm管径的壁厚 一般为1.2—1.3mm）。故热阻小，所需总换热面积 小，但材料价格较昂贵。
常用管径为22 mm、19 mm、15.8 mm，相应壁厚为
1.27mm、1.09mm、0.86mm。 过去使用的18-8不锈钢，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 的几率大得多。
蒸汽发生器
作 用：
1、作为热交换设备， 产生蒸汽； 2、作为连接设备， 隔离一、二回路。
类型
按照工质流动方式：
自然循环式、强迫循环式； 按传热管形状： U型管、直管、螺旋管等； 按设备安装方式：立式、卧式。
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饱和蒸汽发 生器；一种是立式直管强迫循环型蒸汽发生器。 在近代核电厂中，以前者应用较广。
表3.4 几种主要的蒸汽发生器
类别
放置
立式
传热管
U型管 U型管 直管
蒸汽
饱和汽 饱和汽
生产厂家或国家
美国西屋公司、燃烧 公司、法国、西德 俄罗斯
自然循环 卧式 强迫循环 立式
微过热汽 美国B&W公司
立式饱和蒸汽发生器
（一）特征
1．自然循环；
2．产生饱和蒸汽；
3．一回路水在由管板连接的U型管组成的管束内流动； 4．在管束上方装有汽水分离器和蒸汽干燥装臵。
水质控制：在运行时，要保持水质成碱性（pH>10）
和减少水中的含氧量以减缓腐蚀速率；减少给水的含 盐量以降低管壁积垢，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）。
18-8不锈钢在氧离子、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 目的问题。 腐蚀易发生在：“U”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 架等处。
于在主蒸汽管道破裂事故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
的冷却速率，可以防止反应堆在紧急停堆后又 重返临界。
o 上筒体设有给水管咀并与给水环管相连。给
水环管上设有若干倒臵J 型管。还设有两个人 孔，必要时可以进人更换干燥器。
o 下筒体在靠近管板处设有若干个检查孔，以
便检查该区域内的传热管表面和管板的二次侧 表面，在必要时可用高压水冲洗板（支撑板）：管子按正方形栅格布臵，其
间距以支撑板来维持，在管束整个长度方向设 有7-8块支撑板，支撑板之间用拉杆固定。
早期的支撑板采用圆形管
孔和流水孔结构；
新的设计普遍采用四叶梅
花孔(右图)。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。
抗振杆：在管束拱形部分，籍抗振杆固定以
避免运行中由于流体流动诱发震动导致管板损 坏。
围板：钢制围板，给水在这个围板和蒸汽发
生器外壳的内侧间与再循环水混合后向下流动， 通过围板底部与管板之间的空隙向上流而冲刷 管束。
“U”型传热管
“U”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。