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。
支撑板(隔板)
➢不锈钢制成，厚30mm。固定
管束，以防受流体流动产生振动。
➢早期的支撑板采用圆形管孔和
➢一回路水室（下封头），它焊在管板上，内表
面 堆 焊 5~6mm 厚 的 不 锈 钢 ， 用 厚 19mm 的 因 科 镍隔板分割成冷却剂进、出口两个水室。每一水 室有一个与RCP系统连接的接管和一个人孔。
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。
2、管板和管束
➢管束：因科镍管，倒U型排列，管子焊接在管
➢
打孔的形式，当水位降至给
外壳由铁素体钢板制成。包括上封头（水环蒸以汽下时出，口给管水环咀中中充满
有若干由小直径文丘里管组成的限流器蒸冷汽 水，，使在给蒸水汽主再迅蒸次速汽进凝入结管时，道，造过成
破裂事故时限制最大蒸汽流量）、上筒局部体真（空，设形有成给水锤水现管象。
咀并与给水环管相连，管上设有若干倒置J型管；设有人
➢美国1992年更换磨石-2堆的两台蒸汽发生器，停堆
192天，耗资1.9亿美元。可见，蒸汽发生器的可靠性是 比较低的，它严重地影响核电厂运行的安全性、经济 性及可靠性。
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、传热管振动、磨损疲劳 研究和二回路水质控制等。
司的55/19B 型蒸汽发生器，传热管为19.05 1.09 mm 的因科镍690TT，总重约50 t。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 干燥装置等组成。
1、外壳—水室 采用倒J形管是为了防止水 排空。早期采用给水环底部
这些课题涉及多种学科。
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置。
/
法 国 设 计 的 55
19 型 蒸 汽 发 生 器 Nhomakorabea 法国55/19型蒸汽发生器的技术参数
➢ 大亚湾核电站蒸汽发生器采用法国法马通公
➢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。运行经验也表明，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完好性。只要有一根蒸汽发 生器传热管断裂就可能造成放射性物质的泄漏及核电厂 长期停闭。
由于管板大而厚，且开有密集的深孔上万个，且对 孔径公差、节距公差和管孔光洁度等都要求很高，故它 的制造工艺难度很大，生产周期也较长。深钻孔是蒸汽 发生器制造的关键工艺。
由于二次侧水不断被蒸发，水中的垢物浓缩积聚在管板上，在传热管端 部可能产生应力腐蚀。因此，在管板上表面水平地装设有两根多孔的管 道，供连续排污至蒸汽发生器排污系统（APG）进行处理。
➢ 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
➢ 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。（如氯离子沉 积造成应力腐蚀）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。
➢1992年，在205座核电厂中报告蒸汽发生器有问题的
达172座。同年，美国压水堆核电厂的负荷因子由于蒸 汽发生器问题(包括传热管破损和更换蒸汽发生器)而降 低3.31%，占年负荷因子总降低值的12.7%。
➢从1979~1994年，已有55台蒸汽发生器因传热管严重
损坏而被更换，其实际使用寿命平均仅为约14年(寿命 最短者仅8年)，远未达到30~40年的设计寿命。