压水堆蒸汽发生器的工作原理与结构设计蒸汽发生器概述.ppt

压水堆蒸汽发生器的工
作原理与结构设计蒸汽
发生器概述蒸汽发生器是产生汽轮机所需蒸汽的换热设备。
蒸汽发生器既是一回路设备，又是二回路设备，被称为一、二回路的枢纽。蒸汽发生器能否安全、可靠地运行对整个核动力装置的经济性和安全可靠性有着十分重要的影响。
据压水堆核电厂事故统计表明，蒸汽发生器在核电厂事故中居重要地位。第二章一些蒸汽发生器的可靠性是比较低的，它对核电厂的安全、可靠性和经济效益有重大影响。因此，各国都把研究与改进蒸汽发生器当作完善压水堆核电厂技术的重要环节，并制定了庞大的研究计划，
主要包括：蒸汽发生器热工水力分析；腐蚀理论与传热管材料的研制；无损探伤技术；振动、磨损、疲劳研究；改进结构设计，减少腐蚀化学物的浓缩；改进水质控制等。蒸汽发生器的基本技术要求蒸汽发生器的分类电厂名称工作原理
定义：在蒸汽发生器中,如果水和汽水混合物的循环不需要外加能量，而是依靠水和汽水混合物的密度差进行水循环，则称其为自然循环蒸汽发生器。
自然循环蒸汽发生器又可分为立式自然循环蒸汽发生器和卧式自然循环蒸汽发生器。

蒸发器16只自然循环蒸汽发生器的优点是：
水容积大；
蓄热量大；
缓冲性好；
对自动控制的要求不高。
由于可进行锅内水处理和排污，可适当降低对传热管材和二回路水质的要求，从而简化了系统并提高了设备的安全可靠性。结构设计
传热管：
蒸汽发生器的传热面积是由大量小直径薄壁无缝U形管组成，通常选用传热管的外径为φ12～22mm，壁厚小于1.5mm。
在1968年以前,传热管材料大多使用18-8型奥氏体不锈钢。
后来由于出现了氯离子应力腐蚀破裂事故，大都改用只经工厂退火处理的Inconel-600合金（即I-600MA）。这种管型在早期运行中性能良好，到70年代中期相继发生了耗蚀、凹痕和晶间腐蚀现象。
大约从80年代中期开始使用经特殊热处理的Inconel-600合金（即I-600TT），90年代以后主要使用经特殊热处理的Inconel-690合金（即I-690TT）；
联邦德国则从70年代开始一直使用Incoloy-800合金（即I-800）。传热管在被弯成U形后，对于弯管直径小的传热管还需要再次进行热处理以消除残余应力。钢号管板：
管板是传热管束的支撑基础，与传热管一起构成蒸汽发生器一、二次侧的分界。
一般用低合金高强度钢锻造而成。大型蒸汽发生器的管板厚度达500-700mm，直径3m左右，重量达20吨以上，属于超厚锻件，因此要求材料具有优良的塑韧性及淬透性。
为了与管子连接，管板上要钻数千乃至上万个小孔，而且对孔径公差、节距公差、形位公差及管孔光洁度、垂直度都有很高的要求。因而，深孔钻成为蒸汽发生器制造的关键工艺。整个蒸汽发生器的生产周期在很大程度上取决于管板锻造和钻孔所耗费的时间。现在普遍采用多轴数控深孔钻床进行管孔加工。下封头：
下封头是蒸汽发生器中承受高压并与大气接触的唯一部件，通常设计成半球形，内侧堆焊镍基合金，并通过隔板将其分割为两个水室，每个水室都有一个连接到一回路的接管和人孔。
为了便于维修，在水室和人孔的最低点都设有疏水管，以保证能将蒸汽发生器彻底疏干。
人孔盖的密封由两道被压紧的“O”形密封环保证。在两道密封环之间有引漏管与报警装置相连，用来监测第一道密封环的密封性。
半球形下封头虽然是最合理的承压形状，但由于开有四个大孔（二个人孔及进、出口管嘴），开孔总面积达40％～50％，使下封头应力状态十分复杂。
下封头通常在重型水压机下冲压成型，然后焊接冷却剂进出口管嘴，工艺过程比较复杂。有些蒸汽发生器的下封头采用低合金钢或碳素钢铸造而成，工艺过程相对简化，但必须严格控制铸件质量。管束支撑组件：
传热管束四周用衬筒包围，从而将汽水流道分隔成上升通道与下降通道。
管束直段有若干块支撑隔板，在弯管区有防振条，用以固定管束，提高自振频率，防止在运行中由于流动诱发振动导致管束损坏。隔板轴向通过拉杆和套筒用螺拴固定，径向通过一些防止管束整体震动的楔子固定在衬筒上，再将衬筒用螺栓固定在筒体上。
支撑隔板结构的设计，应考虑二次侧流体的通过能力、流动阻力，限制流动引起的振动及管－孔间隙中的化学物质浓缩。
在管束下部管板上面还设置了流量分配挡板和排污管，前者用于保证中心区仍有足够的流速，避免腐蚀产物的积累，消除淤渣，减少管子产生腐蚀破裂的危险；后者用于连续排污，控制水质。第二章汽水分离装置：
为了保证核动力装置能安全、经济地运行，蒸汽发生器出口的蒸汽湿度必须严格控制在0.25%以下。现代的立式自然循环蒸汽发生器一般都在上筒体内设置两级汽水分离器，基本结构如图2-4所示。
第一级设置许多立式旋叶式汽水分离器(如图2-4a所示)，靠离心力分离出大约80%～90%的水量；
第二级一般采用波形板分离器(如图2-4b所示)或丝网干燥器，依靠惯性力