核电厂系统与设备Nuclear Power Plant System and Equipment

蒸汽发生器1

蒸汽发生器的作用和地位 蒸汽发生器是产生汽轮 机所需蒸汽的换热设备。 是一、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。2

蒸汽发生器的作用和地位

1993年1月，美国特洛伊(Trojan)成为第一个因蒸汽发生器事故而永久性停堆的机组。1993年1月25日， 载恩(Zion)核电站2台机组又因蒸汽发生器的事故而 提前停堆。

1989年法国的1300MW核电站，因蒸汽发生器管板上存在着金属微粒，运行中被氧化而引起传热管产 生凹痕。

美国爱迪生公司印第安角2核电站是于2000年2月15日因蒸汽发生器管道破裂而停堆的。

蒸汽发生器的分类

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。

自然循环蒸汽发生器

循环倍率 定义：在两相流中,循环倍率是指两相介质的总质量与气相介质质量之比

在自然循环蒸汽发生器中指二次侧水需要经过几次循环流动才能完全变为干饱和蒸汽.

通常情况下循环倍率大于1

自然循环蒸汽发生器 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。

立式自然循环蒸汽发生器

蒸发器

法 国 设 计 的 55 19 型 蒸 汽 发 生 器14

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法国55/19型蒸汽发生器的技术参数总体参数 ——型号 ——传热量/MW ——总传热面积/㎡ 管侧 ——设计绝对压力/MPa ——设计温度/℃ ——运行绝对压力/MPa 17.23 343 15.5 55/19 969 5.429 传热管壁厚度/mm 传热管数目 壳侧 ——设计绝度压力/MPa ——水压试验绝对压力/MPa ——设计温度/℃ 蒸汽参数 ——绝对压力/Ma 6.89 8.6 12.85 343 1.09 4.474

反应堆冷却剂温度/℃——进口 ——出口 反应堆冷却剂流量/(m³ /h) 327 293 23790

——温度/℃——最大湿度/% ——流量/(t/h) ——给水温度/℃

283.60.25 1938 226

压降/MPa反应堆冷却剂容积/m³ ——冷态 ——热态 水压试验绝对压力/MPa 传热管直径/mm

0.331

尺寸和重量——下部直径/mm 3446 4484 20848 329.5 505 15

30.6 31.6 22.9 19.05

——上部直径/mm ——总高度/mm ——无水总重/t ——满水总重/t

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,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蒸发段(下筒体)、汽水分离 段(上筒体)两大部分 组成。

1、蒸发段

“U”型传热管管径选择小管径：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。

材料选择

现代多数选用因科镍(如Inconel 690)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。

在1968年以前,传热管材料大多使用18-8型奥氏体不锈钢。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。20

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Inconel690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I800)。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。