蒸发器冲洗培训教材广核.docx

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蒸发器冲洗培训教材广核

广东核电培训教材

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蒸汽发生器冲洗

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内容

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目录

前言

第1章蒸汽发生器简介…………………………………………………………………………………1

1.1蒸汽发生器的作用……………………………………………………………………………………1

1.2蒸汽发生器的工作流程…………………………………………………………………………………1

1.3蒸汽发生器的主要部件………………………………………………………………………………2

1.3.1外壳与水室…………………………………………………………………………………………2

1.3.2管束和管板…………………………………………………………………………………………2

1.3.3蒸汽干燥装置………………………………………………………………………………………2

1.3.4主要参数………………………………………………………………………………………………3

1.3.5存在的问题……………………………………………………………………………………………3

第2章蒸汽发生器二次侧管板冲洗……………………………………………………………………4

2.1冲洗的目的………………………………………………………………………………………………4

2.2冲洗的原理………………………………………………………………………………………………4

2.3冲洗设备简介………………………………………………………………………………………………4

2.4冲洗设备安装………………………………………………………………………………………………8

2.5冲洗过程……………………………………………………………………………………………………8

2.5.1冲洗前提条件…………………………………………………………………………………………9

2.5.2运行操作………………………………………………………………………………………………9

2.5.3冲洗步骤及时间………………………………………………………………………………………9

2.6冲洗常见的故障及原因……………………………………………………………………………………9

前言

蒸汽发生器是压水堆核电站的关键设备之一，它的性能对核电站的经济性和安全性至关重要。

当蒸汽发生器的性能不能满足机组运行要求时，就必须要更换。

更换蒸汽发生器对于核电站来说，无异于一次大型手术。

所以对蒸发器检修工作来讲，都是围绕着如何最大限度的延长它的使用寿命。

蒸汽发生器的检修工作主要包括一次侧和二次侧两大部分，一次侧工作是打开人孔，对管束进行涡流检查，检查出有问题的管束要进行堵管，另外为了保证涡流检查的安全进行，还要对蒸发器与一回路管道连接管口处安装堵板。

二次侧的主要工作是对管板进行冲洗,由于蒸汽发生器的换热管是一回路压力边界最薄弱的环节，而换热管最薄弱的地方是蒸汽发生器管板上平面与换热管的交界处，胀管时留下的应力是其先天的弱点，而蒸汽发生器的管板正好是蒸汽发生器自然循环中的上下循环的转折点。

二回路水中带入蒸汽发生器的铁屑微粒及其氧化物（Fe2O3），蒸汽发生器内部构件本身的氧化物都会沉积在二次侧管板的平面上，这些沉积物板结在管板上，质地坚硬，并随温度的改变而膨胀、收缩，从而对换热管的根部造成挤压，使管壁发生凹陷或圆周裂纹，一回路压力边界被破坏。

综上所述。

我们认为蒸发器冲洗是蒸发器检修工作中最重要的一个环节，冲洗质量的好坏将直接影响到电站的安全稳定运行和蒸发器的使用寿命。

第一章蒸汽发生器简介

1.1蒸汽发生器的作用

蒸汽发生器是一回路冷却剂将核蒸汽供应系统的热量传给二回路给水，使之产生一定压力、一定温度和一定干度蒸汽的热交换设备。

压力堆核电厂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，一种是产生稍过热蒸汽的直流式蒸汽发生器。

大亚湾核电站属于前一种。

图1-1蒸汽发生器

1.2蒸汽发生器的工作流程

立式U形管自然循环蒸汽发生器是由外壳-水室,管束和管板,蒸汽干燥装置等组成。

来自反应堆一回路系统的冷却剂由下封头进口管嘴进入口水室,然后通过U形管束将热量传递给二回路侧工质,冷却剂在流出U形管束后通过出口水室,再从下封头出口管嘴流出,由冷却剂泵输送回反应堆。

二次侧流程如下：

给水由给水泵输送，进入蒸汽发生器后通过给水分配环在管束套筒与壳体之间的环腔下降，与来自汽水分离装轩的疏水汇合，成为再循水向下流动，通过管板二次侧表面与管束套筒之间的缺口进入并横向冲刷管束，然后折流向上。

由于吸收了来自一回路冷却剂的热量，再循环水达到饱和并逐渐汽化，汽水混合物在向上流动并离开管束弯管区后进入旋流式叶片分离器，汽水混合物中大约80%-90%的水量被分离后成为疏水进入再循环，其余带有细小滴的蒸汽继续向上，在经过重力分离后进入二级分离器，即人字形干燥器，进一步降低蒸汽的湿度。

蒸汽出口管嘴中装有蒸汽限流器，流出的蒸汽送往汽轮机作功。

1.3主要部件

1.3.1外壳-水室

蒸汽发生器外壳由铁素体钢板制成。

它的下端与管板联接，上端通过一个锥体过渡段与容纳蒸汽干燥装置的直径更大的筒体相连接。

一回路水室为半球形底壳，或称下封头，它焊接在管板上，用一块因科镍隔板分隔成一回路冷却剂进、出口两个水室、水室内表面堆焊不锈钢覆盖层。

上封头通常为标准椭球形，蒸汽出口管嘴中有若干个不直径文丘里客组成的限流器，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，并可防止反应堆在紧急停堆后又重返临界。

上筒体设有经水管嘴并与经水环管相连。

经水环管上设有若干倒置J形管，各J形管间孔距是非均匀的，其目的是得经水流量沿环形管道的最佳分配。

1.3.2管束和管板

管束共有4474根因科镍管，倒U型排列，管内流动的是一回路冷却剂水，这些子经胀管后焊接在管板上，为了达到足够的机械强度，管板厚度达600mm，用具有优良的塑韧性及淬透性的低合金高强度钢锻造而成，管板的一回路流体一侧覆盖有因科镍合金。

管子按正方形栅格布置，管子的间距以隔板来维持，在管束的整个长度上设有7-8块隔板，隔板之间用拉杆来固定；在管束拱形部分，藉支撑杆固定以避免运行中由于流体流动诱发振动导致管束损坏。

管束的外围有钢制围板套住，经水在这个围板和蒸汽发生器外壳的内侧间和再循环水混合后向下流动，通过围板底部，在高于管板上表面约30cm处的空隙折向上流而冲刷管束。

1.3.3蒸汽干燥装置

水不与管束接触动后，在倒“U”形管束的管外空间上升时被加热汽化，对带有大量水份的水-蒸汽混合物的干燥分为两个阶段进行：

首先，水-蒸汽混合物离开管束后先通过16个并联的旋风离器；然后，从分离器出来的蒸汽通过人字形干燥器，将残余的水份除去，在干燥器盘内收集的水被排放到给水分配环上方的环形空间，并在那里与旋风分离器除去的水会合。

经干燥后有了一定干度的饱和蒸汽（其额定湿度为0.25%）汇集于顶部，从蒸汽出口另行安排引出，经二回路主蒸汽管通往汽轮机。

1.3.4蒸汽发生器的主要参数

表1-1蒸汽发生器的主要参数表

型式

U形管自然循环式

型式

U形管自然循环式

一次侧设计压力Mpa

17.23

传热管数目

4474

一次侧设计湿度℃

343

传热面积m2

5430

二次侧设计压力Mpa

8.6

总高m

20.85

传热管材料

InconeI-690

上筒体外径m

4.46

传热管外径×壁厚mm

￠19.05×1.09

空重t

308

1.3.5蒸汽发生器存在的问题

1、蒸汽发生器传热管品质下降引起的安全性问题主要有两个：

（1）潜在的在役破管危险——这种严重事故会造成反应堆失水,而如果处理不当,还会导至放射性释放到电厂之外；

（2）反应堆冷却剂漏进二回路。

2、蒸汽发生器传热管变质的典型问题：

（1）耗蚀；

（2）压陷；

（3）现有蒸汽发生器传热管品质下降的主要方式是一次侧和二次侧的应力腐蚀开裂,尤其是一次侧更严重；

（4）小弯径U形管处一次侧晶间应力腐蚀,其起因是在弯管过程中留下了过大的残余应力热处理,对解决这一问题很有利；

蒸汽发生器传热管变质的典型问题：

（5）传热管与防振条之间接触处的磨损；

（6）外来松动件进入蒸汽发生器一次侧或二次侧造成传热管损伤；

（7）传热管二次侧的腐蚀损伤,主要是污垢沉积多的管板上方管壁受压陷及应力腐蚀裂纹的损伤。

第二章蒸汽发生器二次侧管板的冲洗

2.1冲洗的目的

蒸汽发生器的换热管是一回路压力边界最薄弱的环节，而换热管最薄弱的地方是蒸汽发生器管板上平面与换热管的交界处，胀管时留下的应力是其先天的弱点，而蒸汽发生器的管板正好是蒸汽发生器自然循环中的上下循环的转折点。

二回路水中带入蒸汽发生器的铁屑微粒及其氧化物（Fe2O3），蒸汽发生器内部构件本身的氧化物都会沉积在二次侧管板的平面上，这些沉积物板结在管板上，质地坚硬，并随温度的改变而膨胀、收缩，从而对换热管的根部造成挤压，使管壁发生凹陷或圆周裂纹，一回路压力边界被破坏。

2.2冲洗的原理

利用高压水喷枪伸入到蒸汽发生器二次侧管板的上方，将换热管间的沉积物击碎打散，并将打散的沉积物从管束的中心区域冲空吸入装置将沉积物吸出，经过两级过滤滤掉沉积物，最后冲洗水再回流到水箱内，由泵抽出再次进行循环。

到环形区，然后用低压水将环形的沉积物冲向吸入点，再由真空吸入装置将沉积物吸出，经过两级过滤滤掉沉积物，最后冲洗水再回流到水箱内，由泵抽出再次进行循环

2.3设备简介

从核电站热试开始，大亚湾核电站就利用法国SRA公司生产的蒸汽发生器专用二次侧管板的冲洗设备，它主要包括以下几部分：

1——吸入单元5——控制单元

2——过滤单元6——电/动气箱

3——贮存单元7——操作器

4——泵单元8——喷枪支撑

2.3.1——吸入单元

图2-1

主要包括文丘利型的吸入装置薄膜泵、吸入管线及吸头，它们串联后分两列并联在冲洗回路上。

两列吸头分别布置在蒸汽发生器的两个手孔内的管板环形区。

另外，每台文丘利型吸入装置上还有一个玻璃视窗，以此来观察吸水量，从而判断吸头的安装是否正确。

2.3.2——过滤单元

图2-2

过滤单元由两级过滤器串联组成，并用直径为50mm的软管通过“Y”型接头与两列薄膜泵的出口相连。

过滤器的外壳由不锈钢制成，为方便更换滤芯，其外壳上、下盖之间用“U”型卡死，并在其上方设有起吊架。

第一级过滤器芯筒有23个，第二级过滤器芯筒有18个，它们的长度是720mm，直径是65.8mm。

但第一级过滤器芯筒的重量为0.471kg，第二级过滤器芯筒的重量为0.455kg，过滤器芯筒都是由纤维玻璃制成的。

每级过滤器都设有压差表，压力限为4bar。

当压差达到2.5bar时，安全装置就会自动停下喷枪冲洗装置，这时，需更换过滤芯筒后方可继续进行冲洗。

2.3.3——贮水单元

图2-3

贮水单元主要是一个由不锈钢制作的水箱，容积约2m3。

水箱上设有高水位和低水位安全限位装置，还有温度限制装置，当水位高于高水位或低于低水位时，或水温超过55℃时，安全装置会动作，使泵停运。

2.3.4——泵单元

图2-4

泵单元包括一台中压泵，一台高压泵及其前置泵，中压泵的出口水压为15bar，流量为10m3/h。

高压泵的出口水压可以调节，可达200bar，流量为5m3/h。

中压泵与前置泵的取水处都是贮水箱，中压泵的出口管直径为33mm，经过一个十字型的分配管后，再与两个分别布置在900和2700眼孔上的喷嘴相连。

眼孔喷嘴的安装如图2-19所示，高压泵出口有一压力调节阀，然后与一直径为13mm的高压管相连。

2.3.5——控制单元图2-5

图2-5

控制单元是冲洗装置的中枢，包括电源、通信、冲洗程序控制，操作器的监视、遥控及动力输出。

除动力电源外，它还与贮水单元、泵单元、过滤单元和电气动箱相连，以下是冲洗设备的连接图

冲洗枪

电气箱

管束

操作器

控制单元

泵单元

吸入单元

过滤单元

贮水单元

图2-6

2.3.6——电/气动箱

图2-7

电/气动箱外形象一个手提箱，它上与控制台相连，下与操作器相连，它一方面为操作器提供动力源，另一方面将操作器的运行状况及时反馈到控制台。

2.3.7——操作器

图2-8

操作器也称驱动器，它主要包括一个气动马达，一个气动控制台的移动钳（活爪）和一个固定钳（死爪），气动马达驱动移动（固定）钳一起，向左、右摆动，其摆幅由左、中、右限位置控制，摆的度和次数由控制台的程序控制器设置。

驱动器的安装图。

（眼孔冲洗操作器与手孔冲洗操作器略有不同）。

2.3.8——喷枪及其支撑

图2-9

手孔喷枪是可拆卸的，包括多节有槽的直径为25mm的喷杆和一个有两个喷嘴的喷头，喷枪支撑固定在蒸汽发生器二次侧的流量分配档板上，喷枪就装设在喷枪支撑上的一个固定滑块和一个滑动滑块上，并能前后滑动，喷枪上有一道红线，是用来判断喷嘴的方向的。

图2-10

眼孔喷枪是一根直径为7mm不锈钢制成的，其前端焊接有一个喷嘴，喷杆上同样有一道用来判别喷嘴方向的红线，并有一步一步的刻度线。

喷杆固定在一个滑块上，滑块能沿着喷枪的导轨往复移动。

2.4冲洗设备安装

2.4.1冲洗设备的连接

冲洗设备从0m气闸门运进核岛RX厂房后，将吸入单元、过滤单元、水箱、泵单元及控制台布置在零米大厅，将电/气动箱、操作器、喷枪组件放在所要冲洗的蒸汽发生器的+11.5m层和+5.0m层。

这些管道和电缆通常是沿着蒸汽发生器的外壁向下与放置在零米的设备相连的。

冲洗设备的连接图所示，按照设备上和各连接组件上的标记（如PM1、PM2、HE1、HE2等）对应相连，然后在手/眼孔上装好操作器、中压喷嘴和吸头，就组成了一个闭式循环的冲洗回路了。

2.4.2手孔操作器安装要点

手孔操作器安装最关键的是安装喷枪支撑，它决定能否顺利进行冲洗，如果没有安装好，就会超成卡枪，不但会返工、浪费时间，还要接受多余的照射。

（1）两人操作，一人手托支撑架，从手孔送入，先将支撑的前端卡在流量分配档板上，再将前端卡在流量分配板上，适当拧紧螺栓；

（2）另一人在对面的手孔上用手电观察支撑的前端，要正好在手孔圆周的中心线上，否则必须调整；

（3）确认支撑的前端正对手孔的中心线后，再调整后端也要保证其在手孔的中心线上，只有两端都在中心线上后，才能紧固支撑的锁紧螺栓；

（4）安装喷嘴和喷枪，并将固定滑块和移动滑块，装在喷枪支撑的导轨上，前后移动喷枪，检查滑动是否正常，注意喷枪上的红线应朝上！

（5）把中间法兰装在手孔上，然后用一定心装置将中间法兰调正，紧固法兰螺栓后，还要前后拉动喷枪，应滑动正常；

（6）将操作器在中间法兰上就位，松开固定钳和移动钳，前后拉动喷杆，应滑动正常，否则重新检查调整；

（7）在连接高压水管之前，应清楚记下冲洗的步数，并将这一结果告知控制台操作人员。

2.5冲洗过程

2.5.1冲洗前提条件

（1）二次侧管板经ITV检查后无异物，若有应取出；

（2）电源380V，气源7bar；

（3）储水箱注满水，且水质化验满足：

PH=8.8-10λ+≤2ua/cm

在首台蒸汽发生器冲洗时，水质化验应该在冲洗回路连接好，启动水泵循环一定时间后，以排除管路及设备对结果的影响。

2.5.2运行操作

操作器安装完毕后，在操作器旁的人员可以通过有线通讯器材与控制台的操作员保持联系，控制台的操作员还可以从控制台上的电视中监视到操作器状况。

（1）控制台上切换成手动模式；

（2）确保操作器处于中间限位，并且其钳子是打开的；

（3）通过11.5m的工作人员及冲洗要求设置：

向前或向后冲洗、喷枪摆动次数（从1-9选择）、冲洗步数摆速（可在150-400间调整）确认这些参数后，切换成自动模式；

（4）用操作器旁的控制盒合上操作器的钳子；

（5）程序设置为自动循环并确认开始；

（6）启动真空装置和隔膜泵；

（7）确认旁路阀全开后，启动关置泵，再启动高压泵；

（8）关闭旁路阀后，调整高压泵的出口压力，使其达到规定的冲洗压力；

（9）启动中压泵。

2.5.3蒸发器的冲洗步骤及时间

冲洗的时间及方式根据蒸汽发生器管板的结垢程度来确定。

冲洗工序完毕后，还必须对冲洗水的水质取样化验，需满足：

PH=8.8-10λ+≤5ua/cm

否则，应启动冲洗回路，对蒸汽发生器管板进行漂洗。

最后，要对预过滤器滤芯取样，称残渣重量，并化验残渣中的总含铁量。

2.6蒸发器冲洗常见的故障及原因

参考文献

1.《大亚湾核电站系统及运行》，原子能出版社

2.《大亚湾核电站蒸汽发生器维修程序》，大亚湾核电站

3.《大亚湾核电站蒸汽发生器维修管理手册》，大亚湾核电站

4.《蒸汽发生器二次侧冲洗手册》，法国SRA公司