生物质蒸汽发生器（精选7篇）
生物质蒸汽发生器 篇1
生物质蒸汽发生器
生物质蒸汽发生器是以生物质颗粒作为燃料。生物质颗粒又称人工煤炭是利用秸秆、水稻杆、薪材、木屑、花生壳、瓜子壳、甜菜粕、树皮等所有废弃的农作物，经粉碎混合挤压烘干等工艺，最后制成的颗粒状燃料。其使用成本仅比燃煤略贵，根据制成的原料不同市场价格有所差异。如果是以木材边角料等为原料，其使用成本大概在八百到九百之间，如果是以秸秆等为原料则成本只为一两百元，消费者可根据自己的实际情况选用相应的生物质颗粒。生物质颗粒在燃烧时不会像燃煤那样产生大量的污染物，并且生物质颗粒不像传统石化能源用一点少一点那样不可再生，生物质颗粒燃料属于绿色可再生能源，也因此得到了国家的大力推广和扶持。
生物质蒸汽发生器结构组成部分
生物质蒸汽发生器，它主要由进料箱，送料机构，带有燃烧室的炉体组成，所述的炉体 的中间设置有下部带有炉栅的燃烧室，燃烧室的上部相接有用隔热层隔断的、用于回收烟气热能的贮烟室，燃烧室和贮烟室外设置有环绕其周围的夹层水套，燃烧室 上部侧壁接出烟气引出管，从夹层水套中间向下接至炉体底部进风室内设置的烟气腔体中，由该烟气腔体的另一侧返接入夹层水套中间向上再接至燃烧室上部的贮烟 室中；所述炉体底部的进风室通过外侧壁的进风口连接于外设的鼓风机；所述燃烧室的炉栅上方侧壁设置有进料口和点火口器，该进料口通过一根斜管连接于置于料 箱下部的送料机构；它具有结构合理、紧凑，使用方便可靠、安全，热效率高，环保节能等特点。
生物质蒸汽发生器主要由供水系统、自控系统、炉胆与加热系统和安全保护系统等组成。
一、供水系统
供水系统是全自动蒸汽发生器的咽喉，源源不断地供给用户干燥蒸汽。当水源进入水箱后，打开电源开关，经自控信号的驱动，耐高温电磁阀打开，水泵工作，通过单向阀注入炉胆。当电磁阀、单向阀堵塞或损坏，供水达到一定压力时将经过过压阀溢水回到水箱，从而保护水泵。当水箱断水或在水泵管路内有残余空气时，只进空气不进水，只要通过排气阀迅速排气，待有水喷出，关闭排气阀，水泵就能正常工作。供水系统中最主要的部件是水泵，大多采用较高压力和较大流量的多级旋涡泵，小部分采用膜片泵或叶片泵。
二、自控系统
液位控制器是发生器自控系统的中枢神经，分为电子式和机械式两大类。电子式液位控制器通过3根高低不一的电极探棒控制液面(即水位的高低差)，从而控制水泵的供水量和炉胆电热系统的加热时间，工作压力稳定，应用范围比较广。机械式液位控制器采用不锈钢浮球式，适用于炉胆容积较大的发生器，工作压力不太稳定，但便于拆洗、保养、维修。
三、炉胆与加热系统
炉胆本体一般均采用锅炉专用无缝钢管制成，呈细长直立式。由于发生器正常工作时有较高的压力和温度，安全保护系统可使其在长期运行中安全、可靠、高效。一般都采用高强度铜合金制作的安全阀、单向阀、排气阀，实施三级保护。部分产品还增加了水位玻璃管保护装置，增加了使用者的安全感。
生物质蒸汽发生器特点：
（1）锅炉采用最适合生物质燃料燃烧的燃烧设备----往复炉排。
锅炉在结构设计上，相对传统锅炉炉膛空间较大，同时布置非常合理的二次风，有利于生物质燃料燃烧时瞬间析出的大量挥发分充分燃烧。控制系统采用高亮度、全中文显示，以名牌PLC控制系统为中央控制单元；以人机对话方式与锅炉用户交换信息，实现生物质颗粒锅炉全自动安全可靠运行。生物质锅炉的特点是：节能、环保，且安装使用方便。（2)燃料供应
锅炉的燃料是BMF燃料，燃料由输料机送入炉顶料仓，然后由螺旋给料机送入炉膛，均匀散落在炉排上。（3)燃烧过程
燃料被螺旋给料机送入炉膛，在此处由于高温烟气和一次风的作用逐步预热，干燥、着火、燃烧，此过程中析出大量挥发分，燃烧剧烈。产生的高温烟气冲刷锅炉的主要受热面后，进入锅炉尾部受热面省煤器和空气预热器，再进除尘器，最后经烟囱排入大气。未气化的燃料边向炉排后部运动，直至燃尽，最后剩下的少量灰渣落入炉排后面的除渣口。
（4)生物质锅炉的环保排放 BMF燃烧产生的灰份约占燃料的1.5%左右，为方便排灰，锅炉的后部布置有螺旋出渣机，实现连续清灰。锅炉尾部烟道布置有除尘器，保证烟尘排放符合环保要求。（5)效率
生物质锅炉的效率一般都在80%以上，锅炉型号大，燃烧的更充分，锅炉的效率也就更高。达到了88.3%，比燃煤锅炉平均效率水平高15%。（6）节能环保
该蒸汽发生器具有热效率高、无污染、低排放、结构紧凑等特点。此蒸汽发生器运行成本比燃油、燃气、电加热的锅炉可节省30%~60%的运行成本，是替代电、燃油、燃气、燃煤蒸汽锅炉的产品。
生物蒸汽发生器能耗少，成本低：原料来源广泛，永不枯竭，随处可取(如：谷壳、玉米秆、稻秆、麦秆、芝麻秆、花生壳、树枝、锯末、杂草等)一切生物质可燃性农、林废弃物。采用先进的填料技术和高效的气化技术，连续产气量大，时间长，加料一次可用7-10天;完全可以取代传统高耗能供暖。可用于传统锅炉的改造或者全新安装。
现在在广大农村家庭做饭、炒菜、烧水、洗浴、取暖等应用的居多，也适合烧锅炉、大棚加温、大面积供暖、中小饭店使用，不受季节限制，一年四季均可使用。
生物质蒸汽发生器与传统供暖比较来看具有以下优点:
1、首先是一炉多用, 在供暖的同一时间还可以做饭,烧水,沐浴。
2、然后是很强的转化系统,启动起来传热温度低些,但传热速度很快。
3、再来是较低的安装成本，并且供暖安全，可以不改变原来的取暖设备，管道、暖气片通用，利用水循环来达到供暖效果;取暖速度快，供暖面积可达60—500平方米,系统不怕冻, 24小时供热 ,延长使用时间。不高的工作压力，减少的废气，不会有爆炸的危险，不会因烧煤排除的废气对人身造成伤害，而且环保。
生物质蒸汽发生器适用范围: 可用于纺织、印染、造纸、食品、橡胶、塑料、化工、医药、钢铁、冶金等工业产品加工工艺过程所需蒸汽，并可供企业、机关、宾馆、学校、餐饮、服务性等行业的取暖、洗浴、空调及生活热水。主要为食堂、干洗店、蒸房、蒸汽熨斗提供必需的干燥蒸汽，在食品厂、豆制品厂、服装工厂较为常用。因为生物质蒸汽发生器的水容积设计的小于30L，所以生物质蒸汽发生器的安装、使用不受技术监督部门的检查、管理。《特种设备安全监察条例》所定义的锅炉是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并对外输出热能的设备。其范围规定为容积大于或者等于30L的承压蒸汽锅炉;出口水压大于或者等于0.1MPa(表压)，且额定功率大于或者等于0.1Mw的承压热水锅炉;有机热载体锅炉。生物质颗粒成品合格检测方法 一，看成色
是指观察颗粒颜色、光泽、纯净度、燃烧后的灰分以及原料各类，木屑颗粒与秸秆颗粒多为淡黄色、棕色；当然，木材不一样，颗粒也不一样，纯净度是说成粒状况，成粒状况越好，长度越长，碎料少，才是上等颗粒；生产质颗粒燃料燃烧后灰分越少，说明原材料纯净，品质就好，纯木屑生物质颗粒灰分只有1%，灰分最少，秸秆颗粒灰分稍大，生活垃圾颗粒的灰分，可达30%，品质最次，另外，有不少工厂为了节约成本，在颗粒中加入石灰、滑石粉等杂质，燃烧后，灰分呈白色；品质越好的颗粒，光泽度越高。二，闻气味
是指闻颗粒的气味，由于生物质颗粒在生产过程中不能添加任务添加剂，所以大部分颗粒还保持了其原材料的气味，木屑颗粒有一种木材的芳香味，各种秸秆颗粒也有其特有秸秆的气味。三，摸成品
是指用手摸颗粒，鉴别颗粒品质。用手摸颗粒，表面光滑，无裂痕，无碎料，硬度高，说明品质好；表面不光滑，有明显裂痕，碎料很多，手一捏便碎的颗粒品质不好。四，要测试
有条件的厂商可以提供样板测试报告
五，综合评测
生物质燃料不含硫磷。容易收集处理，生物燃料的全部生命物质均能进入地球的生物学循环，可直接燃烧的一种新型清洁燃料，牛和猪的的排粪量可获得资源实物量为3，生物质能源生产与使用过程无废水。SO2。二氧化硫减排目标，主要是居民生活垃圾，我国是一个农业大国，到2030年可再生能源产业将创造2040万个就业机会，CO2可达到生态，我国城市生活固体废弃物产量不断增。由于转化为热能的太阳能能量密度很低，做饭，燃烧值，造纸等行业生产过程中排放的废水，成型时注意不要随即装袋！生物质能源优势。主要区别于化石燃料，拆合1，2亿万t，生物燃料将使，在特定条件下加工制成的压缩颗粒燃料，输送，主要成分是可燃的甲烷，长度为其直径的4，它可代替木柴，密度大。
生物质蒸汽发生器 篇2
1 蒸汽发生器的设计类型
从设计的角度来看, 蒸汽发生器的结构和参数, 必须在安全的前提下, 保证提供给核电机组在任何运行工况下所需要的符合规定品质要求的蒸汽量, 并适当地改善各个环节的技术经济指标。首先, 蒸汽发生器的设计选材和结构尺寸必须以绝对安全为目标, 排除任何可能加速老化、腐蚀的因素, 保证一回路系统和二回路系统在运行过程中的完全隔离。另外, 蒸汽发生器的容量应最大限度地满足功率负荷的需要, 并确保产生蒸汽的纯度。同时, 蒸汽发生器的设计应该简单紧凑, 应以便于制造、便于安装、便于发现并排除故障、便于清洁维护为着眼点, 提高蒸汽发生器在制造和运行过程中的经济性。
目前, 蒸汽发生器在理论发展和结构设计上, 研究的主要方向包括:蒸汽发生器的热工水力分析, 腐蚀理论与传热管材料的研制, 无损探伤技术的改进, 振动、磨损和材料疲劳的剖析以及对运行过程中水质的控制等诸多方面。
基于对蒸汽发生器的各种研究和实践, 目前常见的蒸汽发生器根据侧重点的不同, 可有如下的分类方式:
●按换热介质的流动方式, 可分为自然循环蒸汽发生器和直流蒸汽发生器;
●按安装方式, 可分为卧式蒸汽发生器和立式蒸汽发生器;
●按传热管的形状, 可分为U形管、直管、螺旋管以及由其它形状传热管为主要换热部件的蒸汽发生器。
目前在压水堆核电设备中使用的蒸汽发生器主要有:立式U形管自然循环发生器、卧式自然循环蒸汽发生器和列管式直流蒸汽发生器。其中, 设计比较成熟的核电设备中, 俄罗斯的PGV-1000主要采用卧式自然循环蒸汽发生器, 而美国的AP1000、欧洲的EPR、国内最常见的CPR1000以及后续更大功率的CAP1400等类型的蒸汽发生器均采用立式U形管自然循环的形式。
国内运行或在建的不同设计类型百万千瓦级蒸汽发生器的设计参数对比参见表1。
随着科技水平的不断提高, 蒸汽发生器也正朝着大型化、集约化的方向发展, 而循序渐进的发展也给重型装备制造业提出了更多元、更严格的要求。因此, 明晰蒸汽发生器的制造过程, 了解制造过程中的难点, 对于推动蒸汽发生器的制造水平具有重要意义。
2 蒸汽发生器的制造流程
从锻件投料开始到最终装配发运, 蒸汽发生器制造的工序复杂, 周期较长 (30个月左右) , 技术难点众多, 质量控制严格, 对承制蒸汽发生器的重型装配制造企业来说, 都是一项艰巨的任务, 具有很大挑战, 而具备制造蒸汽发生器的能力也是对企业技术水平的认可。蒸汽发生器的基本制造流程如图1所示。
蒸汽发生器主体部分的制造, 按照各部件的相关性, 大体可以分为上部组件的制造和下部组件的制造两部分。
上部组件主要包括上封头、上部筒节、管嘴筒节、板式分离器、旋风分离器、给水环、给水接管和二次侧人孔等部件。其中上封头、给水接管和二次侧人孔均由锻件加工, 因此在保证锻件制造质量的同时, 在加工前还要对所有锻件进行严格的检查验收。上封头呈椭球型, 锻件毛坯经粗加工后, 对上封头内表面进行镍基堆焊, 然后装焊内部的支撑筒节和蒸汽出口安全端, 并机加工得到完整的上封头组件。上部筒节和管嘴筒节则是由相应材料的钢板卷制而成, 卷制后组焊成为上部筒体组件。上封头组件和上部筒体组件焊接后加工各接管口和人孔坡口, 检验合格后组焊给水接管和二次侧人孔等部件。板式分离器和旋风分离器作为蒸汽干燥的主要设备, 主结构由钢板焊接得到。组焊完成后的壳体部分在热处理后经喷砂处理, 进行分离器和给水环的组装, 从而完成上部组件的制造。
下部组件主要包括水室封头、管板、筒节、包壳和传热管等部件。水室封头锻件经粗加工后进行堆焊, 随后加工一次侧人孔并装焊一次侧接管安全端和水室分隔板。锥形筒节、中筒节和下筒节组焊成为下部筒体后与堆焊和深孔钻完成的管板进行焊接, 在安装包壳、流量分配板和管束支撑板之后进行传热管的安装。传热管束的安装需要在清洁室中进行, 并经过定位胀接、封口焊接和液压胀接等工艺流程, 同时还要进行氦气检漏和涡流检验以严格保证传热管安装的质量。安装好包壳顶盖之后, 包含管束的下部壳体与水室封头进行焊接, 下部组件制造完成。
最终上部组件和下部组件焊接, 在水压试验合格之后清理、涂漆, 然后包装、发运。
不难看出, 蒸汽发生器的制造需要投入很高的人力和物力, 并需要尖端的装配制造技术予以支持, 特别是关键部位和关键工序的制造过程, 对管理、监督、设备和制造人员技术水平的要求都是极其严格的。因此, 不断加深对相关质保体系内容和规定的理解, 加强对从业人员进行培训教育, 改造或引进领先的制造设备, 是蒸汽发生器制造厂提升制造能力和产品质量水平的必经之路。
3 蒸汽发生器的制造难点
3.1 大型锻件的制造
蒸汽发生器中的大型锻件主要包括上封头、锥形筒节、水室封头和管板等, 这些锻件是蒸汽发生器的主要组成部分, 它们的质量在很大程度上决定了蒸汽发生器产品的安全性能和实际运行效果。总体来说, 蒸汽发生器中的锻件普遍具有规格重量大、形状复杂、材料性能要求苛刻等特点, 对锻造水平具有极高的要求。很长时间以来, 我国核电设施中蒸汽发生器的关键锻件都依赖进口, 而随着技术能力的提升, 目前中国一重等国有大型制造企业, 已经具备了提供优质蒸汽发生器锻件的能力。
蒸汽发生器锻件制造的难点主要体现在冶炼过程中对有害元素的控制、浇注环节多炉合浇技术的掌握和锻造时对承受辐射区域材料机械性能的保证。以第三代核电技术的代表--AP1000蒸汽发生器锻件的制造为例, 为了满足其SA508 Gr.3 Cl.2锻件较低的无延性转变温度 (NDTT) , 需要钢材具有很高的纯净度和均匀性。在冶炼的控制方面, 应注意精选原材料, 严格控制有害元素P、S、H及其他微量元素, 同时采用碱性电炉冶炼加钢包炉外精炼的工艺, 并辅以剧烈的氩气搅拌。其中钢包炉外精炼的主要目的是最大限度地脱除O、S、H等元素及其它非金属夹杂物, 而较高的氩气搅拌强度则是为了在较高的真空度下增强钢水中的传质作用, 提高钢水的纯净度和均匀性。在浇注的工艺方面, 应采取真空浇注的方式, 以防止钢水的二次氧化。还应注意合理采用多炉合浇工艺, 按照多炉出钢顺序和钢水量, 适当控制不同炉次的碳含量和出钢温度, 以减少大型钢锭在凝固过程中的偏析, 并改善钢材中夹杂物的上浮条件。在锻造的技术方面, 应采用适当锥度和高径比的钢锭以及适宜的锻造比, 来实现通过锻造破碎钢锭的铸态组织, 焊合钢锭内部的疏松、裂纹、气孔等缺陷, 改善第二相化合物及非金属夹杂物在钢材中的分布, 提高力学性能, 保证锻造效果。
3.2 管板的堆焊和深孔钻
管板的一次侧应堆焊镍基合金, 堆焊时应严格保证每条焊缝的质量, 即焊缝应是平滑的、均匀层叠的, 无凹陷和焊瘤。焊缝的高度以及焊缝间的重叠度均不能超过规定的数值。在堆焊过程中若出现个别缺陷, 必须在堆焊下一道焊缝之前用机械方法清理掉。当在较大堆焊区域内频繁出现缺陷或发现堆焊层脱开时, 应及时停止堆焊直至查明和消除产生缺陷的原因为止。
管板一次侧堆焊量很大, 例如CPR1000蒸汽发生器, 管板直径3463mm, 其中一次侧需要堆焊面积的直径达3190mm (约8m2) , 堆焊厚度至少8mm, 而AP1000蒸汽发生器需要堆焊的面积约12.4m2, 厚度则需要10mm左右。由于管板堆焊面积大, 而且镍基合金堆焊层与管板母材的线膨胀系数相差很大, 在堆焊层容易产生较大的残余应力, 从而导致熔合线低合金钢母材容易产生裂纹缺陷。同时, 由于镍基合金熔池流动性差, 对杂质敏感程度高, 加之堆焊层搭接处存在焊缝形状突变, 使得该部位极易产生夹渣, 造成堆焊质量不合格。因此, 制定合理的管板处理工艺方案, 控制堆焊层内应力和母材、焊材的含氢量, 以及采用适当的搭接量和焊接规范参数, 以便于排渣, 是控制管板堆焊质量的关键。
管板堆焊完成之后, 要进行钻孔。由于管板的厚度较大 (CPR1000蒸汽发生器管板厚度为557mm, AP1000蒸汽发生器管板厚度为798mm) , 对深孔加工能力的要求很高。目前, 对于管板的深孔钻主要采用BTA深孔加工技术, 影响钻孔精度的影响因素主要包括以下几个方面。
在设备条件方面, 主要是对钻杆直线度的控制和钻头材质的保证, 以及在加工过程中对管板的固定。由于管板孔加工的深度很大, 因此需要严格控制钻杆在钻孔时的直线度, 否则对整体钻孔质量和后续装配传热管的影响是相当大的。同时, 钻头的材质及力学性能也需要严格把关, 以免造成因钻头破坏而造成的管孔内壁划伤。对于管板的固定则需要设计稳固可靠的工装辅具, 确保在深孔加工过程中不发生管板位置的偏移。
在工艺流程方面, 则需要在反复试验的基础上, 编制钻孔工艺规程, 确定切削用量等重要参数。在加工管板孔之前, 要进行大量的论证试验, 一方面为了使操作人员熟悉钻孔设备和流程, 另一方面也便于通过对管板试块的钻孔试验, 充分了解在钻孔过程中可能遇到的各种情况, 为合理地确定工艺流程和设备参数做好准备。同时, 还应注意钻头刀具的使用寿命, 应事先确定好使用每组钻头加工孔的数量。比如, 韩国斗山重工在进行AP1000蒸汽发生器管板的深孔加工时, 就规定每个BTA钻头最多钻20个管孔就报废, 不再继续使用。
在管孔的检查方面, 应注重对孔径、相邻孔距、孔的直线度和光洁度等方面进行细致检查。发现问题, 及时排查并纠正。
3.3 支撑板和传热管的装配
支撑板的作用是支撑、分隔数千根传热管, 同时保证二回路系统中的水和蒸汽在蒸汽发生器壳体内均匀稳定地流动。为了保证后续传热管装配的顺利进行, 支撑板在装配过程中, 首先要确保各支撑板相对应孔心的直线度。为了实现这个要求, 一般的做法是采用激光校直的方法, 同时要设计开发保障支撑板在安装过程中精确、稳定移动的工装辅具。
支撑板装配完毕后, 进行整体清洁, 清除焊渣和污物, 然后蒸汽发生器下部壳体整体吊入密封的清洁室中, 进行传热管的装配。对于立式U形管蒸汽发生器, U形管制造厂商通常在检验后, 将合格的管材按其在蒸汽发生器内的排列位置装箱发货, 因此, 在进行装配时, 就根据不同的位置逐箱进行。传热管的装配需由经验丰富的技术人员协力完成, 装配的质量将直接影响蒸汽发生器内部热量交换的效率。
3.4 传热管与管板的焊接与胀接
传热管与管板的焊接是蒸汽发生器制造过程中焊接方面的技术难点之一, 从以往国内外的制造经验反馈来看, 这个焊接过程很容易出现质量问题, 造成水压试验时出现渗漏情况。同时, 由于此处焊接不合格造成的"堵管"情况, 也影响着蒸汽发生器的工作效率和使用年限。传热管与管板的焊接技术中, 首先要确定合适的焊接接头, 然后根据技术要求采用适当的焊接方式并通过实验进行充分的工艺评定。焊接时, 要特别注意施焊部位的清洁, 对每条焊道进行充分清理后再进行焊接操作。
在蒸汽发生器传热管与管板的连接中, 除了要进行管端的焊接, 还要进行沿管板全厚度的胀接。胀接能有效地防止传热管与管板间隙的腐蚀, 也能起到防止管子拔脱的作用。传热管胀接对设备的要求较高, 目前的胀管技术中, 主要采用液压胀的方法。较之传统的机械胀, 液压胀管工艺简单, 一次成形, 同时控制的精度高, 在过渡处能圆滑过渡, 从而减少残余应力, 提高胀接的质量。
3.5 关键部位的焊接
关键部位的焊接主要包括分隔板与水室封头的组焊、水室封头和管板的焊接以及上部组件和下部组件的最终焊接等。其中分隔板与水室封头的焊接过程中, 主要难点在于工装辅具的设计和对焊接变形的控制。该焊接变形包括隔板本身的变形和水室封头的变形两部分, 所以必须充分考虑引起变形的各个因素, 制定合理的焊接顺序和方法。而对于水室封头与管板的的焊接, 首先要对水室封头和管板的装配进行检查, 使其满足公差的要求。而后应对焊接的工艺流程做全面的分析, 保证焊缝质量。上部组件和下部组件的最终焊接, 则因为该焊缝为蒸汽发生器主体结构的最后一道焊缝, 所以只能由经验丰富的焊接技术人员, 在狭小的空间内进行焊接操作, 同时还要保证在焊接过程中不产生额外的污染。
总体来说, 蒸汽发生器关键部位的焊接对于技术人员、焊接设备和管理体系的要求都是相当高的, 是对制造厂综合能力的考验。
3.6 无损检验
用于进行无损检验的时间在蒸汽发生器的制造周期中也占有很大比重, 无损检验的结果不仅是对整个制造过程的控制和产品质量的体现, 也是在制造中及时发现问题的手段。制造时, 无损检验主要是为了查明缺陷的部位和类型, 而对无损检验方式的选择主要参考材料的种类、加工工艺、待测表面的状态和几何形状、预计缺陷的大小和检验方法的灵敏度等。相比于一般的工业产品, 蒸汽发生器制造过程中的无损检验要求更为严格, 对检测人员、设备、方法的要求也更高。蒸汽发生器制造相关的无损检验包括对锻件的检验、对焊缝、机械加工表面的探伤和对传热管与管板焊接后的氦气检漏等。对不同部位的的无损检验有着不同的标准和要求, 在制造中必须严格执行。
4 结语
蒸汽发生器的制造过程中有很多重点和难点都直接影响着整体制造的进度和产品的质量, 对于正在逐步实现国产化的我国核电设备制造产业来讲, 抓住重点、克服难点是我们在制造中必须重视的关键。蒸汽发生器的制造需要优良的设备和优秀的人才, 此外先进的管理和完善的质保体系都是保证蒸汽发生器制造质量的重要因素。以蒸汽发生器为代表, 我国核电的制造业面临着许多技术水平上的难题, 但同时也看到了蓬勃发展的希望。
参考文献
[1]STEAM GENERATOR OF THE POWER GENERATING UNITS OF NUCLEAR POWER PLANTS WITH VVER-1000REACTORS, V.F.Titov, Atomic energy, Vol.77, No.2, 1994
[2]《AP1000蒸汽发生器制造难点分析》, 王培河, 《设备制造》2010
生物质蒸汽发生器 篇3
摘 要：核电站蒸汽发生器的管子-管板封口焊缝是一次侧与二次侧的密封焊缝，其焊接质量直接影响核设施的运行安全。封口焊缝数量多，质量要求高，无损检测有一定的局限性，给质量控制带来一定的难度。文章通过对蒸汽发生器管子-管板封口焊制造工艺和流程全过程的分析，找出了封口焊缝渗漏的影响因素，总结了质量控制的经验，期待核电设备采购方、制造商、建安承包商及业主同行引以为鉴，共同做好设备采购和质量控制工作，以确保核电设备的质量。
关键词：蒸汽发生器;封口焊缝;经验反馈
中图分类号：TG457.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）03-0167-03
1 概 述
1991年6月，秦山核电站作为中国第一座核电站并网发电，实现了中国核电制造从无到有的历史跨越。
在国内核电建设者引以自豪的同时，许多在建造过程中由于技术不成熟或管理不到位等原因带来的问题逐渐显现，还存在较多技术难题亟待解决，必须引起大家足够的认识和警醒。日本福岛核电事故的发生，再次敲响了核电安全的警钟。
作为核岛四大主设备之一，在国内承制的蒸汽发生器（以下简称SG）其制造、检验和验收规范主要为法国RCC-M或美国ASME规范，国内现有SG制造厂的制造经验也是在采购过程中通过国外技术转让、在国外专家的现场指导下积累下来的。鉴于国内SG制造厂对SG设计理论的基础试验研究不深，对SG制造工艺试验的研究、消化水平有限，又鉴于相关焊接设备、焊接材料、传热管等关键技术不能国产化，笔者认为，国产SG的焊接工艺设计、制造工艺流程设计尚待逐步完善。本文通过对蒸汽发生器管子-管板封口焊制造、检验活动进行详细解析，找出管子-管板封口焊渗漏的主要原因，期待制造厂对SG关键工艺技术进行改进，加强过程控制，避免类似质量问题的重复发生。
2 管子-管板封口焊缝质量问题的产生过程
2011年， 国内某在建核电厂的SG在现场水压试验过程中发生渗漏，返修后对SG进行二次侧第二次水压试验，结果发现其它部位仍有渗漏点。随后，在表面未做任何处理的情况下，对所有的封口焊缝进行100%液体渗透检查（以下简称PT）检查，结果发现数75个焊缝存在显示，接着，进一步对75个封口焊焊缝进行100%射线探伤检查（以下简称RT），结果有9个焊缝存在记录性缺陷。管子-管板焊缝渗漏示意图，如图1所示。
基于上述原因，设备制造厂随即签发了停工令，要求对所有在制的SG管子-管板封口焊缝进行排查。经过对现场在制的SG的第二次排查，检查结果见表1。
事件发生后，制造厂根据缺陷的性质、位置分布，对制造过程进行了逐一排查，最终认为影响封口焊质量的主要原因是由于焊前清洁不彻底，焊接过程中由于钨极烧损后更换不及时而影响焊接电弧导致焊后产生内部气孔。
为了确保原因分析的准确性，制造厂进行了专项工艺试验，组织国内专家进行经验交流，听取了专家、学者的意见，对封口焊焊接质量进行了分析和经验总结，改进了部分制造工艺。
3 管子-管板封口焊缝的焊接和检验
管子-管板封口焊焊缝示意图，如图2所示。
管子-管板封口焊焊缝微观金相照片（放大200倍），如图3所示。
SG传热管材料为NC30Fe，管外径Φ19.05 mm，管板一次侧为镍基堆焊层，管板孔尺寸为Φ mm，管板孔与管子外壁单边最大间隙为0.15 mm。
传热管与管板的装焊包括：穿管、定位胀、封口焊、液压胀四个工艺过程。
管子-管板封口焊焊缝采用立位、全自动、全位置焊接。全自动焊机包括弧焊电源（电子控制的弧焊变压器，可输出脉冲电流）、控制系统及焊机机头。控制系统一般由编程控制，包括焊接过程的程序控制（送气、引弧、机头旋转、熄弧、断气）及参数自动优化控制等。焊接机头包括焊嘴、定位导杆、旋转机构等。焊接设备带三相全自动补偿电力稳压器。
封口焊缝在焊接结束后要进行如下检查：
①尺寸检查（DT）、目视检查（VT）、表面粗糙度检查;
②液体渗透检验（PT）;
③密封性检验（LT）;
④另外，封口焊焊缝焊后还要进行6%射线抽检（RT）（制造厂内部控制）。
封口焊焊缝根部焊缝缺陷照片，如图4所示，延伸到焊缝中的缺陷照片，如图5所示，因为焊接应力产生的撕裂照片，如图6所示，因为焊接应力产生的撕裂照片，如图7所示。
封口焊焊接工艺评定和见证件的检验要求：
①焊喉平均值（焊接3点钟及9点钟位置）≥0.9 e（e为管子壁厚，0.98 mm）; 焊喉单个值≥0.66 e（0.72 mm）;②焊根（未熔合及其它缺陷尺寸）≤0.1 mm;③不允许有裂纹，只有局部最短的泄露途径>0.66 e时，才允许存在气孔和夹杂物。
3 无损探伤在管子-管板封口焊应用中的局限性
3.1 渗透探伤的局限性
PT检查只能检测开口型缺陷。一旦焊缝中的微小气孔（管子-管板封口焊多为针尖气孔）被焊缝表面的氧化物覆盖，PT检查就会失效。
另外，PT检查对环境的温湿度要求较高，如果当时环境的湿度较大，凝结在封口焊焊缝上的水膜就会预先通过毛细作用先行吸附到焊缝缺陷的开口当中，而随后PT检查涂覆的渗透液对微小气孔的渗透、扩散作用就会大大减弱，发生漏检的可能性极大。
3.2 射线探伤的局限性
管子管板封口焊射线检查使用射线源为Ir192，焦点尺寸为0.5×0.5 mm。在检测工艺方面，由于底片的几何不清晰度（Ug值）与射线源尺寸成反比，要使Ug尽可能小，只有使射线源尺寸尽可能小或焦距尽可能大。实际上，在管子-管板封口焊焊缝RT探伤过程中使用的射线源尺寸要远大于缺陷的实际尺寸，这样，射线照相底片存在很大的几何不清晰度，射线检查的效果并不是很理想。
目前，制造厂在管子-管板封口焊的检查过程中设置射线检查，其目的不是为了专门检测焊缝内部缺陷，而是为了避免产生批量缺陷。
3.3 氦检漏的局限性
氦检漏仅能发现贯穿性的缺陷（例如气孔）;对于非贯穿性的缺陷是无法发现，检验方法的局限性造成无法真实准确地判断设备的制造质量。
4 制造工艺过程对管子-管板封口焊质量的影响
4.1 管板镍基堆焊层质量的影响
管板镍基堆焊层虽然焊后进行了PT和UT探伤（只是消除了超标缺陷而已），但是仍然残存大量的非超标缺陷。这些残存的非超标缺陷为日后的封口焊接留下了质量隐患。在实际封口焊过程中，也多次发现因为堆焊层缺陷影响封口焊质量的事实。管板堆焊层中残尊的缺陷，如图8所示。
4.2 深孔钻工艺流程的影响
该制造厂管板深孔钻安排在管板堆焊、机加工后进行。因为深孔钻工序的超前设置，造成管板孔在热处理工序二次污染，且管板孔直径较小，管板孔内表面的氧化层清理困难，给后续的封口焊焊接带来质量隐患。
国内其它SG制造厂的管板镍基堆焊后，暂不安排管板深孔钻，而是先安排与下部筒节组对焊，待CVP组件整体消除应力热处理后，再安排管板深孔钻。
4.3 热处理工艺流程的影响
该制造厂的管板深孔钻后的消除应力热处理安排了两次热处理，且管板孔均受到了长时间热处理的影响（氧化、二次污染）：
①管板与下部筒体下筒节（VB）组对焊成CVP组件的整体消除应力热处理（深孔钻后，管板孔造成污染）。
②CVP组件与TVC组件组对焊成TIF组件的整体热处理（深孔钻后，管板孔造成污染）;
国内其它SG制造厂的热处理工艺安排：
①CVP组件整体消除应力热处理（还未深孔钻，管板孔未造成污染）;
②CVP组件与TVC组件组对焊成TIF组件采用局部热处理（虽然已经深孔钻，但是局部热处理不会对管板孔造成污染）。
4.4 封口焊过程控制对封口焊质量的影响
4.4.1 对清洁度、温湿度的控制情况
该制造厂的清洁室为卷帘式顶棚，卷帘传递部位有缝隙，清洁室与外界有气体交换，外部焊接、焊缝打磨产生的烟尘可能进入到清洁室。清洁度不够对封口焊质量带来隐患。
该制造厂位于河道边缘，长年湿度较大，清洁室内对湿度的控制不到位（管板表面时常发现冷凝水的薄膜）。湿度对封口焊质量带来隐患。
国内其它SG制造厂家的清洁室为全密封房间，清洁室内有中央空调进行温度控制，有大型工业除湿机进行除湿。疑似残存在传热管外壁与管板孔之间的杂质，如图9所示。
4.4.2 对封口焊焊缝区域的抛磨情况
由于对封口焊焊缝表面的氧化膜清理不彻底，覆盖有氧化薄膜的封口焊焊缝在后续的PT检查过程中，没有将隐埋的缺陷暴露出来。
4.4.3 对焊接使用钨极的控制情况
合格的钨极尖头可保持电弧稳定和足够的熔深，若焊接钨极不合格，会造成钨极烧损，影响焊接电弧燃烧的稳定性（该制造厂的钨极是焊接操作者自己修磨，对封口焊焊接带来质量隐患。）。
国内其它SG制造厂的钨极通过外协厂加工，钨极的质量好，封口焊质量受控。
4.5 焊接工艺对封口焊缝质量的影响
焊接引弧电流上升阶段，成形效果不理想，需要利用后续焊接对电流上升阶段的焊缝进行重熔。为改善焊缝质量，可以在焊接起始段通过延时进行重熔即可，但是该制造厂实际重熔两圈，焊接圈数多，势必造成封口焊焊缝产生过渡氧化（镍在温度达到750 ℃则能剧烈氧化）。
另外，该制造厂在焊接过程中预设的保护气体预通气、滞后保护时间仅为8～10 s（国内其它厂家为20 s），造成封口焊焊缝表面残留大量的氧化层，给封口焊带来质量隐患。
4.6 焊接操作对封口焊缝质量的影响
实践证明，焊接机头定位不良、钨极长度调节不良等因素也是造成焊接缺陷的原因。如图10所示。
5 配套辅助工艺对封口焊缝质量的影响
5.1 定位胀使用可溶性润滑脂的影响
该制造厂使用的可溶性润滑脂的部分成分见表2。
其中，肥皂、自由基的脂肪酸均是碳氢氧化合物，水是碳氢化合物，这些物质均是产生气孔的直接诱因。
在机械胀管过程中，胀辊与传热管间摩擦并产生大量的热，润滑脂极易在滚压摩擦热下液化并渗透到胀接接头的缝隙，镍基材料的焊接对水、油脂非常敏感，水、油脂是封口焊焊缝产生气孔的主要原因。
国内其它SG制造厂家在定位胀过程中使用的酒精和丙酮（使用热空气吹干后极易挥发，不会产生焊接污染）。
5.2 封口焊保护气体组成设计对封口焊质量的影响
镍及镍合金焊接时最常见的气孔是H2O（水）气孔。由于液态镍能溶解大量氧（1 720 ℃时氧在镍中的溶解度为1.18%），凝固时，氧的溶解度下降（1 470 ℃时仅为0.06%）。凝固过程中过剩的氧将镍氧化成氧化亚镍（NiO），氧化亚镍和熔池中的氢化合，镍被还原而氢和氧结合成H2O，其反应式为：
NiO+H2→Ni+H2O
（封口焊焊接使用的保护气体有5%H2，因而容易在焊接过程中形成水）。由于封口焊采用的是脉冲电流，能量的输入有间歇，焊接过程中高温停留时间短，熔池金属冷却快，被还原的水受热膨胀来不及溢出便产生气孔。
国内其它SG制造厂封口焊保护气体为氦气和氩气两种惰性气体（不含还原性气体，不会产生焊接污染）。
6 经验总结及思考
①务必重视工艺交底工作，提高操作人员的操作技能和质量意识。
②务必重视深孔钻和热处理等工艺流程设计，避免管板孔受到氧化和污染。
③务必重视管板镍基堆焊层的焊接质量控制，避免堆焊缺陷对封口焊质量的影响。
④务必重视对焊接工艺评定的控制，避免焊接工艺缺陷对封口焊质量的影响。
⑤务必重视清洁室温度、湿度控制，避免湿度对焊接的影响。
⑥务必重视焊接过程控制。控制好焊接参数、焊接机头定位、钨极到工件距离、保护气体质量、钨极的质量等。
⑦务必重视封口焊待焊表面的清洁度控制，避免管孔表面的氧化物、水渍、油污等对封口焊质量的影响。
⑧务必重视焊缝表面的抛磨、清理工作，避免因为缺陷被覆盖而漏检。
⑨务必重视对PT探伤过程中的温度、湿度控制，避免温湿度对PT检查的影响。
⑩务必重视对封口焊焊接过程中使用的辅助耗材的控制，避免耗材最封口焊质量产生影响。
7 结 语
只要设备制造参与者对每个不符合项做到切实的分析和处理，及时地总结经验和教训，做到质量原因分析不清不放过，没有采取切实可行的纠正措施不放过，不符合项是不会重复发生的，SG管子-管板封口焊缝质量也是可以得到有效控制的。
参考文献：
[1] 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第2卷）[M].北京：机械工业出版 社，2008.
[2] 王振民，黄石生，薛家祥.软开关双丝脉冲熔化极活性气体保护焊逆变 电源[J].华南理工大学学报（自然科学版），2006，（7）.
物质发生了什么变化说课稿 篇4
尊敬的各位评委老师：
你们好!
我今天说课的内容是教科版科学六年级下册第二单元《物质的变化》的第二课《物质发生了什么变化》。
一、说教材
本单元主要研究物质的化学变化，从化学变化伴随的现象中寻找化学变化的本质，即产生了新物质，而物质的化学变化产生了哪些新物质、如何判断，这就要求学生通过本课的学习，学会寻找足够多的证据，来作为判断新物质产生的依据。本课内容是继前一课《我们身边的物质》之后，从更深入更科学的角度继续研究物质的变化。
二、说学情
本课教学的对象是六年级的学生，通过几年来对科学课的学习，学生已经逐步具备了一定的观察能力、自主探究能力和动手操作能力。从学生的年龄特点和心理特征来看，他们对身边的事物充满了好奇，有着较强的探知，而本课所要接触的是沙子、黄豆及白糖，这是他们所熟悉的物质，这就更能引导学生运用已有的知识经验来进行学习，同时这也符合“学生是科学学习的主体，科学课程必须建立在满足学生发展需要和已有经验的基础之上。”这一科学课程标准的基本理念。
三、说目标
考虑到六年级学生已经具有一定的实验操作能力，能够在老师的指导下独立进行某些探究性实验。就这种情况我设计了如下教学目标：
1、科学概念：物质的变化可以划分为物理变化和化学变化，它们的区别在于是不是产生了新的物质。一些物质在变化的过程中，会既发生化学变化又发生物理变化。
2、过程与方法：学习用筛网分离混合物，学习用蜡烛给白糖加热。
3、情感态度价值观：养成细心观察，及时记录的习惯。体会到在实验操作过程中，细致并实事求是地汇报观察到的现象对于得出正确结论是重要的。
基于以上的分析我明确了本课的教学重点与难点：
重点：观察白糖加热的变化。
难点：观察物理变化和化学变化的过程，并找出它们之间的区别。
为了达到理想的课堂教学效果，我在课前作了充分的准备：
各小组要准备两项实验的材料。实验一：一杯沙子、一杯豆子、两张白纸、一根搅拌棒、一个筛网、一份实验记录单;实验二：一盒火柴，一支蜡烛，一个小铁勺，一小包白糖，一杯清水，一个盘子，一份实验记录单。
四、说教学方法
建构主义认为，科学知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定学习环境下，在教师和学生伙伴的帮助下，利用必要的学习资源，通过自主行为建构而获得的。结合这一理论，以及教材内容，我觉得本课应该采用以教师引导启发为主，讲解示范为辅的教学方法，积极组织学生开展小组探究活动，并进行充分的交流讨论，引导学生经历一个十分典型的“观察——预测——实验——得出结论”的科学探究过程，从而让学生自己去观察物理变化和化学变化的现象。这对他们形成科学的研究思想有很大的帮助。同时借助多媒体辅助教学帮助学生更好地掌握本课知识要点，构建知识框架。始终把握“学生是科学学习的主体”，突破“教师中心”。实验结束后，让学生运用自己的方式进行汇报，在交流中就探究的过程进行一定的阐述，从而提高学生对实验现象进行综合分析和概括的能力。因为在寻求科学表达的同时，也是学生在进行科学思考的过程。
五、说教学程序
在具体实施教学的过程中我设计了：导入新课环节，实验探究环节，总结特点环节和拓展延伸环节，四个环节来展开教学活动的。
第一环节：导入新课
这一环节我采取复习导入的方式开始教学：上一节课我们研究了《身边的物质》，知道了世界是由物质构成的，并且物质总在不断地变化。这节课，我们将通过实验来探究物质到底发生了什么变化。从而引出课题并板书课题。这种直接导入的方式简单明了，又能给学生留下悬念，学生的求知很快地被激发起来了。
接下来进行第二环节：实验探究
这个环节有两项实验活动：第一项活动是混合沙子和豆子，这个活动是铺垫;第二活动项是观察加热白糖的变化，这个活动是重点。
先进行第一项实验活动混合沙子和豆子。为了比较，我引导学生先从杯中取出少量沙和豆子，分别放在纸上进行观察，看看沙和豆子本来是什么样的。这里要鼓励学生尽可能从多方面进行观察，例如沙和豆子摸起来感觉怎样?闻起来有什么气味?看起来是什么颜色、什么形状的?混合前的观察，是作为判断混合后沙和豆子是否发生了变化的重要依据，所以要求学生要对观察的结果作简单的描述。
然后，我会让学生猜一猜混合后，沙和豆子会发生变化吗?通过猜测活动，既培养了学生遇到问题先根据已有的知识和经验进行思考的习惯，也让学生知道了猜测要有事实作依据。接下来，我让学生把从杯子里再分别取出一些沙和豆子倒在空杯中进行混合、搅拌，同时提醒学生要注意观察，看看沙和豆子发生了变化没有?并将他们观察到的现象描述出来。
接着我提问：“混合后，有什么方法可以检查沙和豆子是不是发生了变化呢?”引导学生运用“用筛子筛”这个常用的分离方法来分离混合物。分离后，我会指导学生进行细心的观察比较。有些学生会纠缠于某些细微的变化，比如混合过的沙子里有一点豆子碎渣等，这是值得肯定的严密细致的态度。但我要启发学生，这些现象只说明沙和豆子混合后在形状、大小等方面发生了细微的变化，特征和性质没有变，沙还是沙，豆还是豆。我觉得，这种分析会极大地丰富学生的认识。最后，我小结并板书：混合沙和豆子，我们观察不到它们有明显的变化，说明混合以后没有产生新的物质。
接下来，进行第二项实验活动：观察加热白糖的变化
我会用上一个实验的结果做引入：“混合沙和豆子，我们观察不到明显的变化，那加热白糖会怎样呢?”
我先让学生观察白糖的特点，并记录在表格中;然后引导学生预测：给白糖加热，会发生哪些变化，让学生将他们的预测结果填写在记录表中。在这里，我会鼓励学生大胆预测，激起他们强烈的探究兴趣，为后面的实验观察服务。接着，我借助课件，讲解“给白糖加热”的方法和注意点，并作示范。由于这个实验有一定的危险性，所以我的讲解过程要力求清楚明白。
然后，各小组开始给白糖加热，并及时记录观察到的现象。在活动当中，我会注意控制课堂纪律，以防突发事件的发生。
实验做完后，学生要交流观察到的白糖的变化。
在这里，我要让学生以严谨的态度来表达、交流自己观察到的现象。交流时，引导学生从状态、颜色、气味三方面的变化来进行交流。观察白糖的变化过程，首先是固体的白糖变成了液体的白糖，然后继续加热，白糖的颜色逐渐加深，最后变成有焦味的黑色固体。这时我会提问“黑色固体是不是原来的白糖呢?”在这一问题的回答上学生的意见可能会产生分歧，于是我会提醒学生从形状、颜色、气味上来判断。我可以启发学生白糖能在水中溶解，引导学生用“溶解”的`方法来判断它是不是白糖。结果证明，黑色固体不能溶解在水里，所以它不是白糖，这说明白糖在加热过程中产生了新的物质。这时我会着重强调，这种变化是特征、性质上的变化。而这种黑色固体，科学家也早就通过实验证明了是————黑炭。
紧接着，我会将教学活动引入到蜡烛燃烧的变化上来。由于观察的局限性，我会出示课件让学生了解蜡烛在燃烧过程中的变化。最后小结并板书：加热白糖，蜡烛燃烧都产生了新的物质。
在这个环节中，通过两个实验的有序展开，学生的探究兴趣层层递进，从而激发了他们强烈的学习热情。通过上述活动，让学生对物质的变化有了很深的感性认识。
这时，我便趁热打铁，进入第三环节的教学：总结特点。
在这个环节中，我要把学生的这种感性认识上升到理性概括的阶段。
我会先由混合沙和豆子的实验，引入“物理变化”这一概念;再由加热白糖，蜡烛燃烧的实验，引入“化学变化”这一概念。接着，我会总结这两种变化的特点：物理变化只在状态、形状、大小等方面发生变化，没有产生新的不同于原来的物质;而化学变化也常常在状态、形状、大小等方面发生变化，但关键的是它产生了新的物质。所以它们的区别就在于：是不是产生了新的物质。行课至此，我已经完成了第一个教学目标。
最后一个环节：扩展延伸。
这个环节，我会组织学生讨论：在白糖加热和蜡烛燃烧的过程中，仅仅发生了化学变化吗?学生通过讨论交流会认识到化学变化的过程中常伴随着物理变化;或者说，一些物质在变化的过程中，会既发生化学变化又发生物理变化。为了加深学生对两种变化的理解，我设计了一些习题，让学生找出哪些是物理变化，哪些是化学变化，哪些变化中既有化学变化又有物理变化。最后，通过小结让学生知道自己身边到处伴随着物理变化和化学变化，只要我们用心观察和发现，就能在身边找出很多这样的例子。这种结束语既巩固了新知，又激发学生继续探究的兴趣。同时我的第二个教学目标也圆满达成。
生物质蒸汽发生器 篇5
5月14日，我参与了在萧王庙街道中心小学举行的奉化市小学科学研训活动，本次活动的研训主题是“优化设计，有效教学”，3位年轻教师围绕本次研训主题展示了3节研讨课，虽说是年轻教师，但是他们构思巧妙的说课稿、风趣幽默的教学语言给参与听课的教师留下了良好的印象，他们的教学理念和教学方法也值得我们借鉴。下面我就其中的一节课――萧王庙街道中心小学周钢营老师执教的《物质发生了什么变化》，谈些自身的体会。
一．说课稿结构清晰，思路明确。
本课的说课稿结构是相当清晰的，从一开始的导入，到沙豆混合实验，到糖的熔化实验，再到最后的总结，结构非常清楚，环环相扣，层层深入，同学在学习的时候也很轻松，不会搞不清楚。
二．优化设计，有效教学。
当前，小学科学的探究理念已经深入每一位科学教师的心中，但是在实际教学中，往往有很多教师会发现，探究活动往往是同学搞得轰轰烈烈、热热闹闹，但是在问结果的时候却收获不多甚至一点没收获。本次活动的研训主题是“优化设计，有效教学”，目的就是为了解决上述问题。本节课的说课稿深深体现了这个主题，周老师在一些细节上的优化设计，使同学的探究活动更加有效。比方在每一个实验开始之前，周老师都会出示实验的过程和实验要求，让同学读一读这些要求和过程，然后想一想该注意些什么，还有什么补充的意见。在确认没什么问题后，再开始进行探究。从汇报的`情况来看，通过这样的过程，同学探究获得的知识更加丰富，印象也更加深刻，真正体现了教学的有效性。
生物质蒸汽发生器 篇6
七年级《发生在肺内的气体交换》教学设计
一、教材分析
本节内容是七年级上册第三章第二节，该节在本章中是重点内容，起着承前启后的作用。
人体只靠营养是不能生活的，人的生活还需要呼吸，因此在人体营养的基础上设置了本章。呼吸系统是人体和外界环境之间进行物质交换的系统之一，人体通过呼吸作用，为人体的运动和其他生理活动提供能量。而发生在肺内的气体交换，是呼吸的重要过程。教材中设计了实验、图片、模拟演示的教具等来帮助学生探索这一生理过程。
编写意图：因为学生处于迅速发育的时期，对自身的一些生理现象充满好奇，本文通过呼吸这一生理活动的学习，进一步揭示人体的秘密。
依据大纲、新课程标准及学生的实际情况，为培养学生能力，促进学生发展，确定目标如下：
（一）教学目标
1、知识与技能 通过测定胸围差，概述肺与外界气体的交换过程并理解肺泡与血液的气体交换
2、过程与方法 通过测定胸围差，培养学生测量数据的能力和分析能力，通过实验培养学生的动手能力、观察能力和思维能力。
3、情感态度价值观 通过肺与外界气体的交换，帮助学生树立保护环境的意识。
（二）教学重点 肺与外界的气体交换和肺与血液间的气体交换
（三）教学难点 肺泡与血液间的气体交换（由于七年级学生没学物理学中的气体的扩散作用，且肺泡与血液间的气体交换是学生看不见、摸不着的，比较抽象）
二、教学方法
1、教法及依据 根据七年级学生活泼好动、表现欲强，集中注意力时间短的特点及其认知水平，设置一些有启发性的问题，启发学生思考分析，培养学生自我获取知识的能力和参与创新意识。依据初中学生抽象思维能力较弱这一特点，运用演示、图片等直观教学手段进行教学，使抽象的过程转化为直观的动画。
2、学法：真正落实学生的主体地位，教师引导学生自主探究、实验观察、合作学习等多种学习方式解决问题，让学生通过观察、动手、分析、推理完成对事物的从感性到理性的认知过程。
三、教学手段
多媒体教学 充分利用多媒体的“声、色、图、像”等特点，形象生动地展示动态变化的特点，将“胸廓变化、肺与血液间的气体交换”制成一个动态过程，可使抽象的过程转化的更加直观、形象。
四、课前准备 软尺 自制模拟膈肌运动的模型 向澄清的石灰水中吹气的装置 注射器 自制多媒体课件
五、教学程序设计
（一）导入新课
在复习的基础上以问题的形式导入新课，如复习后请同学思考：空气入肺后，在肺内发生了怎样的变化？这样可以激发学生探索学习的欲望。
（二）探索过程
1、测胸围差 教师提供软尺，引导学生阅读，组织交流，给予评价。选一组学生到台前给全班同学操作，其他同学观察操作过程，然后交流操作中的优点及不足，寻找合适的测量方法。然后教师组织全体同学分组测量，记录数据，测量结束，让学生试着提出问题。教师出示讨论题目：你认为胸围差的差别与什么有关？胸围差能完全代表胸廓容积的变化吗？胸围差的大小说明了什么？
2、在讨论问题的基础上引导学生做深呼吸动作，亲自体验探讨引起胸廓变化的肌肉，学生交流讨论，随后课件展示胸廓变化的动态过程，教师引导学生进一步确认引起胸廓变化的肌肉，学生交流讨论，随后课件出示胸廓的动态变化图，教师引导学生进一步确认引起胸廓变化的肌肉。
出示思考题1：胸廓容积变化时，肺有变化吗？若有变化，肺到底是怎么样变化的？学生推测，陈述观点。引导学生用实验证明，教师出示自制模拟膈肌运动的模型，通过模拟演示，让学生在观察的基础上自己分析，获取结论。（因为模型是一模拟模型，需先分析装置代表的名称）学生演示前，引导学生认识膈肌变化与胸廓的关系，这样可降低学生探索问题的难度。
思考题2：肺扩大与缩小时，肺内气压又是如何变化的呢？（注压力与体积的关系对于初一学生来说，难度较大，为了降低难度在此设置实验，教师演示学生跟做），用拇指封住注射器筒口，往里推针把，直到推不动，再将拇指松开，使针把回位。教师引导学生在亲自感知的基础上，合作交流，得出结论，肺扩张，肺内气压下降；肺回缩，肺内气压升高。
思考题词：吸气导致胸廓的扩大，还是胸廓的扩大导致吸气？学生分组讨论，互相交流，得出结论。
3、拓展延伸：请同学联系实际，说出生活中常见到的与呼吸有关的现象，如会游泳的同学可能有这样的体会，刚下水时，如果水超过胸部，你会感到呼吸有些吃力，这是为什么？等引导学业说出一些生活现象，分析讨论，学以致用。
4、回扣重点：外界气体是怎样进入肺的？小组合作讨论，教师投示表格：表格见附页。
在总结归纳的基础上，深挖教材，对学生进行思想教育，让学生认识到保护环境的重要性。
过渡衔接 气体入肺后，发生了什么样的变化？学生作出推测，让学生设计方案进行探究。教师出示实验装置，一生演示，其他学生观察现象。教师出示思考题：为什么设置甲瓶？用口吹入的气体使澄清的石灰水变浑浊，说明了什么？（培养学生科学获取知识的方法）教师引导学生分析环境中的气体与呼出的气体成分的比较表分析（充分利用课本资料），人呼出的气体与环境中的气体有什么区别？为什么会有这样的区别？并进行合作交流，得出结论在肺内发生了气体交换。那么这种变化是怎样发生的呢？以问题自然过渡到肺泡与血液间的气体交换。
（三）肺泡与血液的气体交换过程 课件展示“肺的内部结构图”引导学生分析讨论肺适于发生气体交换的结构特点。在分析肺内部结构的基础上，教师补充气体的扩散作用（因为初一学生对气体的扩散原理不太了解，教师可采用喷洒香水的方法，让学生亲自感知气体的扩散，教师给以点拔气体的扩散方向，为何扩散。
针对性练习学生做同步练习题，深化理解肺泡内的气体交换，达到探究深化的目的。
合作探讨 外界空气中的氧是如何到达人体的血液的？教师鼓励学生积极思考，教师引导学生讨论分析、思考、探索，并给经及时的反馈，补充深化学生对知识的理解。
思维延伸 氧最后是在细胞中的什么部位被利用的？引导学生联系前面学习的知识，自己解决困惑。
课堂小结 小组表达交流自己在知识和能力方面的收获，让学生自己小结。
课后实践 课后测量自己的肺活量，并和其他同学的肺活量进行对比。训练学生的技能，引导学生参与课后活动，增加学生的学习兴趣。
生物质蒸汽发生器 篇7
1 封头锻造方案的介绍
在蒸汽发生器9大筒体锻件中, 以水室封头和上封头的结构最为特殊和复杂, 他们分别作为核电厂一回路和二回路的压力边界, 安全分级分别为SC-1、SC-2, 质保分级为QA1, 抗震类别为I类, 具体设计参数见表1。
随着AP1000主设备国产化的发展, AP1000蒸汽发生器由国内设备制造厂生产, 其锻件也由国内制造厂供货, 但是由于蒸汽发生器筒体锻件锻造工艺的复杂, 加之国内锻件制造厂综合制造能力有限, 锻件锻造过程中极易出现不符合项, 产品合格率低。尤其像水室封头和上封头这样结构相对复杂的大型重型锻件, 锻造难度更大。为了降低锻件的制造难度, 在现实的制造过程中, 制造厂会提出水室下封头或上封头分体锻造的方案, 即把水室封头分为水室封头底和水室封头环两部分, 上封头分为上封头顶和上封头过渡环两部分来锻造, 分别如图2所示。
2 整分体锻造方案的比较
在蒸汽发生器封头锻件现实制造过程中制造厂可能会提出的不同锻造方案, 作为设备采购方选择哪种锻造方案, 需要从多方面进行综合考虑, 认清锻件不同锻造方案下制造工艺的特点、设备成品的安全性和制造周期, 对锻造整分体方案的选择有一定的参考意义。
2.1 炼钢工艺
AP1000蒸汽发生器锻件采用的是全新的低硅铝脱氧炼钢工艺 (LVCD+LB3) , 与传统二代半核电锻件采用的双真空冶炼工艺 (CD+LB3) 不同。目前这种冶炼工艺本身国内的制造厂掌握还不成熟, 钢水的纯净度不太理想, 会直接造成蒸汽发生器锻件机械性能合格率偏低。加之蒸汽发生器上封头和水室封头的整体锻造所需钢锭重量都超过了200多吨, 这需要采用多包合浇的炼钢工艺, 封头整体锻造对每包钢水的化学成分的均匀性也提出了高的要求。实际炼钢过程中, 多包合浇产生的钢锭的化学成分不均匀的几率比较高, 造成锻件的废品率高, 给制造厂的制造增加了不少成本压力。而分体锻造把锻件所需的钢锭质量大大减小, 可以采用单包钢水浇注, 炼钢工艺相对简化, 化学成分的均匀性也易于控制, 产品的合格率高。
2.2 锻造工艺
蒸汽发生器封头锻件整体锻造所需的钢锭的重量大, 锻造所需的工装相应的要具有更强的锻造能力。由于封头整体锻造所需的锻件重量大, 锻件在实际镦粗时的变形量也大, 内部容易出现横向内裂层状缺陷, 在超声波探伤时整体锻造的封头锻件比分体锻造的封头锻件的废品率高。如蒸汽发生器整体锻造的上封头结构呈椭球形, 这就要求在专业模具内进行墩粗。整体锻造的上封头比分体锻造的上封头顶部要深很多, 内部不易锻透。而分体锻造比整体锻造能更好地确保上封头顶部的锻造比, 分体锻造的上封头与整体锻造的上封头相比具有更好的机械性能。
2.3 热处理及机加工
蒸汽发生器整体锻造的锻件体积大、外形复杂, 在热处理时变形量大。实际生产过程中整体锻造的封头在外形复杂的局部区域和热处理变形严重的区域, 会发生机加工余量超过设计规定的值不符合项。尤其是蒸汽发生器的上封头, 它具有直径大、质量大、壁厚薄的特点, 热处理时极易发生热变超差, 从而导致锻件的报废。整体锻造的封头球冠部位比较深, 这样会使锻件某些结构复杂的区域的热处理条件变差, 从而导致热处理时达不到规定的性能要求。而分体锻造的封头锻件外形相对简化、热处理时变形量会相对减小, 锻件的机加工余量更容易控制, 外形也更接近于成品的形状。
2.4 安全性
分体锻造的封头锻件会使整个蒸汽发生器筒体焊缝的数量增加, 如果一台机组两台蒸汽发生器水室封头都采用分体锻造, 那就会是整个一回路压力边界增加两条焊缝, 由于这些焊缝的存在, 就可能会出现未熔合、未焊透及残余应力等潜在因素, 这样会使蒸汽发生器及整个一回路压力边界多了两道薄弱环节。在放射性的环境下, 60年寿期内焊缝的抗拉压、抗弯和抗剪强度是否会和母材的相同还是个未知数, 这也就蒸汽发生器安全上增加了一些不确定性, 同时焊缝的增加也会增加蒸汽发生器役前和役中检查的工作量。整体锻造的封头与分体锻造的封头相比会使蒸汽发生器的整体安全性更好。
2.5 制造周期
由于蒸汽发生器封头锻件整体锻造相对困难, 并且整体锻造过程中一些工艺技术还不成熟, 使得蒸汽发生器整体锻造的封头锻件的返工率和报废概率都要比分体锻造的高, 制造厂的成本压力大, 制造风险大。相比之下, 整体锻造方案的经济性不如分体锻造方案。一台蒸汽发生器正常制造周期为48个月, 采用整体锻造方案时, 锻件的返工率和报废率的增加会延长蒸汽发生器的制造周期, 造成设备供货进度滞后。蒸汽发生器又是AP1000核电厂建造工期中关键路径上的设备, 其制造周期的延长, 势必造成AP1000核电厂建造后续工序工期的拖延, 从而会影响AP1000核电厂的整个建造工期。分体锻造与整体锻造相比锻件制造的成功率相对较高, 使得蒸汽发生器的制造周期有保障, 结合目前制造工艺, 从保守决策的核电理念出发, 应考虑蒸汽发生器封头锻件的分体锻造方案。
3 结语
AP1000蒸汽发生水室封头锻件和上封头锻件是采用整体锻造还是采用分体锻造方案, 要和项目的实际进展情况以及制造厂的实际制造能力结合起来。若项目工期比较紧张, 应选择分体锻造方案;若项目工期较为宽松, 应选择整体锻造方案。鉴于AP1000蒸汽发生器服役周期长, 难以更换, 维修困难, 其完整性直接影响到核电厂的安全和寿命的特点。考虑到封头锻件整体锻造的蒸汽发生器整体性能会更优, 从核电厂长远运行的角度出发, 也应尽量采用封头整体锻造的方案。由于现在锻造技术的局限性和工期的要求, 我们会选择蒸汽发生器封头锻件的分体锻造方案, 但随着科学技术的进步和制造经验的积累, 相信蒸汽发生器封头锻件将会必然由整体锻造方案完全取代分体锻造方案。
摘要：AP1000蒸汽发生器作为核电厂最重要长周期设备之一, 在设计和制造上有其特殊的要求和困难, 蒸汽发生器制造过程中使用了大型的锻件, 现实制造中蒸汽发生器封头锻件既可以分体锻造又可以用整体锻造, 分析这两种锻造方案的制造工艺、安全性、制造周期以及其他方面的特点, 为采购蒸汽发生器时方案的选择提供参考。
关键词：AP1000,蒸汽发生器,锻造
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