CN1011333B - 蒸气发生器的净水容器 - Google Patents

Abstract

本发明的净水容器包括一个底(9)、一个侧壁(31)和一个顶(32)，还有一个环绕排水管(20)下端(21)的导管(33)，排水管(20)用以收集净化水。侧孔(35)可使净水容器(30)的内部水流平稳并以重力沉淀水流中污染环境的颗粒。本发明装置的整体配置简单而高效，本发明可用于热核发电站。

Description

本发明涉及一种用于蒸汽发生器的净水容器。

在蒸汽发生器中，二次循环水主要含有如四氧化三铁这类氧化产物的颗粒，这些颗粒趋向于沉淀在流速慢的区域中，尤其是在靠近管板的地方。这会促使热交换管腐蚀。

这就是为什么人们已制造带有净化容器的蒸汽发生器装置的原因，先将上述颗粒沉积于净化容器中，然后排除掉。在这方面的已有技术中有三个由威斯坦哥斯（Westinghouse）公司提交的专利，它们分别在法国的公开号为2462655、2564949，在欧洲的公开号为0185174。

这三项专利涉及放在外壳水平顶上的净化容器，该外壳内装有一次循环流体在其中流动的管束，要被净化的蒸汽发生器的二次循环流体在蒸汽发生器的套管和一次循环流体管束外壳之间向着蒸气发生器外壳底部流动，而后在外壳的内部向上流动，然后通过与一次循环流体管束的接触蒸发后在穿过外壳顶部的垂直管道中上升，放在蒸汽发生器顶部的各设备处于两相区域，这些设备把蒸汽中含有的水分离出来以干燥蒸汽，这样的装置是具有离心分离作用的旋风分离器和人字形干燥器。

这种从气相分离出的水含有多于回水管路或管束底部水里的颗粒，因为沸腾把固体颗粒集中到未蒸发的水中。通常，水一直流到位于管束外壳顶上的净化容器中，在再循环前在此处沉淀、颗粒处于净化容器的底部并滞留在那里直至从净化容器中排放出来。这种排放操作可以在二个工作周期或一个工作周期之间进行，上述操作是用具有喷水 管和排放或抽吸管的特殊设备进行的。

在上述第一份专利中，净化容器的顶部是敞开的，底部是由外壳的顶构成的，侧壁是垂直的圆柱筒，水被收集到净化容器中直到外溢，水象瀑布般从侧壁的上边缘流下，而后进行再循环，用通入到净化容器底的中部的抽吸管来排泥。

该设备具有以下缺点：因为旋风分离器和干燥器均分布在蒸汽发生器的表面上，所以净化容器的侧壁直径应当很大，实际上其直径几乎与蒸汽发生器自身外壳的直径相同，以致于能够把由蒸汽分离出的水的流动通道全部包围在内，这样一来，在制造过程中就必须移动并安置一块尺寸相当大的板于蒸汽发生器的上体上，而这是难以完成的。

另一个缺点是：由于抽吸管需要在外壳的二个地方钻孔，即在外壳的顶上和侧壁上钻孔;还要在蒸汽发生器的外壳上钻孔，这就产生了脆弱的区域。

上述的第二份专利提出了一个不那么麻烦的方法，用多个小的封闭净化容器代替单一净化容器，该小净化容器的顶部打了孔，它完全置于液相中。带有颗粒的水在净化容器的上面通过并有一部分进入净化容器，因为水在容器内流动速度很慢，颗粒就沉淀在净化容器底部，抽吸设备带有喷水设备，喷水设备由从净化容器顶部通入容器的管子构成，径向管的端部是可向容器内部喷射水的象淋水喷头那样的喷咀。

该设备避免了使用笨重净化容器带来的缺点，然而由于抽吸设备是和上一份专利所用方法相同的，所以就有相同的缺点，还应注意的是，该方法还有另一个缺点：因带颗粒的水不稳定地流经多个净化容器底部的上面，所以也就不知道实际上通过了多少水，因而也就无法确定设备的效率。

在上述第三份专利中内有管束的外壳有一个三层顶，其形式为三块水平平行板，上板钻有孔，中间板的中心有一个孔，该孔并不径向扩展到外壳的周边，下板是不透水的并与外壳的顶相配合。

如同在上述方法中那样，要净化的水在钻孔上板的上面流动，流过该板，然后流过中间板的中心孔向下流进入侧板装置。该侧板装置使水处于层流状态以沉淀水中颗粒。然后水流向外壳的周边并垂直流过中间板，通过钻孔板的周边孔，以此循环。在该设备中没有配置专用的排水或抽吸装置。

这种方法的缺点可以例举如下：例如所述的方法中无论如何没有任何迹象可以说明含有颗粒的水确实通过钻孔板的孔洞而没有直接进行再循环。特别是侧板不得不放在二块平行板和一些大管道之间较为狭窄的空间中，这些大管子是用来输送通过这些板的水-蒸汽混合体的，因此可知这些侧板的安装是很复杂的。

总之，没有排放设备必然使工作周期比较短。

本发明的目的是避免这些缺点，尤其是避免由钻孔盖子引起的缺点。这种钻孔盖子不能确保净化容器有较好的净化效率。

本发明的另一特殊目的是提供一种除孔之外实际上是封闭壳体的净化容器，必要时孔可以很小，孔是用于排水的;一种可让一根管子穿到净化容器中的上通路，带有颗粒的水在该管中流动。

更准确地说，本发明涉及一种净化在蒸气发生器中流动水的容器，所述水由干燥器分离蒸气和通过水的入口管流入该容器;该净化容器有一个底部、钻有排水孔的侧壁和钻有一个中心孔的顶构成的壳体，管子的下端通入中心孔内。

本发明同样可用于某些蒸汽发生器，这些蒸汽发生器的结构必须 能够使得在净化容器中的水迅速冷却，必要时用延伸至净化容器底部的垂直缝隙扩展排水孔以快速和近于全部排净净化容器。

在最佳实施例中，净化设备有一根与底相切的喷水管，该喷水管通过净化容器底部的中线并钻有喷水孔，使喷射的水可与净化容器底部相切;还有一个用接头与容器相连的回收管。接头穿入所述的容器并靠近容器底和容器侧壁的连结处。

现在将结合下面例举的附图描述本发明，所给出的这些附图仅用于显示本发明而并不能用于限定本发明的范围。

图1为装有本发明设备的蒸汽发生器的径向剖面图;

图2为图1中Ⅱ-Ⅱ方向剖面图;

图3和图4表示本发明的二种可能采用的结构;

图5表示一种在蒸汽发生器上和容器上稍有不同的结构。

首先借助图1简单地回述一遍蒸汽发生器和水回收方式的基本工作原理。

一次水沿着箭头A流动，首先通过一次水管道2进入室1的底部，流入倒U型管3中，倒U型管分支的端头固定在一块平行板4中。一次水流出管子3后由一次水出水管道5流出蒸气发生器，分隔板6被放在管板4和蒸气发生器的室1之间用以强迫一次流体通过管子。

二次水沿着箭头B、C和D流动：首先该水通过二次水入水管19进入蒸汽发生器的室1中，二次水入水管由一个图中未画出的供水装置供水。液相水在室1和室1里面的壳体7之间流向蒸气发生器的底部，室1和壳体7是同轴的，壳体7将管3围住。二次水被管板4挡住，因此水就通过设置在壳体7和管板4之间的开口8径向地往蒸气发生器的里面流动。然后二次水上升，经与管3接触又被加热，使得 部分气化，湿蒸气的流动主要用箭头C表示：水-蒸气混合物朝着壳体7的顶上升，所说的顶也是下面将要描述的净化容器的底9。这种水-蒸汽混合物流入垂直管道10中，管道10通过在蒸气发生器顶钻的孔与壳体7的内部相通。水-蒸汽混合物升到蒸汽发生器的顶部，但它仍有许多水份，这就是为什么要设置气水分离设备的原因，首先，在管10顶部的旋风分离器11能够将悬浮在蒸汽中的水滴通过离心作用进行第一次分离，收集的水流进收集器12，然后通过重力（向下），沿着管10的外侧流到液体/蒸汽的表面H上。

通常，旋风分离器的顶是用一块实心板44撑张固定的。该板装有用以将未被旋风分离器分离的靠重力下落的水滴排出的排水管13，这些排水管13可以通到垂直排水管20，垂直排水管20又通到下面描述的净化容器30中。此时，由重力分离的水靠本发明提供的设备净化。

沿着箭头C连续上升的湿蒸汽直至通过第二个出口管道14离开蒸汽发生器的室1，此时湿蒸汽穿过悬挂在室1顶部的干燥器15。蒸汽发生器中的蒸汽含有的未被旋风分离器11分离的水滴被波纹钢板捕集，这些残留水带有必须清除的固体颗粒。在停机出现意外的氧化时，该水可将从钢板落下的颗粒带走。在这种情况下，来自干燥器的水比来自旋风分离器进行再循环的水多。本发明设备具有如下优点：从干燥器出来的水与再循环的剩余水混合以前先被净化。水滴首先靠重力沿干燥器15流动，流入悬挂在干燥器15上的收集容器16中，水滴在这里聚集，最后水流到收集容器16和从排水管13落下的水的垂直排水管20中，排水管13中水的路径用箭头D表示。

排水管20的下开口端21通到位于液体-蒸汽表面H以下的净 化容器30中，净化容器30为本发明的目的所在并在其后详述。

净化容器30为圆筒状，有一个与壳体7的顶结合在一起的底9，一个侧壁31和一个顶32。在容器30为大口径时，可以把输送气-水混合体的垂直管道10穿过底9和顶32。用一个导管33穿过顶32，导管33为圆柱形套筒位于顶32中心处。排水管20一直通到导管33的里面，并与导管33之间有一点儿间隙，以允许热膨胀和制造引起的不确定定位。

用一个栅栏34把导管33挡住，该栅栏被挂在顶32上，排水管20的下端21在栅栏34的上面。这样是为了产生排水管20中流动水的水头损失，特别是为了很快降低水流的垂直速度分量。

图3所示为采用了本发明构思的另一方案，用穿入净化容器30内更深处的排水管20′可以得到相同的效果。排水管的下端21′明显地位于顶32的下面，其下端面没有打开而是用一块板29挡住。排水管20′外面的水在通过透入排水管20周围的孔22时的流动变成径向流动，排水管20周围的孔在顶32的下方。

由于水中颗粒沉淀在底9上，进入净化容器30里的排水管20（或20′）的水被去除了这些污染环境的悬浮颗粒，流动尽可能为层流和稳流以达到上述效果，尤其在容器30的底部更应如此。这样水流就不再携带已被沉淀的颗粒，通常，沿着侧壁31并在侧壁31上部等高分布的排水孔35确保了与这些特性一致的水的径向流动。径向流动使进入净化容器30中的水流速相当慢。水的长的通过时间有利于将颗粒沉淀在底9上，此外容器30的下部几乎不影响流动状态，因而容器30的下部构成了一个静止区。

虽后由孔35出来的净化水混入到箭头B表示的正常流动中。

然而在某些蒸汽发生器中，必须使净化容器30中的大部分水流动很快，以便在部件过热的情况下保证冷却重新进行。此时在图1中所示的排水孔35也就显得不够用了。正是由于这个原因，可用在图4中所示的较大的和由二部分组成的孔36代替孔35，孔36的上部是可以一直延伸到顶32的圆形或长方形的孔37;下部是缝口38，缝口38向下延伸并延长了孔37，缝口38可延伸到底9，这样的配置确保了净化容器30外面的水流动得很快和在需要时基本全部排空容器，由于净化容器中的湍流加剧使净化效率有一点下降，但这种损失是可以接受的，因为缝口38的宽度仍小到可以在正常操作时不使净化容器30底部的水流产生剧烈的流动。

因此本发明的净化容器30相对于在上述已有专利中披露的已知方法具有多种优点。

由于净化容器基本是完全封闭的，沉淀颗粒就可不受到整个蒸汽发生器中净化容器外部流动的干扰，当出现容器排水意外时那些已沉淀颗粒再乳化的可能性也非常小。

由于净化容器是密封的，所以在不论任何环境条件下都可维持同样的净化效率，特别是当净化容器30完全置于水中时更是如此。

因为由穿过导管33并通到容器中间的排水管20直接给水，引起了一个净化容器内的径向流动，其流动速率从净化容器中心到边缘迅速下降，

不论谈到被净化水流的速度还是方向，本发明都比前述已有专利技术更有效地控制了净化水流，这样就可避免二个危险：

a）.剧烈流动使得要被去除的颗粒没有足够的时间沉淀。

b）.忽略由颗粒分离系统产生的再循环水总流率中沉淀过的流 体和颗粒的流率。

因此有权利期望本发明上述装置的效率远比所述已有技术中装置的效率高。

由沉淀而收集在净化容器30中的颗粒可用多种方法排除或抽吸出来，下面将结合附图1和附图2解释一个较好的方法，其它方法显然也是可行的。

喷水管40通过净化容器30并从底9的上部通过，喷水管40在净化容器中呈直线并沿净化容器30直径或当中安置，该喷水管钻有水平孔41，在排放时，该喷水管使喷出的水为水平状或与底9相切地流动。

颗粒呈泥浆状流动，被喷水管冲向净化容器30的周边，然后进入接管42。接管42沿着侧壁31并且靠近底9分布，接管将一个环形回收管43与净化容器30的内部相通。环形回收管43环绕侧壁31的外部，因而可吸出和收集泥浆。

净化容器的底9一般是平的和水平的，但若空间允许，也可是凹形，特别是做成顶点向上，具有垂直中轴，开口很大（顶角为170°～160°之间）的锥面，这在图5中有所表示。图5中49表示这种底，由于锥形底顶点与边缘之差，使这种底和斜度具有如下长处：

a）.在年度停机时，消除了对蒸汽发生器进行排空时将水滞留在顶板上的可能。这样一来相对于平顶板而言就使蒸汽发生器处于干燥状态。而平顶板会有平面带来的缺点，只要平顶板近似于平面，哪怕一点点近似，都会存水。

b）.周边所形成再循环涡流有利于颗粒沉淀，所以也有利于将其引走抽走。

抽吸管40和回收管43既不通过壳体7，也不通过室1，而是向上弯曲回通到液面H的上方并靠近第二个操作孔50。这样当蒸汽发生器停止工作时，就可很容易地打开操作孔50的盖子并把喷水管40和回收管43连到泵上。

Claims (9)

1、一种净化在蒸汽发生器中流动水的净化容器(30)，该流动水通过干燥器(15)从蒸汽中分离，并通过将该水引入容器(30)中的引水管(20)流入所述容器，其特征在于：该净水容器有一个壳体，壳体由一个底(9、49)，一个钻有排水孔(35、36)的侧壁(31)和一个钻有中心孔的顶(32)构成，中心孔有一导管(33)，排水管(20)的下端(21)插入该中心孔的导管(33)中。

2、根据权利要求1所述的净化容器，其特征在于：该容器位于蒸汽发生器中水-蒸汽表面（H）的下面。

3、根据权利要求1所述的净化容器，其特征在于：导管（33）有一个围绕排水管（20）下端（21）的圆柱套管。

4、根据权利要求3所述的净化容器，其特征在于：导管（33）有一个栅栏（34），栅栏（34）置于管（20）的下方。

5、根据权利要求1所述的净化容器，其特征在于：引水管（20′）的下端（21′）用一块板（29）堵住并在顶（32）以下的部分带有孔眼（22），该孔眼使从管（20）流出的水横向流出。

6、根据权利要求1所述的净化容器，其特征在于：孔（35）均匀地在靠近顶（32）的同一高度上分布。

7、根据权利要求1所述的净化容器，其特征在于：孔（36）由垂直缝口（38）延长，垂直缝口向底（9、49）延伸。

8、根据权利要求1所述的净化容器，其特征在于：净化容器至少有一根与底（9、49）相切的喷水管（40），该喷水管经过底（9、49）的中线并钻有能与底（9、49）相切地喷水的孔（41），还有一根用接管（42）与净化容器（30）相通的回收管（43），接管（42）在靠近净化容器壳体的底（9、49）和净化容器侧壁（31）的接合处穿过净化容器（30）。

9、根据权利要求1所述的净化容器，其特征在于：容器底（49）为凹状。

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