CN106914108B - 一种专用于核电站蒸汽发生器的汽水分离器组件排汽结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种专用于核电站蒸汽发生器的汽水分离器组件排汽结构，将汽水分离器组合形成若干个同心但直径不同的环状结构，每一圈环状结构中的相邻汽水分离器之间均设置有排汽通道，排汽通道穿过上甲板。该发明在蒸汽发生器上筒体直径不变的条件下增加汽水分离器排汽结构的蒸汽流通面积，节省了蒸汽发生器上筒体空间，保证汽水分离器排汽结构的排汽能力，满足小直径的汽水分离器组件的排汽需求，为紧凑高效小直径汽水分离器的应用创造了条件，而且避免汽水混合物中蒸汽与汽水分离器切向疏水发生对冲，从而确保汽水分离器以至干燥器的分离效率，获得品质合格的干饱和蒸汽。

Description

一种专用于核电站蒸汽发生器的汽水分离器组件排汽结构

技术领域

本发明涉及核电站蒸汽发生器技术，尤其涉及紧凑高效小直径汽水分离器的应用，具体涉及一种专用于核电站蒸汽发生器的汽水分离器组件排汽结构。

背景技术

汽水分离器位于核电站蒸汽发生器中干燥器和重力分离空间的下面，其作用是对汽水混合物进行粗分离，减小干燥器入口湿度，保证干燥器向汽轮机提高品质合格的干饱和蒸汽，保证汽轮机的安全、经济运行。

从汽水分离器的切向疏水口(或者多孔疏水)出来的汽水混合物主要成分为水，但也含有少量的蒸汽，应设置适当的排汽结构将这部分蒸汽向上排出，避免切向疏水(或者多孔疏水)被蒸汽再携带。目前核电站蒸汽发生器中广泛使用的汽水分离器组件排汽结构示意图如附图1和附图2，采用在上甲板上布置排汽管，用于排出汽水分离器的切向疏水(或者多孔疏水)中含有的蒸汽。对于小直径的汽水分离器组件，需要布置很多小直径的排汽管，对于有限的蒸汽发生器上筒体空间，布置这些排汽管非常困难。为适应紧凑高效小直径汽水分离器的应用，需要对汽水分离器组件排汽结构进行改进设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是小直径的汽水分离器组件由于有限的蒸汽发生器上筒体空间无法安装足够的排汽管而导致排汽能力无法满足要求，其目的在于提供一种专用于核电站蒸汽发生器的汽水分离器组件排汽结构，该排气结构在蒸汽发生器上筒体直径不变的条件下增加汽水分离器排汽结构的蒸汽流通面积，保证汽水分离器排汽结构的排汽能力，满足小直径的汽水分离器组件的排汽需求，避免汽水混合物中蒸汽与汽水分离器切向疏水发生对冲，从而确保汽水分离器以至干燥器的分离效率，获得品质合格的干饱和蒸汽。

本发明通过下述技术方案实现：

一种专用于核电站蒸汽发生器的汽水分离器组件排汽结构，包括上甲板和若干个汽水分离器，且汽水分离器均穿过上甲板，所述汽水分离器组合形成若干个同心但直径不同的环状结构，在每一圈环状结构中的相邻汽水分离器之间均设置有排汽通道，排汽通道穿过上甲板。现在核电站蒸汽发生器中广泛使用的汽水分离器组件排汽结构如附图1和附图2所示，采用在上甲板上布置排汽管，用于排出汽水分离器的切向疏水(或者多孔疏水)中含有的蒸汽。蒸汽和水的混合物从汽水分离器的底部流入并上升，在汽水分离器叶片的离心作用下，液相水流向汽水分离器的内壁，水在内壁上旋转一定高度后，达到位于上甲板下方的切向疏水口，被分离的水从切向疏水口流入蒸汽发生器上部筒体的循环水空间。在汽水分离器出口，含有水滴的蒸汽流向重力分离空间，较大尺寸的水滴通过重力作用分离后，降落到由上甲板和上挡水围板组成的集水盘，集水盘中的水通过上甲板上的疏水管流向蒸汽发生器上部筒体的循环水空间，再通过蒸汽发生器的下降通道进行循环流动。从汽水分离器切向疏水口流出的水中含有部分水蒸汽，这些水蒸汽则通过排汽管排到上甲板上部并流向干燥器。这种结构对于大直径的汽水分离器组件比较适用，因为其直径大，汽水分离器之间的空间大，能够从容布置排汽管，满足排汽需求，对于小直径的汽水分离器组件，需要布置很多小直径的排汽管，对于有限的蒸汽发生器上筒体空间，布置这些排汽管非常困难。为适应紧凑高效小直径汽水分离器的应用，需要对汽水分离器组件排汽结构进行改进设计。本方案重新设计了排汽通道，其安装在每一圈环状结构中的相邻汽水分离器的下降筒之间，且排汽通道穿过上甲板，在蒸汽发生器上筒体直径不变的条件下增加汽水分离器排汽结构的蒸汽流通面积，保证汽水分离器排汽结构的排汽能力，满足小直径的汽水分离器组件的排汽需求，避免汽水混合物中蒸汽与汽水分离器切向疏水发生对冲，从而确保汽水分离器以至干燥器的分离效率，获得品质合格的干饱和蒸汽。

排汽通道优选为两块竖直平板将相邻的两个汽水分离器下降筒密封连接并穿过上甲板后形成的喇叭形通道，且喇叭形通道朝向环状结构外侧方向端面较大。用喇叭形排汽通道代替了目前核电站蒸汽发生器采用的排汽管，即用附图3中的排汽通道代替附图1中的排汽管。喇叭形排汽通道位于切向疏水口的背后或侧面，不影响切向疏水。采用喇叭形排汽通道排汽，充分利用了蒸汽发生器上筒体空间，并对汽水分离器起到了连接作用，便于布置小直径的汽水分离器组件。

由于每个环状结构中汽水分离器数量不同，尤其是最内圈的环状结构中的汽水分离器较少，其为了汽水两相流动考虑，相邻汽水分离器之间距离设置的较大，如果采用喇叭形排汽通道与相邻的两个汽水分离器下降筒密封连接，会影响汽水两相流动，所以在位于最内圈的环状结构中，汽水分离器排汽通道为两块竖直平板将其中一个汽水分离器下降筒密封连接，另一侧通过弧形板连接，且均穿过上甲板后形成喇叭形通道，且喇叭形通道朝向环状结构外侧方向端面较大，其能够满足排气需求，又不影响汽水两相流动。

竖直平板位于上甲板下方的端部位于汽水分离器的切向疏水口下方，且排汽通道位于切向疏水口的背后或侧面。每个汽水分离器下降筒外壁上均设置有切向疏水口，切向疏水口位于上甲板下方，汽水分离器分离的水从切向疏水口流出。本方案将排汽通道设置在切向疏水口的背后或侧面，能够避免汽水混合物中蒸汽与汽水分离器切向疏水发生对冲，从而确保汽水分离器以至干燥器的分离效率。

同时还在汽水分离器形成的环状结构之间以及最外层环状结构的外部均设置有与环状结构同心的疏水环，且疏水环穿过上甲板。疏水环为两端开口且内部中空的环形结构，疏水环顶端与上甲板的上表面设置在同一水平位置，其底端穿过上甲板并且伸入蒸汽发生器上筒体中的水位以下。现有核电站蒸汽发生器中广泛使用的重力分离疏水结构示意图如附图1，重力分离疏水结构主要包括上甲板，上挡水围板、下挡水围板和疏水管。汽水分离器出口较大尺寸的水滴通过重力作用分离后，降落到由上甲板和上挡水围板组成的集水盘，集水盘中的水通过上甲板上的疏水管流向蒸汽发生器的下部，再通过蒸汽发生器的下降通道进行循环流动。这种结构对于大直径的汽水分离器组件比较适用，因为其直径大，具有足够的蒸汽发生器上筒体空间，能够从容布置疏水管，满足疏水需求，但是对于小直径的汽水分离器组件，尤其是紧凑高效小直径汽水分离器的应用领域，由于汽水分离器高度以及空间等因素限制，附图1所示的上挡水围板的高度必须降低，高度降低后，疏水管的疏水能力下降，并且需要布置很多小直径的疏水管，对于有限的蒸汽发生器上筒体空间，布置这些疏水管非常困难，如果不布置数量多的输水管，其相对疏水能力又会降低，导致重力分离以至干燥器的分离效率降低，不能获得品质合格的干饱和蒸汽。为适应紧凑高效小直径汽水分离器的应用，需要对重力分离疏水结构进行改进设计。其将汽水分离器组合形成若干个同心但直径不同的环状结构，在环状结构之间以及最外层环状结构的外部均设置有与环状结构同心的疏水环，用环形疏水通道代替原来的疏水管，即用附图3中的疏水环代替附图1中的疏水管，并取消上挡水围板。采用疏水环疏水，疏水面积大，疏水口分布均匀，极大的提高了重力分离疏水结构的疏水能力，降低了上甲板上积水的高度，便于布置小直径的汽水分离器组件。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：该发明在蒸汽发生器上筒体直径不变的条件下增加汽水分离器排汽结构的蒸汽流通面积，保证汽水分离器排汽结构的排汽能力，满足小直径的汽水分离器组件的排汽需求，节省了蒸汽发生器上筒体空间，为紧凑高效小直径汽水分离器的应用创造了条件，而且避免汽水混合物中蒸汽与汽水分离器切向疏水发生对冲，从而确保汽水分离器以至干燥器的分离效率，获得品质合格的干饱和蒸汽。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为现有核电站蒸汽发生器汽水分离器组件排汽结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为本发明的汽水分离器组件排汽结构示意图；

图4为图3的剖视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-上甲板，2-上挡水围板，3-下挡水围板，4-疏水管，5-排汽管，6-汽水分离器，7-切向疏水口，8-疏水环，9-排汽通道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

如图3和图4所示，一种专用于核电站蒸汽发生器的汽水分离器组件排汽结构，包括上甲板1和若干个汽水分离器6，且汽水分离器6均穿过上甲板1，所述汽水分离器6组合形成若干个同心但直径不同的环状结构，在每一圈环状结构中的相邻汽水分离器6之间均设置有排汽通道9，排汽通道9穿过上甲板1，将排汽通道9设计为两块竖直平板将相邻的两个汽水分离器6密封连接并穿过上甲板1后形成的喇叭形通道，且喇叭形通道朝向环状结构外侧方向端面较大。位于最内圈的环状结构中的汽水分离器6中的排汽通道9为两块相互平行的竖直平板将其中一个汽水分离器6密封连接，另一侧通过弧形板连接，且均穿过上甲板1后形成喇叭形通道，且喇叭形通道朝向环状结构外侧方向端面较大。竖直平板位于上甲板1下方的端部位于汽水分离器6的切向疏水口7下方，且排汽通道9位于切向疏水口7的背后或侧面。目前核电站应用的大直径汽水分离器6，因为其直径大，汽水分离器之间的空间大，能够从容布置排汽管，满足排汽需求，对于小直径的汽水分离器组件，需要布置很多小直径的排汽管，对于有限的蒸汽发生器上筒体空间，布置这些排汽管非常困难。为适应紧凑高效小直径汽水分离器的应用，本实施例的核电站蒸汽发生器采用了小直径汽水分离器组件，共布置三圈汽水分离器组件，通过在每一圈环状结构中的相邻汽水分离器6之间设置用两块竖直平板将相邻的两个汽水分离器6密封连接并穿过上甲板1后形成的喇叭形通道，分析表明本发明的汽水分离器组件排汽结构(喇叭形排汽通道)的蒸汽流通面积是目前核电站蒸汽发生器汽水分离器组件排汽结构的蒸汽流通面积的1.5倍以上，排汽口分布均匀，极大的提高了汽水分离器排汽结构的排汽能力。同时，排汽通道位于切向疏水口的背后或侧面，不影响切向疏水；排汽通道用的竖板还可对相邻汽水分离器起到连接作用。

实施例2：

本实施例用于解决疏水问题。附图1和附图2是现有核电站蒸汽发生器中广泛使用的重力分离疏水结构，其主要包括上甲板1、上挡水围板2、下挡水围板3、疏水管4和排汽管5。通过上挡水围板2和上甲板1围绕形成集水盘，收集从汽水分离器出口较大尺寸的水滴通过重力作用分离后掉落，然后通过疏水管4流入蒸汽发生器上筒体水空间，下挡水围板3的作用是挡住从汽水分离器流出的水，并起导流作用，使水沿挡水板在重力作用下平缓流下，另外，挡水板还对从汽水分离器流出的蒸汽也起导流作用，使这些蒸汽向下流动后再拐弯向上流动，可避免蒸汽携带已分离的水。对于小直径汽水分离器组件，需要布置很多小直径的疏水管，对于有限的蒸汽发生器上筒体空间，布置这些疏水管非常困难。为适应紧凑高效小直径汽水分离器的应用，需要对汽水分离器组件疏水结构进行改进设计。

核电站蒸汽发生器采用了小直径汽水分离器组件，本实施例共布置三圈汽水分离器组件和三个重力分离疏水环8。疏水环8与环状结构同心，并对应设置在汽水分离器6形成的环状结构之间以及最外层环状结构的外部，且疏水环8穿过上甲板1。疏水环8为两端开口且内部中空的环形结构，疏水环8顶端与上甲板1的上表面设置在同一水平位置，其底端穿过上甲板并且伸入蒸汽发生器上筒体中的水位以下。本发明设计的疏水环上端与上甲板的上表面平齐，下端向下插入水空间，起着下挡水围板3的功能。汽水分离器布置较多的部位，疏水环的流通面积相应较大，最内侧位置和最外侧位置相对于布置的汽水分离器较少，所以这两处处的疏水环的流通面积较小，具体比例根据具体的汽水分离器布置结构确定。疏水环8的布置数量根据汽水分离器组件形成的圈数定，只要在汽水分离器组件形成的环状结构之间以及最外层环状结构的外部均设置有与环状结构同心的疏水环8即可，分析表明本发明的重力分离疏水结构的疏水流通面积是目前核电站蒸汽发生器采用的重力分离疏水结构疏水流通面积的2倍以上，疏水口分布均匀，极大的提高了重力分离疏水结构的疏水能力。同时，疏水环还可兼作挡汽环的作用，将重力分离的疏水与汽水分离器的切向疏水中(或者多孔疏水)含有的蒸汽隔开，避免蒸汽与疏水对冲。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种专用于核电站蒸汽发生器的汽水分离器组件排汽结构，包括上甲板（1）和若干个汽水分离器（6），且汽水分离器（6）均穿过上甲板（1），其特征在于，所述汽水分离器（6）组合形成若干个同心但直径不同的环状结构，在每一圈环状结构中的相邻汽水分离器（6）之间均设置有排汽通道（9），排汽通道（9）穿过上甲板（1）；所述排汽通道（9）为两块竖直平板将相邻的两个汽水分离器（6）密封连接并穿过上甲板（1）后形成的喇叭形通道，且喇叭形通道朝向环状结构外侧方向端面较大。

2.根据权利要求1所述的一种专用于核电站蒸汽发生器的汽水分离器组件排汽结构，其特征在于，位于最内圈的环状结构中的汽水分离器（6）中的排汽通道（9）为两块竖直平板将其中一个汽水分离器（6）密封连接，另一侧通过弧形板连接,且均穿过上甲板（1）后形成喇叭形通道，喇叭形通道朝向环状结构外侧方向端面较大。

3.根据权利要求1或2所述的一种专用于核电站蒸汽发生器的汽水分离器组件排汽结构，其特征在于，所述竖直平板位于上甲板（1）下方的端部位于汽水分离器（6）的切向疏水口（7）下方，且排汽通道（9）位于切向疏水口（7）的背后或侧面。