CN107144440A - 一种用于验证蒸汽发生器汽水分离装置性能的试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于验证蒸汽发生器汽水分离装置性能的试验系统，包括高压过热蒸汽锅炉系统、流量计A、过热蒸汽减温减压装置、减温水调节阀、流量计B、混合器、流量计D、循环泵、流量计C、调节阀、雾化装置、汽水分离器、干燥器、试验容器、饱和蒸汽减温减压装置、冷凝器。本发明采用过热蒸汽锅炉过热蒸汽作为蒸汽源，流量可准确测量，可实现从低蒸汽负荷到高蒸汽负荷以及极端工况下蒸汽发生器汽水分离装置性能试验，试验参数可扩展性好，调节控制灵活。从循环泵出口引出一条支路用于干燥器入口蒸汽湿度调节，该支路连接了一台水雾化装置，满足干燥器不同入口湿度条件下性能试验的要求。

Description

一种用于验证蒸汽发生器汽水分离装置性能的试验系统

技术领域

本发明涉及蒸汽发生器的试验技术领域，具体涉及一种用于验证蒸汽发生器汽水分离装置性能的试验系统。

背景技术

饱和式蒸汽发生器在压水堆核动力装置中得到了广泛应用，是系统的关键设备之一。它承担着一、二回路参数匹配和运行跟随、堆芯热量正常传递和余热导出、放射性物质屏蔽等重要功能。其工作性能及安全可靠性，直接影响到整个核动力装置的经济性和安全性。

出口蒸汽湿度是衡量饱和式蒸汽发生器工作性能的关键指标之一。为确保出口蒸汽湿度满足运行指标要求，饱和式蒸汽发生器中设置了汽水分离装置，包括第一级的旋叶式汽水分离器和第二级的波纹板式干燥器。汽水分离装置的性能，是影响蒸汽发生器性能的关键因素。因此，汽水分离装置是饱和式蒸汽发生器的关键核心部件之一。

在汽水分离装置的研发过程中以及工程应用前，其性能必须通过试验予以验证。试验的主要目的是获取在正常运行工况、超负荷工况以及极端工况下汽水分离装置出口蒸汽湿度，用于评估汽水分离装置性能，为汽水分离装置的结构优化和设计定型提供试验依据。为此，设计并建造一套验证试验系统是满足汽水分离装置研发和应用的必备条件之一。

为研发汽水分离装置，国内外均建设过一些试验装置。较为典型的试验工艺流程为：给水经供汽换热器后产生饱和蒸汽，引至混合器，与来自试验容器内的再循环水混合，形成入口蒸汽条件，再经试验本体分离后蒸汽排放入冷凝器。该工艺存在明显不足：1)供汽换热器产生的饱和蒸汽往往有一定的含湿量，在现有测试技术条件下，湿饱和蒸汽的流量很难准确测量，直接导致无法准确模拟进入试验本体的入口蒸汽条件；2)由于装置中无湿度调节结构，无法开展湿度参数的敏感性试验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于验证蒸汽发生器汽水分离装置性能的试验系统，解决现有技术中蒸汽发生器试验存在的精度低的问题，达到可以提高试验精度、灵活调节参数的目的，可应用于蒸汽发生器汽水分离装置性能验证试验。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于验证蒸汽发生器汽水分离装置性能的试验系统，包括高压过热蒸汽锅炉系统、试验容器，在试验容器内设置有汽水分离器，在汽水分离器上方设置有干燥器，高压过热蒸汽锅炉系统的主蒸汽管线上引出过热蒸汽进入过热蒸汽减温减压装置，降温和降压后的蒸汽从过热蒸汽减温减压装置的输出口通过管线进入到试验容器内的汽水分离器，试验后的蒸汽从试验容器顶部出口管排出，流入饱和蒸汽减温减压装置，经降温和降压后排入冷凝器，冷凝水则回到高压过热蒸汽锅炉系统的水系统。本发明的蒸汽发生器水汽分离装置的性能测试系统，通过高压过热蒸汽锅炉系统产生高温高压的蒸汽并通过管路向外输出，输出的高温高压气体首先经过过热蒸汽减温减压装置的降温降压作用，产生的饱和蒸汽流入汽水混合器，与来自循环水系统的高温水进行混合，产生了满足试验所要求的汽水分离装置入口汽水混合物，然后流入汽水分离器，实现了大部分的水与蒸汽的分离，水汇集到试验容器的下部成为循环水，经过汽水分离器分离后的湿蒸汽与雾化液滴混合后，进入干燥器，经过进一步的分离，分离出的疏水汇集到试验容器下部，蒸汽则从试验容器顶部出口管排出，流入饱和蒸汽减温减压装置实施降温和降压后，排入冷凝器，冷凝水则回到高压过热蒸汽锅炉系统的水系统，实现了循环，试验系统通过数采系统分别测量过热蒸汽参数(流量、温度、压力)、过热蒸汽减温水参数(流量、温度、压力)和循环水参数(流量、温度、压力)，通过热平衡计算，可准确获得汽水分离器入口汽水混合物含汽量，满足试验条件要求，由于试验系统用过热蒸汽来源于高压过热蒸汽锅炉如电站锅炉，试验所需蒸汽参数可通过调节减温减压装置和循环水流量实现灵活控制，可实现低负荷、高负荷、超负荷乃至极端工况以及不同参数组合下汽水分离装置性能验证的试验，试验系统参数覆盖广，通用性强，由于本试验系统可准确获得汽水分离器入口汽水混合物参数条件，因此本试验系统还可用于开展两相流流动特性试验、汽-汽换热器性能试验等其他热工试验。与现有技术相比，本发明简化了系统流程和设备，使得系统建造周期短、运行操作简单，建造成本和日常维护费低，大幅提升技术经济性，解决了现有技术中蒸汽发生器试验存在的精度低的问题，达到可以提高试验精度、灵活调节参数的目的，可应用于蒸汽发生器汽水分离装置性能验证试验。

所述高压过热蒸汽锅炉系统的给水管线经过减温水调节阀和流量计B，进入过热蒸汽减温减压装置。进一步讲，通过将高压过热蒸汽锅炉系统的给水管线连通至过热蒸汽减温减压装置，可以将补给水引入到循环系统中，有利于整体的控制。

在试验容器底部与循环泵连接，循环泵的输出分成两部分：一部分流经流量计D进入混合器与饱和蒸汽均匀混合，另一部分流经流量计C和调节阀进入位于汽水分离器与干燥器之间的雾化装置进行雾化。进一步讲，本发明将试验容器水汽分离后的水重新用于循环系统中，水汇集到试验容器的下部成为循环水，水经循环泵升压，一部分流经流量计D进入混合器，与饱和蒸汽均匀混合，另一部分则作为湿度调节用水，流经流量计C和调节阀进入试验容器，最后经雾化装置雾化，用于调节干燥器入口蒸汽湿度，满足不同湿度条件下干燥，大大提高了整体的实用性，拓展了试验的参数和范围，从循环泵出口引出的循环水支路用于干燥器入口湿度调节，可满足不同湿度工况下干燥器性能试验的要求。

在所述高压过热蒸汽锅炉系统的主蒸汽管线上还设置有流量计A。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种用于验证蒸汽发生器汽水分离装置性能的试验系统，经过汽水分离器分离后的湿蒸汽与雾化液滴混合后，进入干燥器，经过进一步的分离，分离出的疏水汇集到试验容器下部，蒸汽则从试验容器顶部出口管排出，流入饱和蒸汽减温减压装置实施降温和降压后，排入冷凝器，冷凝水则回到高压过热蒸汽锅炉系统的水系统，实现了循环，试验系统通过数采系统分别测量过热蒸汽参数(流量、温度、压力)、过热蒸汽减温水参数(流量、温度、压力)和循环水参数(流量、温度、压力)，通过热平衡计算，可准确获得汽水分离器入口汽水混合物含汽量，满足试验条件要求，由于试验系统用过热蒸汽来源于高压过热蒸汽锅炉如电站锅炉，试验所需蒸汽参数可通过调节减温减压装置和循环水流量实现灵活控制，可实现低负荷、高负荷、超负荷乃至极端工况以及不同参数组合下汽水分离装置性能验证的试验，试验系统参数覆盖广，通用性强，由于本试验系统可准确获得汽水分离器入口汽水混合物参数条件，因此本试验系统还可用于开展两相流流动特性试验、汽-汽换热器性能试验等其他热工试验。与现有技术相比，本发明简化了系统流程和设备，使得系统建造周期短、运行操作简单，建造成本和日常维护费低，大幅提升技术经济性，解决了现有技术中蒸汽发生器试验存在的精度低的问题，达到可以提高试验精度、灵活调节参数的目的，可应用于蒸汽发生器汽水分离装置性能验证试验；

2、本发明一种用于验证蒸汽发生器汽水分离装置性能的试验系统，将试验容器水汽分离后的水重新用于循环系统中，水汇集到试验容器的下部成为循环水，水经循环泵升压，一部分流经流量计D进入混合器，与饱和蒸汽均匀混合，另一部分则作为湿度调节用水，流经流量计C和调节阀进入试验容器，最后经雾化装置雾化，用于调节干燥器入口蒸汽湿度，满足不同湿度条件下干燥，大大提高了整体的实用性，拓展了试验的参数和范围，从循环泵出口引出的循环水支路用于干燥器入口湿度调节，可满足不同湿度工况下干燥器性能试验的要求；

3、本发明一种用于验证蒸汽发生器汽水分离装置性能的试验系统，以过热蒸汽锅炉如电站锅炉的过热蒸汽为汽源，可用于蒸汽发生器汽水分离装置开展性能验证的试验系统，主要由蒸汽供应系统、循环水及湿度调节系统、蒸汽排放系统、电气系统、仪表系统、数采控制系统等构成，作为蒸汽源的过热蒸汽引自过热蒸汽锅炉主蒸汽管，经减温减压后，进入混合器，与来自试验容器的循环水进行均匀混合，建立汽水分离装置入口蒸汽参数条件；从循环泵出口引出的循环水支路用于干燥器入口湿度调节，可满足不同湿度工况下干燥器性能试验的要求。

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为本发明结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-高压过热蒸汽锅炉系统，2-流量计A，3-过热蒸汽减温减压装置，4-减温水调节阀，5-流量计B，6-混合器，7-流量计D，8-循环泵，9-流量计C，10-调节阀，11-雾化装置，12-汽水分离器，13-干燥器，14-试验容器，15-饱和蒸汽减温减压装置，16-冷凝器。

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1所示，本发明一种用于验证蒸汽发生器汽水分离装置性能的试验系统，包括高压过热蒸汽锅炉系统1，从高压过热蒸汽锅炉系统1主蒸汽管线上引出过热蒸汽，流经流量计A2，进入过热蒸汽减温减压装置3实施降温和降压；减温水来自高压过热蒸汽锅炉系统1给水管线，流经减温水调节阀4和流量计B5，进入过热蒸汽减温减压装置3，用于降低过热蒸汽温度；经过热蒸汽减温减压装置3产生的饱和蒸汽流入汽水混合器6，与来自循环水系统的高温水进行混合，产生了满足试验所要求的汽水分离装置入口汽水混合物，然后流入汽水分离器12，实现了大部分的水与蒸汽的分离，水汇集到试验容器14的下部成为循环水，水经循环泵8升压，一部分流经流量计D7进入混合器6，与饱和蒸汽均匀混合，另一部分则作为湿度调节用水，流经流量计C9和调节阀10进入试验容器14，最后经雾化装置11雾化，用于调节干燥器13入口蒸汽湿度，满足不同湿度条件下干燥器性能的试验要求；经过汽水分离器12分离后的湿蒸汽与雾化装置11喷出的雾化液滴混合后，进入干燥器13，经过进一步的分离，分离出的疏水汇集到试验容器14下部，蒸汽则从试验容器14顶部出口管排出，流入饱和蒸汽减温减压装置15实施降温和降压后，排入冷凝器16，冷凝水则回到高压过热蒸汽锅炉系统1的水系统，实现了循环。采用过热蒸汽锅炉如电站锅炉过热蒸汽作为蒸汽源，流量可准确测量，可实现从低蒸汽负荷到高蒸汽负荷以及极端工况下蒸汽发生器汽水分离装置性能试验，试验参数可扩展性好，调节控制灵活；从循环泵出口引出一条支路用于干燥器入口蒸汽湿度调节，该支路连接了一台水雾化装置，满足干燥器不同入口湿度条件下性能试验的要求；通过分别测量过热蒸汽、过热蒸汽减温水以及循环水的流量、温度、压力等参数，通过热平衡计算，可准确获得汽水分离器入口汽水混合物含汽量，有效提高试验精度，试验系统通过数采系统分别测量过热蒸汽的流量、温度、压力，过热蒸汽减温水的流量、温度、压力，和循环水的流量、温度、压力，通过热平衡计算，可准确获得汽水分离器12入口汽水混合物含汽量，满足试验条件要求。

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 (4)

1.一种用于验证蒸汽发生器汽水分离装置性能的试验系统，包括高压过热蒸汽锅炉系统(1)、试验容器(14)，其特征在于：在试验容器(14)内设置有汽水分离器(12)，在汽水分离器(12)上方设置有干燥器(13)，高压过热蒸汽锅炉系统(1)的主蒸汽管线上引出过热蒸汽进入过热蒸汽减温减压装置(3)，降温和降压后的蒸汽从过热蒸汽减温减压装置(3)的输出口通过管线进入到试验容器(14)内的汽水分离器(12)，试验后的蒸汽从试验容器(14)顶部出口管排出，流入饱和蒸汽减温减压装置(15)，经降温和降压后排入冷凝器(16)，冷凝水则回到高压过热蒸汽锅炉系统(1)的水系统。

2.根据权利要求1所述的一种用于验证蒸汽发生器汽水分离装置性能的试验系统，其特征在于：所述高压过热蒸汽锅炉系统(1)的给水管线经过减温水调节阀(4)和流量计B(5)，进入过热蒸汽减温减压装置(3)。

3.根据权利要求1所述的一种用于验证蒸汽发生器汽水分离装置性能的试验系统，其特征在于：在试验容器(14)底部与循环泵(8)连接，循环泵(8)的输出分成两部分：一部分流经流量计D(7)进入混合器(6)与饱和蒸汽均匀混合，另一部分流经流量计C(9)和调节阀(10)进入位于汽水分离器(12)与干燥器(13)之间的雾化装置(11)进行雾化。

4.根据权利要求1所述的一种用于验证蒸汽发生器汽水分离装置性能的试验系统，其特征在于：在所述高压过热蒸汽锅炉系统(1)的主蒸汽管线上还设置有流量计A(2)。