CN107274946A - 直流蒸汽发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流蒸汽发生器，包括容器主体、管板、换热管、给水管道和腔室隔板；容器主体内设有中心通道、第一腔室和第二腔室；给水管道设置在中心通道内，换热管设置在第一腔室内；腔室隔板设置在第二腔室内，将第二腔室分成相隔绝的上腔和下腔；管板上设有给水联箱和蒸汽联箱；容器主体的侧面上设有接管嘴；接管嘴的进水通道与上腔、第一腔室、下腔及接管嘴的出水通道依次连通，形成一次侧介质通道；给水联箱与给水管道、换热管内部通道及蒸汽联箱依次连通，形成二次侧介质通道。本发明利于紧凑布置；另外，采用螺旋盘管作为换热管，强化传热，有效解决传热管的热应力问题。

Description

直流蒸汽发生器

技术领域

本发明涉及核电站设备技术领域，尤其涉及一种压水堆核电站的易于检修和更换的直流蒸汽发生器。

背景技术

目前，大多数压水堆核电站的蒸汽发生器均为倒U型管式蒸汽发生器，其主要包括汽水分离器及干燥器。并且，现有的蒸汽发生器与反应堆压力容器、主泵等主设备皆用主管道连接，整体体积较大，整体布置占用空间大，不适用于如海上等空间受限的布置场合。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种利于紧凑布置的直流蒸汽发生器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种直流蒸汽发生器，包括顶部开放的容器主体、可拆卸盖合在所述容器主体顶部上的管板、设置在所述容器主体内的换热管、给水管道和腔室隔板；

所述容器主体内设有中心通道、沿径向依次分布在所述中心通道外围的第一腔室和第二腔室；所述给水管道设置在所述中心通道内，所述换热管设置在所述第一腔室内；所述腔室隔板设置在所述第二腔室内，将所述第二腔室分成相隔绝的上腔和下腔；所述管板上设有给水联箱和蒸汽联箱；

所述容器主体的侧面上设有接管嘴；所述接管嘴的进水通道与所述上腔、第一腔室、下腔以及所述接管嘴的出水通道依次连通，形成供一次侧介质通过的一次侧介质通道；

所述给水联箱与所述给水管道、换热管内部通道以及所述蒸汽联箱依次连通，形成供二次侧介质通过并与一次侧介质进行热交换的二次侧介质通道。

优选地，所述直流蒸汽发生器还包括内外套设并设置在所述容器主体内的内套筒和外套筒，所述内套筒和外套筒的顶部连接所述管板；

所述内套筒的内部形成所述中心通道，所述第一腔室形成在所述内套筒和外套筒之间，所述第二腔室形成在所述外套筒和容器主体的内壁之间。

优选地，所述外套筒的上端设有连通所述第一腔室和上腔的上通口。

优选地，所述管板上设有连通所述给水联箱和中心通道的第一通孔、连通所述第一腔室和蒸汽联箱的第二通孔；

所述的上端配合所述第二通孔，与所述蒸汽联箱相连通；

所述给水管道上端配合所述第一通孔，与所述给水联箱相连通，所述给水管道下端与所述的下端连接。

优选地，所述容器主体底部设有与所述中心通道相连通的底部腔室，所述底部腔室和下腔之间设有支撑键；底部腔室所述外套筒支撑在所述支撑键上。

优选地，所述给水管道的下端延伸至所述底部腔室内，并向上弯曲以连接所述螺旋盘管的下端。

优选地，所述直流蒸汽发生器还包括至少一个配合在所述给水管道和内套筒之间的支撑板。

优选地，所述给水管道设有多根，分成两组；

所述给水联箱包括两个给水腔室，分别与两组所述给水管道相连通；所述给水联箱上设有分别连通所述给水腔室的给水口。

优选地，所述换热管为螺旋盘管。

优选地，所述直流蒸汽发生器还包括穿设在所述接管嘴内上部的短套管；所述短套管的下边缘抵接在所述腔室隔板上，所述短套管的内部通道形成所述接管嘴的进水通道；所述接管嘴内下部形成所述出水通道。

本发明的有益效果：1、通过独特的通道设计可以实现蒸汽发生器与压力容器、主泵之间的紧凑布置，在空间受限的情况下布置具有明显的优势。2、整体可拆卸及更换内部构件，可在蒸汽发生器顶部堵管检修，操作简单；3、蒸汽发生器二次侧为强迫循环，无自由液面，受摇摆等工况的影响将远远小于倒U型管式蒸汽发生器，扩展了适用性，适用于海洋。

另外，采用螺旋盘管作为换热管，一方面可以强化传热，减小所需的传热面积，提高换热效率，另一方面可以解决传热管与管板之间的热膨胀差的问题，有利于克服热应力问题。给水和蒸汽分组，实现在更低功率下运行的稳定性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的直流蒸汽发生器的剖面结构示意图；

图2是本发明一实施例的直流蒸汽发生器检修或更换时的结构示意图；

图3是本发明一实施例的直流蒸汽发生器与压力容器连接的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明一实施例的直流蒸汽发生器，包括密闭的顶部开放的容器主体10、可拆卸盖合在容器主体10顶部上的管板20、设置在容器主体10内的换热管30、给水管道40和腔室隔板50。

其中，容器主体10内设有中心通道103、沿径向依次分布在中心通道103外围的第一腔室101和第二腔室102。给水管道40设置在中心通道103内，沿中心通道103自上而下延伸；换热管30设置在第一腔室101内，且沿第一腔室101自上而下延伸；腔室隔板50设置在第二腔室102内，将第二腔室102分成相隔绝的上腔1021和下腔1022。

容器主体10的侧面上设有接管嘴11，用于与主泵或压力容器连接；接管嘴11内设有相隔绝的进水通道110和出水通道112。管板20将容器主体10的开放顶部密封盖合；管板20上设有给水联箱60和蒸汽联箱70。

接管嘴11的进水通道110与上腔1021、第一腔室101、下腔1022以及接管嘴11的出水通道112依次连通，形成供一次侧介质通过的一次侧介质通道；一次侧介质的流通可如图中实线箭头所示。给水联箱60与给水管道40、换热管30内部通道以及蒸汽联箱70依次连通，形成供二次侧介质通过并与一次侧介质进行热交换的二次侧介质通道；二次侧介质与一次侧介质进行热交换后形成过热蒸汽，从蒸汽联箱70排出；二次侧介质的流通可如图中虚线箭头所示。

具体地，容器主体10整体呈筒体结构。管板20通过螺栓组件及密封组件等密封盖合在容器主体10的开放顶部上。在检修、更换内部构件时，可将管板20自容器主体10上打开，操作方便简单。

换热管30设置在容器主体10内，可与管板20构成一个整体的模块，方便检修更换。

如图1所示，本实施例中，换热管30为螺旋盘管，相较于U型管式的换热管，一方面可以强化传热，减小所需的传热面积，另外可以解决传热管与管板之间的热膨胀差的问题，有利于克服热应力问题。另外，螺旋盘管30的空间利用率高，有利于减小容器主体10的尺寸，各螺旋段之间的长度一致性可以得到更好的保证。

换热管30与管板20上设置的蒸汽联箱70连通，发生破损时可在蒸汽发生器的顶部进行堵管操作，具有较好的检修可达性。

给水管道40可呈直管状，纵向设置在中心通道103内。给水管道40可以对给水进行预热，减小蒸汽发生器的传热面积，克服了换热管30中心无法利用的缺点。给水管道40与管板20上设置的给水联箱60连通，发生破损时可在蒸汽发生器的顶部进行堵管操作，具有较好的检修可达性。

进一步地，直流蒸汽发生器还包括内外套设并设置在容器主体10内的内套筒12和外套筒13。内套筒12的内部形成中心通道103，给水管道40的上端可连接在管板20上。第一腔室101形成在内套筒12和外套筒13之间，第二腔室102形成在外套筒13和容器主体10的内壁之间。

其中，内套筒12和外套筒13的顶部分别可通过焊接等方式连接管板20，从而内套筒12、外套筒13、换热管30和给水管道40与管板20构成一个整体模块，整体可脱离容器主体10，如图2所示，方便检修、更换内部构件。

外套筒13的上端设有连通第一腔室101和上腔1021的上通口104，从而从接管嘴11进入上腔1021的一次侧介质通过上通口104进入第一腔室101，在第一腔室101自上而下流动，到容器主体10底部后折返流到下腔1022，向上流动，再从接管嘴11输出。

进一步地，管板20上设有连通给水联箱60和中心通道103的第一通孔21、连通第一腔室101和蒸汽联箱70的第二通孔22。换热管30的上端配合第二通孔21，与蒸汽联箱70相连通；给水管道40上端配合第一通孔21，与给水联箱60相连通，给水管道40下端与换热管30的下端连接，从而二次测给水从给水联箱60进入给水管道40，在给水管道40内自上向下流动，再从给水管道40分配到换热管30内部通道中，经螺旋段向上与一次侧介质热交换后逐步由过冷水加热成为过热蒸汽，在蒸汽联箱70汇集后从蒸汽管道输出，进入二回路驱动汽轮机发电。从蒸汽联箱70输出的是过热蒸汽，因此无需进行汽水分离和干燥，简化蒸汽发生器的结构。

进一步地，容器主体10底部还设有与中心通道103相连通的底部腔室105。底部腔室105可形成在容器主体10的内底部，其侧壁为容器主体10的底板向外凸设形成；或者，容器主体10底部连接一下封头，底部腔室105形成在下封头和容器主体10底部之间。

给水管道40的下端延伸至底部腔室105内，并向上弯曲以连接换热管30的下端。

底部腔室105和下腔1022之间设有支撑键14，将底部腔室105和下腔1022隔绝。外套筒13可支撑在支撑键14上。

此外，内套筒12和外套筒底部可接有底板，将中心通道103、第一腔室101和第二腔室102的底部封闭，给水管道40的下端延伸穿出底板后向上弯曲连接换热管30。

另外，为避免给水管道40弯曲变形影响一次侧给水，直流蒸汽发生器还包括至少一个配合在给水管道40和内套筒12之间的支撑板15。多个支撑板15可沿给水管道40轴向间隔分布。

本实施例中，给水管道40设有多根，分成两组。给水联箱60包括两个给水腔室61，分别与两组给水管道相连通；两个给水腔室61之间通过一隔板62隔开。给水联箱70上设有分别连通给水腔室61的给水口63，使得给水有两个入口。蒸汽联箱70设有多个，如四个等，分布在给水联箱60的外围，使得蒸汽出口为多个。入口和出口的多个设置，使得整台设备可以在更低功率下运行。

腔室隔板50呈环形，其内圈和外圈分别密封连接在外套筒13和容器主体10内壁。

为方便接管嘴11的进水通道110和出水通道112分别连通上腔1021和下腔1022，进水通道110和出水通道112上下形成在接管嘴11内。腔室隔板50位于接管嘴11的部分侧面密封连接进水通道110和出水通道112之间。

进一步地，直流蒸汽发生器还包括穿设在接管嘴11内上部的短套管80。短套管80的下边缘抵接在腔室隔板50上，短套管80的内部通道形成接管嘴11的进水通道110；接管嘴11内下部(短套管80外)形成出水通道112。

该直流蒸汽发生器可通过接管嘴11和短套管80连接主泵或压力容器，形成紧凑布置，在空间受限的情况下具有明显的优势，适用于如海上等空间受限的布置场合。

下面以连接反应堆压力容器对本发明的直流蒸汽发生器的工作进行说明。

参考图1、3，来自反应堆的一次侧高温水经短套管80的内通道进入容器主体10中的上腔1021，向上流动，到达顶部后通过上通口104进入第一腔室101，沿着换热管30之间的间隙向下流动。在换热管30各层之间的间隙从上向下流动将热量传递给换热管30内的二次侧介质，将二次侧介质加热成过热蒸汽。一次侧高温水到达第一腔室101底部后可进入底部腔室105，从底部腔室105折返向上流到下腔1022，向上流动，从接管嘴11的出水通道112进入压力容器内部，回到堆芯重新加热。

二次侧给水从给水联箱60分配到各给水管道40，先向下流动进入换热管30的内部，经换热管30的螺旋段向上逐步由过冷水加热成为过热蒸汽，在蒸汽联箱70汇集后从蒸汽联箱70连接的蒸汽管道输出，进入二回路驱动汽轮机发电。

本发明中，二次侧采用强迫循环，因此二次侧无自由液面，受摇摆等工况的影响将远远小于倒U型管式蒸汽发生器，扩展了适用性。

本发明中，在换热管30、给水管道40等传热管发生破损时可在蒸汽发生器的上部进行堵管操作，打开给水联箱60及蒸汽联箱70的盲板法兰后，所有传热管(换热管30和给水管道40)的管口均可达，采用专用的堵管工具即可进行堵管，减小了检修的难度和人员进行检修时受辐照的剂量。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种直流蒸汽发生器，其特征在于，包括顶部开放的容器主体、可拆卸盖合在所述容器主体顶部上的管板、设置在所述容器主体内的换热管、给水管道和腔室隔板；

所述容器主体内设有中心通道、沿径向依次分布在所述中心通道外围的第一腔室和第二腔室；所述给水管道设置在所述中心通道内，所述换热管设置在所述第一腔室内；所述腔室隔板设置在所述第二腔室内，将所述第二腔室分成相隔绝的上腔和下腔；所述管板上设有给水联箱和蒸汽联箱；

所述容器主体的侧面上设有接管嘴；所述接管嘴的进水通道与所述上腔、第一腔室、下腔以及所述接管嘴的出水通道依次连通，形成供一次侧介质通过的一次侧介质通道；

所述给水联箱与所述给水管道、换热管内部通道以及所述蒸汽联箱依次连通，形成供二次侧介质通过并与一次侧介质进行热交换的二次侧介质通道。

2.根据权利要求1所述的直流蒸汽发生器，其特征在于，所述直流蒸汽发生器还包括内外套设并设置在所述容器主体内的内套筒和外套筒，所述内套筒和外套筒的顶部连接所述管板；

所述内套筒的内部形成所述中心通道，所述第一腔室形成在所述内套筒和外套筒之间，所述第二腔室形成在所述外套筒和容器主体的内壁之间。

3.根据权利要求2所述的直流蒸汽发生器，其特征在于，所述外套筒的上端设有连通所述第一腔室和上腔的上通口。

4.根据权利要求2所述的直流蒸汽发生器，其特征在于，所述管板上设有连通所述给水联箱和中心通道的第一通孔、连通所述第一腔室和蒸汽联箱的第二通孔；

所述换热管的上端配合所述第二通孔，与所述蒸汽联箱相连通；

所述给水管道上端配合所述第一通孔，与所述给水联箱相连通，所述给水管道下端与所述换热管的下端连接。

5.根据权利要求4所述的直流蒸汽发生器，其特征在于，所述容器主体底部设有与所述中心通道相连通的底部腔室，所述底部腔室和下腔之间设有支撑键；底部腔室所述外套筒支撑在所述支撑键上。

6.根据权利要求5所述的直流蒸汽发生器，其特征在于，所述给水管道的下端延伸至所述底部腔室内，并向上弯曲以连接所述换热管的下端。

7.根据权利要求1所述的直流蒸汽发生器，其特征在于，所述直流蒸汽发生器还包括至少一个配合在所述给水管道和内套筒之间的支撑板。

8.根据权利要求1所述的直流蒸汽发生器，其特征在于，所述给水管道设有多根，分成两组；

所述给水联箱包括两个给水腔室，分别与两组所述给水管道相连通；所述给水联箱上设有分别连通所述给水腔室的给水口。

9.根据权利要求1-8任一项所述的直流蒸汽发生器，其特征在于，所述换热管为螺旋盘管。

10.根据权利要求1-8任一项所述的直流蒸汽发生器，其特征在于，所述直流蒸汽发生器还包括穿设在所述接管嘴内上部的短套管；所述短套管的下边缘抵接在所述腔室隔板上，所述短套管的内部通道形成所述接管嘴的进水通道；所述接管嘴内下部形成所述出水通道。