CN107289436A - 一种具有提高蒸汽发生器换热效率的支撑导流结构 - Google Patents

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黄美
刘冉
刘军
汤建楠
赵媛媛
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Abstract

本发明属于核电厂蒸汽发生器领域，特别涉及一种具有提高蒸汽发生器换热效率的支撑导流结构。该结构包括中置导流隔板和九对支撑隔板。其中，中置导流隔板为一个长方体不锈钢板，其上平行等间距的开有九个长方形贯穿孔，放置在蒸汽发生器二次侧冷管段与热管段之间的空隙位置，将蒸汽发生器二次侧隔成冷侧与热侧两部分，这能更好地避免热虹吸现象。中置导流隔板放置在流体加热盲区，不但会避免流体短路，还能使该区域流体被迫流到加热管部分，提高蒸汽发生器的换热效率。支撑隔板为带有矩形齿和三叶梅花孔的半圆形板，一对支撑隔板通过矩形齿啮合在一起，插入中置导流板上贯穿孔中，受到中置导流隔板支撑，在运行过程中会更加稳定。

Description

一种具有提高蒸汽发生器换热效率的支撑导流结构
技术领域
本发明属于核电厂蒸汽发生器技术领域，特别涉及一种具有提高蒸汽发生器换热效率的支撑导流结构。
背景技术
蒸汽发生器是压水堆核电厂一回路和二回路的枢纽，它将反应堆的热量传递给蒸汽发生器二次侧的给水，使其产生蒸汽推动汽轮机做功。蒸汽发生器又是一、二回路工质的屏障，它对于核电厂的安全运行十分重要。
第三代压水堆AP1000采用三叶梅花孔支撑隔板，在支撑隔板中间（即流动盲区）处，开有矩形的大孔，供二次侧流体流过。矩形大孔处的流动阻力小于三叶梅花孔处的流动阻力，因此容易使蒸汽发生器二次侧流体从支撑隔板处的矩形大孔流走，造成二次侧流体短路；加热盲区流体距加热管距离较远，不能很好地进行热量交换，影响蒸汽发生器的传热效率。
蒸汽发生器的给水环管安装在稍低于第一级汽-水分离器处，给水环上倒J形管沿周边是不均匀分布的，80%的给水流向热侧，20%的给水流向冷侧，这使得蒸汽发生器两侧含气率大致相等，从而减轻热虹吸现象的程度。但是流进换热区后的冷热两侧的流体由于流量分配不均会发生横向流动，流体流动具有不确定性。
第三代压水堆AP1000蒸汽发生器的圆形支撑隔板直径长达4.191m，支撑隔板厚度为30mm，仅靠支撑隔板周边与管束套筒固定约束，当流体横向冲刷支撑隔板时，在支撑隔板处流通截面积变小，流动阻力变大，支撑隔板所受载荷也变大，而支撑隔板中间处缺少约束，使得支撑隔板结构不稳定。
上述现有蒸汽发生器存在不足之处：
（1）在U形管中间处存在加热盲区，二次侧流体在该区域距离换热管较远，与一次侧流体换热差，蒸汽发生器换热效率低；
（2）流体流进换热区域后，冷热侧流体之间由于流量分配不均发生横向流动，流体流动具有不确定性。虽然4:1的流量分配会减轻热虹吸现象，但是热管段产生蒸汽仍要比冷管段早，不能完全避免热虹吸现象；
（3）支撑隔板直径较大，仅靠边缘处与管束套筒固定约束，缺少中间处的约束，在运行过程中，由于受到流体横向冲击，使得支撑隔板中间处不稳定。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种具有提高蒸汽发生器换热效率的支撑隔板结构。
本发明采用的技术方案为：
该结构包括中置导流隔板和九对支撑隔板。其中，中置导流隔板为一个长方体不锈钢板，其上平行等间距的开有九个长方形贯穿孔，放置在蒸汽发生器二次侧的冷管段与热管段之间的空隙位置，将蒸汽发生器二次侧隔离成冷管段与热管段两个部分。中置导流隔板两侧固定在管束套筒上，下端固定在蒸汽发生器的管板上。所述中置隔板中间带有9个长方形贯穿槽用于增加9对支撑隔板的稳定性。每对支撑隔板以中置导流隔板为界，左右两边各有一个带有矩形齿的半圆形三叶梅花孔板，这两个支撑隔板通过矩形齿啮合在一起，啮合部分卡在长方形贯穿孔中，这种方式使得支撑隔板与中置导流隔板的安装更加方便。
所述中置导流隔板厚度与下封头隔板厚度一致，高度为U形管直管段长度加上50mm，即中置导流隔板顶端比最上端支撑隔板上表面高50mm，材料为不锈钢。中置导流隔板上平行等间距地预留9个长方形贯穿孔，孔长为管束套筒内径减去1000mm，即中置导流隔板左右两端各留有500mm的边界，长方形贯穿孔宽度为支撑隔板厚度，支撑隔板啮合处插入到该长方形贯穿孔中。
两个半圆的支撑隔板直径为管束套筒内径，矩形齿长度为所述中置导流隔板厚度，矩形齿间距为八分之一的长方形贯穿孔的长度,左右两个支撑隔板的矩形齿结构依次错开。
本发明的有益效果为：
（1）所述的中置导流隔板放置在蒸汽发生器二次侧的冷管段与热管段之间的空隙位置，将蒸汽发生器二次侧隔离成冷管段与热管段两个部分，它的加入不但会避免流体短路的现象，还能使得该区域流体被迫流到加热管部分，使该部分流体得到充分加热，提高了蒸汽发生器的换热效率；
（2）本发明所述结构，可以更准确地控制流入冷端和热端的流体流量，增强了冷端和热端的可控性，使冷热两端产生的蒸汽更加均匀，更好地避免了热虹吸现象；
（3）蒸汽发生器支撑隔板插入到中置导流板的长方形贯穿槽中。支撑隔板受到长方形贯穿槽下表面的支持力，即支撑隔板在蒸汽发生器中心部分受到支承作用，增强了支撑隔板所受的约束，使其在运行过程中更加稳定；
（4）9对半圆形的支撑隔板分别通过矩形齿啮合在一起，使得安装更方便。
附图说明
图1为带有所述支承导流结构的蒸汽发生器示意简图；
图2为中置导流隔板示意图；
图3为支撑隔板示意图；
图4为一对啮合的支撑隔板示意图；
图5为图1的A区域放大图。
图示：1.蒸汽发生器中置导流隔板 2.U形管 3.支撑隔板 4.管束套筒 5.管板 6.下封头隔板 7.加热盲区 8.长方形贯穿孔 9.矩形齿。
具体实施方式
本发明提供了一种具有高效传热性能的蒸汽发生器支撑隔板结构，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，该结构包括中置导流隔板和九对支撑隔板。其中，中置导流隔板为一个长方体不锈钢板，其上平行等间距的开有九个长方形贯穿孔，放置在蒸汽发生器二次侧的冷管段与热管段之间的空隙位置，将蒸汽发生器二次侧隔离成冷管段与热管段两个部分。中置导流隔板两侧固定在管束套筒上，下端固定在蒸汽发生器的管板上。每对支撑隔板以中置导流隔板为界，左右两边各有一个带有矩形齿的半圆形三叶梅花孔板，这两个支撑隔板通过矩形齿啮合在一起，啮合部分卡在长方形贯穿孔中。
如图2所示，所述中置导流隔板厚度为下封头隔板厚度，中置导流隔板顶端高出最上端支撑隔板上表面50mm，材料为不锈钢。中置导流隔板上平行等间距地预留9个长方形贯穿孔，长方形贯穿孔两端距中置导流隔板边界均为500mm；长方形贯穿孔的高度与支撑隔板厚度一致。
如图3所示，每对支撑隔板以中置导流隔板为界，左右两边各有一个带有矩形齿的半圆形三叶梅花孔板，这两个支撑隔板通过矩形齿啮合在一起，啮合的支撑隔板示意图如图4所示，啮合部分卡在长方形贯穿孔中。两个半圆的支撑隔板直径为管束套筒内径，矩形齿长度为所述中置导流隔板厚度，矩形齿间距为八分之一的长方形贯穿孔的长度,左右两个支撑隔板的矩形齿结构依次错开。所述蒸汽发生器支撑导流结构在蒸汽发生器内的相对位置如图5所示。

Claims (5)

1.一种具有提高蒸汽发生器换热效率的支撑导流结构，包括中置导流隔板和九对支撑隔板：其中，中置导流隔板为一个长方体不锈钢板，其上平行等间距的开有九个长方形贯穿孔，放置在蒸汽发生器二次侧的冷管段与热管段之间的空隙位置，将蒸汽发生器二次侧隔离成冷管段与热管段两个部分；支撑隔板为带有矩形齿的半圆形三叶梅花孔板，一对支撑隔板通过矩形齿啮合在一起，插入中置导流隔板的长方形贯穿孔中。
2.根据权利要求1所述的一种具有提高蒸汽发生器换热效率的支撑导流结构，其特征在于，所述中置导流隔板中间带有9个长方形贯穿槽用于增加9对支撑隔板的稳定性。
3.根据权利要求1所述的一种具有提高蒸汽发生器换热效率的支撑导流结构，其特征在于，中置导流隔板被安置在蒸汽发生器二次侧倒U型管的冷管段与热管段之间的空隙处。
4.根据权利要求1所述的一种具有提高蒸汽发生器换热效率的支撑导流结构，其特征在于，每对支撑隔板以中置导流隔板为界，左右两边各有一个带有矩形齿的半圆形三叶梅花孔板，这两个支撑隔板通过矩形齿啮合在一起，啮合部分卡在长方形贯穿孔中。
5.根据权利要求5所述的一种具有提高蒸汽发生器换热效率的支撑导流结构，其特征在于， 两个半圆的支撑隔板半径与管束套筒内径一致，矩形齿长度为所述中置导流隔板厚度，矩形齿间距为八分之一的长方形贯穿槽的长度。
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