CN107407480A - 用于核电站的卧式蒸汽发生器及其组装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蒸汽发生器，更具体地涉及用于具有水冷水慢化反应堆的核电站的卧式蒸汽发生器。要求保护一种用于核电站的卧式蒸汽发生器，其包括圆筒形的容器、两个椭圆形的底部、至少一个给水供应和蒸汽去除连接管、入口集管和出口集管、以及连接到所述集管的热交换管束，其中，管束中的热交换管的数量根据所要求保护的与热交换管外径之间的关系式来选择，并且相邻的热交换管之间在竖直方向上的间隙不超过管束中的热交换管之间的竖向间距。本发明的技术成果是蒸汽发生器中更有效的热传递，同时抑制热交换管的数量和最大长度——这允许使用工业中采用的管。

Description

用于核电站的卧式蒸汽发生器及其组装方法
技术领域
本发明涉及蒸汽发生器，更具体地涉及用于核电站的卧式蒸汽发生器。
背景技术
由于用于具有水冷水慢化动力反应堆(VVER)的核电站的反应堆装置的发展，已经研究了两种蒸汽发生器设计方法：立式蒸汽发生器和卧式蒸汽发生器。在第一种情况下，蒸汽发生器具有竖直的压力容器和嵌入水平管板中的竖直U形热交换管。在第二种情况下，蒸汽发生器具有水平的压力容器和嵌入主回路冷却剂的立式入口集管和出口集管中的水平热交换管。当前，这两种设计理念都已经最终发展成完善的但不同的技术趋势。
本发明涉及用于核电站的总体卧式蒸汽发生器(蒸汽发生器)，例如涉及如国际申请WO9320386(1993年10月14日公布；IPC：F22B1/02)和国际申请WO9320385(1993年10月14日公布；IPC：F22B1/02)中所公开的蒸汽发生器，不涉及立式蒸汽发生器。
卧式蒸汽发生器具有下列已知的专门设计的特征：
-慢化蒸汽负荷允许应用简单的分离方案，同时可靠地保证所需的蒸汽含水量；
-副回路中的慢化介质流量消除了热交换管和蒸汽发生器的其它元件中的振动危害；
-主回路的竖直圆筒形入口集管和出口集管防止了其表面上的污泥沉积物积聚，由此减少了热交换管在其插入所述集管的区域中的腐蚀损坏的危害；-副回路中增加的供水增加了在使用紧急供水系统的情况下通过蒸汽发生器冷却反应堆的可靠性，并且这种蒸汽发生器的储备能力缓和了反应堆装置过渡模式；
-多级蒸发原理的应用允许在蒸汽发生器的临界区域维持低的溶解性杂质浓度，这在腐蚀方面大大提高了其工作可靠性；
-即使当水面低于上排的热交换管时，热交换表面的水平位置也在主回路中提供了可靠的自然介质循环；
-在紧急情况下为主回路冷却剂自然循环提供了有利条件；
-从主回路侧和副回路侧为维修和控制提供了对热交换管束的方便接近。在下部蒸汽发生器压力容器中没有热交换管，污泥可能沉积和积聚在其中，因此，在腐蚀性杂质积聚在蒸汽发生器压力容器的下部时，可以将污泥冲洗通过专门设计的排污系统和喷嘴。
现有技术公开了不是设计用于核工业应用的卧式蒸汽发生器，但是其具有多个与应用于核电站的蒸汽发生器的特征一致的重要特征。例如，申请EP1927809(2008年6月4日公布；IPC：F22B1/18，F22B21/02)公开的蒸汽发生器。该蒸汽发生器具有鼓形的压力容器。该容器的纵轴线大体上是水平的。该容器容纳空心管，所述空心管被成组分成区段且大多数彼此平行布置，并且固定在支架中。申请JPH06300201(1994年10月28日公布；IPC：F22B1/16，F28F9/24)和专利CN203384952(2014年1月8日公布；IPC：F22B1/16)公开了相似的解决方案。在上述设计中，竖直管板用于热交换管嵌入。由于每个结构中高的特定金属量、制造复杂性、提供热交换器连接到管板的密封度的复杂性和污泥在管板表面上的可能积聚(该积聚引发腐蚀过程)，在卧式蒸汽发生器中应用管板的设计具有缺点。
在卧式蒸汽发生器设计中，可以通过除去管板而代之以基本呈圆筒形形状的竖直的主回路冷却剂入口集管和出口集管来补偿所述缺点。
例如，上述国际专利WO9320386公开了一种设计成用于核工业的卧式蒸汽发生器，该卧式蒸汽发生器包括圆筒形的容器，该圆筒形的容器具有纵向取向的水平轴线。该容器容纳以竖向填充间隙布置的热交换管束，如该专利说明书的图1所示。给水分配管位于热交换管束中的管之间的间隙中。热交换管束中的管的端部固定在竖直的主回路冷却剂集管的侧壁中的孔中。给水供应连接管开口连接到分配装置，该分配装置通过其在给水供应口入口部分的上沿的水平位置处的弯曲位置连接到管线。该技术方案旨在提高热传递表面上热载荷的均匀性，以避免冷却剂集管和给水供应管的腐蚀破裂。然而，间隙在竖直热交换管束填充中的应用显著减少了可以安装在蒸汽发生器容器中的热交换管的数量，这继而减小了热交换表面输出和裕度，由此降低了蒸汽发生器可靠性。
与本发明最接近的类似技术是专利RU30928(2003年7月10日公布；IPC：F22B1/02)中公开的蒸汽发生器。该蒸汽发生器包括容器、入口集管和出口集管，水平的内嵌式热交换管束连接到所述集管并且装备有分隔装置且通过它们之间竖向管间通道被分成管组。水平的热交换管以分别为(1.44÷1.55)·d和(1.35÷1.40)·d的水平相对间距和竖直相对间距安装，其中，d是热交换管直径。该技术方案允许选择热交换管的间距，但是它不限制足以提供VVER NPP的从主回路冷却剂向副回路冷却剂的有效热传递的蒸汽发生器中热交换管的长度和数量。
本发明的另一主题是一种用于核电站的卧式蒸汽发生器的组装方法。
专利RU100590(2010年12月20日公布；IPC：F22B37/00)公开了一种卧式蒸汽发生器组装方法，包括由锻钢壳制造容器，各锻钢壳上焊接有椭圆形的底部并且包括具有平盖的套圈，平均套圈高度与套圈内径的所选比值介于0.9和0.1之间。该技术方案被设计成减小蒸汽发生器尺寸，以有助于将其从制造工厂运送到其组装地点和增加蒸汽发生器箱中的自由空间。由于更短的套圈而减小了纵向尺寸，但并未改变蒸汽发生器压力容器长度。
与所提出的卧式蒸汽发生器组装方法最接近的类似技术是书“Steam GeneratorUnits of Nuclear Power Plants(核电站的蒸汽发生器装置)”(N.G.Rassokhin，莫斯科，Energoatomizdat，1987，65-68页)中描述的方法。所述方法需要制造与蒸汽发生器焊接的圆筒形钢制容器，该钢制容器由锻造的壳、两个压制的椭圆形的底部、主回路冷却剂的入口集管和出口集管、给水和化学试剂集管和其它容器内部构件以及U形热交换管束构成。在蒸汽发生器组装期间，首先，将竖直的集管安装在容器中并通过焊接固定，然后，安装管束的支承件、构成热交换管束、安装其它容器内部构件，最后，将椭圆形的底部焊接到容器上。从技术的观点，在蒸汽发生器制造期间，最耗劳力的工作是将热交换管束连接到主回路冷却剂集管上，这涉及在集管侧壁的有限区域上钻出大量密集的深孔，然后将热交换管密封地插入所述深孔中。大量密集的深孔降低了集管的强度，并且限制了可以放入蒸汽发生器中的热交换管的数量。
发明内容
本发明的目的是设计一种蒸汽发生器，该蒸汽发生器满足可靠性和制造容易性的要求，在维持总尺寸的同时具有增加的输出，并且保证热交换管之间最佳的锅炉水循环速度。
本发明的技术成果是在具有有限的热交换管数量和最大长度的蒸汽发生器中实现有效的热传递。
热交换管的最大长度的限制允许使用在工业中使用的管来构成蒸汽发生器的热交换表面。问题在于，用于NPP蒸汽发生器的热交换管由无缝不锈钢管、例如长度在10至15m的冷拔或热轧管制成。当前，工业中不采用制造长于30至40m的无缝管，这对制造具有更长的热交换管的蒸汽发生器提出了限制。出于可靠性考虑，不能接受使用焊接管来构成蒸汽发生器的热交换表面。
蒸汽发生器输出取决于其热交换表面，该热交换表面又通过选择热交换管束中的管的外径和数量来确定。一方面，由于使用工业中采用的较短管，因此管外径的减小和其数量的增加允许保证蒸汽发生器的制造容易性。另一方面，这导致了管中冷却剂流速、热传递效率以及蒸汽发生器的技术和经济性能的降低。因此，制造NPP蒸汽发生器面临着选择热交换管的数量及其直径之比的难题。
为了解决当前的问题，本文要求保护一种卧式核电站蒸汽发生器，该蒸汽发生器包括圆筒形的容器、两个椭圆形的底部、至少一个给水供应和蒸汽去除连接管、主回路冷却剂的入口集管和出口集管、连接到所述集管的热交换管束，其特征在于，如下根据热交换管的外径dtb选择管束中的热交换管的数量Ntb：
如果dtb≤14mm：
如果dtb＞14mm：
在所要求保护的蒸汽发生器设计中，热交换管从底部向上以均匀的间距填充热交换管束而没有间隙，相邻的热交换管之间在竖直方向上的间隙尺寸b不超过管束中的热交换管之间的竖向间距。
基于热交换管的空白面积和每个管的热交换管束安装面积之间的比例计算热交换管束中的管的部件密度。在本发明中，基于下列标准选择热交换管束中热交换管的空白面积和每个管的热交换管束安装面积之间的比例：
其中：
Stb是热交换管的空白面积，mm2，
ftb是每个管的热交换管束安装面积，mm2。
可以从下列比例计算热交换管的空白面积Stb：
其中
δ是热交换管厚度，mm，
dtb是热交换管直径，mm。
可以从下列比例计算每个管的热交换管束安装面积ftb：
其中
Sv和Sh是管束中的管布置的竖向间距和水平间距，mm，
k是管束中的热交换管的布置标识符(对于直列式布置，k＝1；对于交错布置，k＝2)。
服从该标准保证了所要求保护的蒸汽发生器的优点，因为结合有限的热交换管数量和长度的标准，它减少了蒸汽发生器的每个结构的特定金属量，同时提供了锅炉水(副回路冷却剂，工作介质)的可靠循环。
使用奥氏体不锈钢特别是铬-镍奥氏体不锈钢08Cr18Ni10Ti的无缝整体拉制管作为蒸汽发生器的热交换管束中的热交换管。
与所要求保护的方法相关的当前任务由于下列事实而得以解决：核电站卧式蒸汽发生器组装方法包括制造圆筒形的容器、两个椭圆形的底部、至少一个给水供应和蒸汽去除连接管、主回路冷却剂的入口集管和出口集管、外径为dtb且数量为Ntb的热交换管，将集管、热交换管支承件安装和焊接到容器，构成热交换管束并将其连接到主回路冷却剂的入口集管和出口集管，以及将底部安装和焊接到容器上。热交换管束构成为使得在相邻的热交换管之间设置的竖向间隙b不超过热交换管之间的竖向间距Sv，并且如下根据热交换管的外径dtb选择管束中的热交换管的数量Ntb：
如果dtb≤14mm：
如果dtb＞14mm：
其中dtb单位是mm。
由于热交换管数量Ntb取决于其外径dtb、热交换管从底部向上连续地填充束而管束中的间隙不超过管束中的热交换管的竖向间距、以及在具体的蒸汽发生器设计中关系式和热交换管的数量Ntb的值这些特性的组合，允许一方面保证热交换管中可接受的冷却剂流速、制造和安装热交换管的容易性，另一方面提供蒸汽发生器的热传递效率特征，对于功率范围在230MW和850MW之间且冷却剂以约10000到30000m3/hr流经蒸汽发生器的蒸汽发生器维持了所选择的温差。
在将主回路入口集管和出口集管安装到蒸汽发生器容器中之前，根据管束中的热交换管的数量Ntb＝Nhl，在各集管的侧表面上钻出通孔。应根据集管强度保持标准来选择主回路冷却剂集管的侧表面上的孔的数量。如果需要，可以通过增加其侧壁的厚度和集管直径来提高集管强度。为了保证集管的穿孔部分的强度，相邻的孔的边缘之间的距离沿着侧壁的内表面应不小于5.5mm。
通过将管端部全周焊接到集管的内表面上而将热交换管固定到主回路集管的侧表面上，然后使热交换管在集管的整个壁厚上液压胀接并在集管的外表面附近进行机械卷边，直至集管和热交换管之间的间隙闭合。
热交换管在容器中从底部向上直接形成管束。
使用长度不超过30m的无缝整体拉制奥氏体不锈钢管作为热交换管。
附图说明
下面参考附图详细描述所要求保护的卧式蒸汽发生器及其组装方法的可能的实施例。
图1示出蒸汽发生器的总体视图。
图2示出蒸汽发生器从椭圆形的底部的剖视图。
图3示出具有间隔元件的热交换管。
图4示出热交换管束中的管交错布置的横截面。
图5示出热交换管束中的管直列式布置的横截面。
图6示出分隔热交换管组的挡板的布置。
具体实施方式
蒸汽发生器是水平容器热交换单元，它设计成用于将沉浸式热传递表面布置在其中，包括附图中所示的下列结构元件：容器1、热交换管束2(也称作管束)、主回路冷却剂的入口和出口集管3、给水供应和分配装置4、紧急给水供应和分配装置5、顶部穿孔板6、沉浸式穿孔板7、化学试剂供应装置8。
容器1是蒸汽发生器的构成部分，它容纳主回路的入口和出口集管3、热交换管束2形式的热交换表面和容器内部构件。容器1容纳副回路检修孔9，该检修孔用于维修主回路入口和出口集管3。
容器1是水平的细长形焊接式圆筒形的容器，其具有焊接到其两端的椭圆形的底部10，该椭圆形的底部上具有用于接近副回路体积的检修孔11。
容器1还包括主回路冷却剂供应和去除连接管12、蒸汽去除连接管13、给水供应连接管14以及其它连接管和接近检修孔。
主回路冷却剂的集管3是具有变化的尺寸和厚度的厚壁圆筒体。它们由高强度珠光体级钢制成，其内表面具有保护性防蚀积层。集管3的中央圆筒体部分具有用于紧固热交换管15的端部的穿孔。集管3的上部具有缝隙，该缝隙用于通过副回路的检修孔9进入内部。
蒸汽发生器的热交换表面由无缝整体拉制的热交换管15构成，所述热交换管由奥氏体不锈钢制成。热交换管构成布置在管束2中的U形线圈，并且被安装成具有朝向集管3的斜面，以提供完全排空热交换管15的可能性。热交换管15通过端部与集管3的内表面的逆焊接而固定在集管3中。在集管3的壁厚度上进行热交换管15的液压胀接，在集管3的外表面附近进行机械卷边，直至集管3和热交换管15之间的间隙(缝隙)闭合。热交换管15安装成使用间隔元件16彼此间隔一段距离(在管束2中隔开)，该间隔元件例如是波浪形带和平板(图3)。固定结构允许热交换管15在热膨胀期间移动。
容器1中的内部装置包括如下：
-位于热交换管束2上方的给水供应和分配装置4。所述装置4由管线和分配管组成，该管线和分配管沿着其全长具有用于去除给水的孔口。用于制造上述装置的主要材料是不锈钢，
-位于蒸汽空间中的紧急给水供应和分配装置5，该装置由集管和分配管组成，该集管和分配管沿着其全长具有用于去除给水的孔口。用于其制造的材料是不锈钢，
-位于蒸汽空间中的用于在蒸汽发生器冲洗期间供应化学试剂的装置8，该装置8由集管组成，该集管沿着其全长具有用于去除化学试剂的孔口。用于其制造的材料是不锈钢，
-位于蒸汽发生器的上部的顶部穿孔板6，该顶部穿孔板设计成在从蒸汽发生器去除蒸汽期间减少集管效应。用于其制造的材料是不锈钢，
-位于热交换管束2上方的具有交替的穿孔的沉浸式穿孔板7，该沉浸式穿孔板设计成调整蒸发面蒸汽负载。用于其制造的材料是不锈钢。
为了改善锅炉水(副回路冷却剂)循环，可以将蒸汽发生器的热交换管束中的管成组分成管组，所述管组通过图2和图6所示的竖向管间通道彼此间隔开。另外，如图6所示，蒸汽发生器的热交换管束的管组可以沿着其侧面通过挡板17隔开，该挡板构成锅炉水循环的上升区段和下降区段。在这种情况下，在热交换管之间产生的蒸汽不到达管间通道，并且不阻止较冷的锅炉水向下移动。锅炉水循环变得更强。
在另一实施例中，构成锅炉水上升区段和下降区段的挡板仅能够封闭位于主回路冷却剂入口集管侧的热交换管组。上述挡板由不穿孔的金属板制成。
蒸汽发生器结构的工作原理如下。将在反应堆中加热的冷却剂供应到主回路冷却剂的入口或分配集管(集管3之一)。将冷却剂从分配集管供应到组成管束2的热交换管15，移动通过热交换管15以将热量通过热交换表面壁传递到锅炉水，并在主回路冷却剂的出口或收集集管(另一集管3)被收集。冷却剂通过循环泵从收集集管返回反应堆。蒸汽发生器容器1填充有一定水位的锅炉水，在工作期间维持该水位。给水通过给水供应和分配装置4供应到蒸汽发生器。从其流出的给水与锅炉水混合，并被加热到饱和温度。从冷却剂传递出的热量消耗在蒸汽发生器的管间空间中的锅炉水蒸发和蒸汽产生上。所产生的蒸汽上行至蒸汽发生器的分离部，该分离部包括自由容积、分离装置或其组合。在经过蒸汽发生器的分离部之后，蒸汽具有设计的额定湿度。然后，通过蒸汽去除装置将蒸汽从蒸汽发生器去除，该蒸汽去除装置包括蒸汽去除连接管13和安装在该蒸汽去除连接管13之前的顶部穿孔板6。在发电的蒸汽-动力循环中使用由蒸汽发生器产生的蒸汽。
在一般情况下，紧急给水供应和分配装置5、化学试剂供应装置8、顶部穿孔板6、沉浸式穿孔板7是蒸汽发生器的可选(非必需)部件。需要它们提高蒸汽发生器工作可靠性、耐久性等，并且在不同的卧式蒸汽发生器结构中可以包括或不包括它们。如果主给水管线损坏，以及在设计基准事故的情况下通过副回路冷却反应堆装置期间，紧急给水供应和分配装置5用于将水供应到蒸汽发生器。化学试剂供应装置8用于在蒸汽发生器的定期冲洗期间去除积聚的沉淀物和腐蚀产物。该装置用于将化学试剂供应到蒸汽发生器中。沉浸式穿孔板7用于调整蒸汽发生器的蒸汽空间中的蒸汽负载。需要该沉浸式穿孔板来提供蒸汽发生器的分离参数，并且该沉浸式穿孔板仅对大功率蒸汽发生器有关。顶部穿孔板6用于在蒸汽发生器蒸汽空间中通过在途中产生阻力来形成均匀的蒸汽速度分布，需要该顶部穿孔板来在蒸汽发生器中提供可靠的蒸汽分离。
用于核电站的卧式蒸汽发生器的组装如下：由一组钢板制造蒸汽发生器的圆筒形的容器1，然后对其进行热处理和加工。制造椭圆形的底部11、给水供应和分配装置4、蒸汽去除连接管13、入口和出口集管3、数量为Ntb的具有外径dtb的U形热交换管15。然后将焊接好的容器安装到支承件上。在入口和出口集管的侧表面上钻孔和加工孔，然后将集管安装在蒸汽发生器容器内部并通过焊接固定。安装用于冷却剂管束的支承件，直接在容器中从底部向上成排地构成热交换管束2。各管固定在冷却剂集管中，从集管的内侧进行卷边和焊接。安装其它内部构件。将椭圆形的底部11安装和焊接到容器1上。也可以将下列装置安装在容器中：紧急给水供应和分配装置5、化学试剂供应装置8、顶部穿孔板6和沉浸式穿孔板7。这些元件对于蒸汽发生器是可选的，然而，如上所述，它们被设计成改善蒸汽发生器工作，特别是提高工作可靠性。
热交换管束2被构成为使其以热交换管15从顶部向下连续地填充。间隔元件16保证热交换管束2中的间隙不超过管束2中的热交换管15的竖向间距。
基于上述关系，根据热交换管的外径dtb选择热交换管的数量Ntb。一方面，减小外径同时增加管的数量以及热管之间的间隙不超过管束中的竖向间距增加了热交换表面，由此增加了蒸汽发生器输出。另一方面，必须保证锅炉水(副回路冷却剂)在热交换管束中的管之间的可靠循环。
示例1
制造具有下列参数的蒸汽发生器：
●热功率Q＝750MW，
●冷却剂流量G＝22000m3/h，
·热交换表面面积H＝6000m2，
·热交换管外径dtb＝21mm，壁厚δ＝1.5mm，
·冷却剂压力P＝16MPa，
·管布置是交错式(k＝1)，
·管束中的管的竖向间距和水平间距Sv＝Sh＝36mm。
根据所要求保护的技术方案，能够安装到该蒸汽发生器的容器中的热交换管的数量的可接受下限是：
能够安装到该蒸汽发生器的容器中的热交换管的数量的可接受上限是：
将热交换管数量在导出范围1988≤Ntb≤11417内的蒸汽发生器设计的冷却剂流速W(m/s)与热交换管数量在该导出范围之外的蒸汽发生器的冷却剂流速进行比较。
热交换管数量在导出范围内的蒸汽发生器的冷却剂流速如下：2.1m/s≤W≤12m/s。
计算数量在设定范围1988≤Ntb≤11417之外的蒸汽发生器的冷却剂流速。
对于大于规定数量的热交换管数量，例如，对于13000个热交换管，冷却剂流速如下：
W13000＝1.84m/s。
该示例表明，冷却剂流速非常低，并且不允许保证有效的热传递，因此，热交换管数量超出设定范围的蒸汽发生器的技术和经济性能将比所要求保护的蒸汽发生器的性能差。
如果蒸汽发生器设计中所使用的热交换管数量小于规定数量，例如500个热交换管，则W500＝48m/s。在蒸汽发生器工作期间，所述冷却剂流速将导致热交换管束中的管的严重腐蚀磨损及其频繁损坏，这降低了蒸汽发生器的技术和经济性能。
将具有示例中规定的参数和设定范围1988≤Ntb≤11417内的热交换管数量的蒸汽发生器设计的所需热交换管长度Ltb与热交换管数量超出该范围的蒸汽发生器的所需热交换管长度进行比较。
假设足以制造热交换管数量在预设范围1988≤Ntb≤11417内的蒸汽发生器的管长范围将是：
7.97m≤Ltb≤45m。
还将注意到，为了制造根据本发明的蒸汽发生器，使用最大长度总体上不超过30m的无缝整体拉制奥氏体不锈钢管。根据金属工业发展趋势，可以预期，在可预见的未来将可以制造长度达45m的无缝整体拉制或热轧管。
对于热交换管数量小于规定数量、例如具有500个热交换管的给定的蒸汽发生器设计，所需热交换管长度将是：Ltb＝182m。
无缝的182m长的热交换管在工业上不可获得，其制造在不久的将来也不可能。
示例2
制造具有下列参数的蒸汽发生器：
·热功率Q＝1000MW，
●冷却剂流量G＝36000m3/h，
·热交换表面面积H＝9000m2，
·热交换管外径dtb＝12mm，壁厚δ＝1.1mm，
·冷却剂压力P＝17MPa，
根据所要求保护的技术方案，能够安装到该蒸汽发生器的容器中的热交换管的数量的可接受下限是：
能够安装到该蒸汽发生器的容器中的热交换管的数量的可接受上限是：
将热交换管数量在导出范围6000≤Ntb≤32000内的蒸汽发生器设计的冷却剂流速W(m/s)与热交换管数量超出该导出范围的蒸汽发生器的冷却剂流速进行比较。
热交换管数量在导出范围内的蒸汽发生器的冷却剂流速如下：4m/s≤W≤22m/s。
计算数量在设定范围6000≤Ntb≤32000之外的蒸汽发生器的冷却剂流速。
对于大于规定数量的热交换管数量，例如，对于40000个热交换管，冷却剂流速如下：
W40000＝3.3m/s。
该示例表明，冷却剂流速非常低，并且不允许保证有效的热传递，因此，热交换管数量超出设定范围的蒸汽发生器的技术和经济性能将比所要求保护的蒸汽发生器的性能差。
如果蒸汽发生器设计中所使用的热交换管数量小于规定数量，例如4000个热交换管，则W4000＝33m/s。在蒸汽发生器工作期间，所述冷却剂流速将导致热交换管束中的管的严重腐蚀磨损，然后堵塞受损管道，这降低了蒸汽发生器的技术和经济性能。
将具有示例中规定的参数和设定范围6000≤Ntb≤32000内的热交换管数量的蒸汽发生器设计的所需热交换管长度Ltb与热交换管数量超出该范围的蒸汽发生器的所需热交换管长度进行比较。
假设足以制造热交换管数量在预定范围1988≤Ntb≤11417内的蒸汽发生器的管长范围将是
7.46m≤Ltb≤39m。
对于热交换管数量小于规定数量、例如具有4000个热交换管的给定的蒸汽发生器设计，所需热交换管长度将是：Ltb＝59m。
无缝的59m长的热交换管在工业上不可获得，因此，使用具有所述长度的热交换管制造NPP蒸汽发生器是不可能的。
示例3
制造具有与示例1的参数相同的输入参数的蒸汽发生器，其中，热交换管外径dtb＝21mm，壁厚δ＝1.5mm。根据本发明，从介于1998和11417的范围内选择热交换管的数量Ntb。热交换管的空白面积Stb将是：
在直列式布置(k＝1)和36mm的相等的竖向间距Sv和水平间距Sh(图2)的情况下，每个管道中的热交换管束安装面积ftb将是：
于是空白面积Stb和管束安装面积ftb之间的关系将是：
因此，由四个相邻的管构成的ftb＝1296mm2的热交换束单元的面积的80％可用于锅炉水(副回路冷却剂)循环，这使其能够顺利地流动。
遵从该标准增加了所要求保护的蒸汽发生器的技术和经济优点，因为结合受限制的热交换管数量和长度的标准，其有助于提高蒸汽发生器工作可靠性。
最新的关系还证实，所要求保护的蒸汽发生器设计具有以均匀的间距填充蒸汽发生器的内部体积而没有填充间隙的热交换管束，相邻的热交换管之间在竖直方向上的间隙不超过管束中的热交换管之间的竖向间距。

Claims (11)

1.一种用于核电站的卧式蒸汽发生器，其包括圆筒形的容器、两个椭圆形的底部、至少一个给水供应和蒸汽去除连接管、主回路冷却剂的入口集管和出口集管、连接到所述入口集管和出口集管的热交换管束，其中，管束中的热交换管的数量Ntb如下根据热交换管的外径dtb来选择：
如果dtb≤14mm：
<mrow> <mfrac> <mrow> <mn>1.944</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mn>10</mn> <mn>6</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mn>4</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mi>b</mi> </mrow> <mn>5</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <mn>0.8</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;le;</mo> <mi>N</mi> <mi>t</mi> <mi>b</mi> <mo>&amp;le;</mo> <mfrac> <mrow> <mn>1.211</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mn>10</mn> <mn>6</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mi>b</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>
如果dtb＞14mm：
<mrow> <mfrac> <mrow> <mn>1.944</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mn>10</mn> <mn>6</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mn>4</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mi>b</mi> </mrow> <mn>5</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <mn>0.8</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;le;</mo> <mi>N</mi> <mi>t</mi> <mi>b</mi> <mo>&amp;le;</mo> <mfrac> <mrow> <mn>1.111</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mn>10</mn> <mn>7</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mn>4</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mi>b</mi> </mrow> <mn>5</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <mn>0.2</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> </mrow>
并且相邻的热交换管之间在竖直方向上的间隙不超过管束中的热交换管之间的竖向间距。
2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其中，使用无缝整体拉制奥氏体不锈钢管作为热交换管。
3.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其中，基于下列标准选择热交换管的空白面积和热交换管束中的每个管的热交换管束安装面积之间的比例：
<mrow> <mn>0.1</mn> <mo>&amp;le;</mo> <mfrac> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>t</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mi>f</mi> <mi>t</mi> <mi>b</mi> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;le;</mo> <mn>0.8</mn> </mrow>
其中：
Stb是热交换管的空白面积，mm2，
ftb是每个管的热交换管束安装面积，mm2。
4.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其中，所述热交换管束中的管被分组成通过竖向管间通道隔开的管组。
5.根据权利要求4所述的蒸汽发生器，其中，热交换管组沿着其侧面由挡板隔开，所述挡板构成锅炉水循环的上升区段和下降区段。
6.根据权利要求5所述的蒸汽发生器，其中，位于主回路冷却剂入口集管侧的热交换管组沿着其侧面由挡板隔开，所述挡板构成锅炉水循环的上升区段和下降区段。
7.一种核电站卧式蒸汽发生器的组装方法，包括：制造圆筒形的容器、两个椭圆形的底部、至少一个给水供应和蒸汽去除连接管、主回路冷却剂的入口集管和出口集管、外径为dtb且数量为Ntb的热交换管；将集管、热交换管支承件安装和焊接到所述容器；形成热交换管束并将其连接到主回路冷却剂的入口集管和出口集管；以及将所述底部安装和焊接到所述容器上，其中，所述热交换管束被形成为使得在相邻的热交换管之间设置的竖向间隙不超过热交换管之间的竖向间距，并且如下根据热交换管的外径dtb来选择管束中的热交换管的数量Ntb：
如果dtb≤14mm：
<mrow> <mfrac> <mrow> <mn>1.944</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mn>10</mn> <mn>6</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mn>4</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mi>b</mi> </mrow> <mn>5</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <mn>0.8</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;le;</mo> <mi>N</mi> <mi>t</mi> <mi>b</mi> <mo>&amp;le;</mo> <mfrac> <mrow> <mn>1.211</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mn>10</mn> <mn>6</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mi>b</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>
如果dtb＞14mm：
<mrow> <mfrac> <mrow> <mn>1.944</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mn>10</mn> <mn>6</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mn>4</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mi>b</mi> </mrow> <mn>5</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <mn>0.8</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;le;</mo> <mi>N</mi> <mi>t</mi> <mi>b</mi> <mo>&amp;le;</mo> <mfrac> <mrow> <mn>1.111</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mn>10</mn> <mn>7</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mn>4</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mi>b</mi> </mrow> <mn>5</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <mn>0.2</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>.</mo> </mrow>
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在安装到蒸汽发生器容器中之前，根据管束中的热交换管的数量(Ntb)，在入口集管和出口集管的侧表面上钻出通孔。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过将管端部全周焊接到集管的内表面上来将热交换管固定到主回路冷却剂集管的侧表面上的通孔中，然后使热交换管在集管的整个壁厚上液压胀接并且在集管的外表面附近进行机械卷边，直至集管和热交换管之间的间隙闭合。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，热交换管在容器中从底部向上直接形成管束。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，使用长度不超过30m的无缝整体拉制奥氏体不锈钢管作为热交换管。
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