CN110953562B - 一种立式自然循环蒸汽发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种立式自然循环蒸汽发生器，蒸汽发生器包括具有入口和出口且内部形成有换热腔的罐体、设于罐体换热腔内的多根U形换热管、对多根U形换热管进行支撑的支撑组件，支撑组件包括由入口侧至出口侧依次间隔排布在换热腔内的多块第一支撑板，各第一支撑板上均开设有第一通孔，相邻的两块第一支撑板之间形成有供冷却水流动经过的换热通道，经换热通道流过的冷却水的流动方向能够沿蒸汽发生器的左右方向延伸；冷却水由原来纵掠形式换热改为横掠形式为主，显著提升了换热效果，降低了U型传热管冷热端的温度不均匀现象，从而避免了现有技术中换热管冷端与热端冷却水流量不均产生的冲击及振动隐患。
Description
技术领域
本发明涉及属于压水堆核电站蒸汽发生器技术领域，具体涉及一种立式自然循环蒸汽发生器。
背景技术
蒸汽发生器是将一回路冷却剂的热量通过传热管热交换传递至二回路给水，生成饱和蒸汽供给二回路动力装置的设备。国内核电厂普遍采用立式、倒U型传热管、自然循环型式蒸汽发生器。现有立式自然循环蒸汽发生器换热方式为：二次侧冷却水以纵掠形式自下而上流过传热管外侧，与传热管内侧高温冷却剂换热，生成汽水混合物。现有技术中支撑板上设有若干通孔，在保证传热管被支撑的同时，开孔与传热管外侧留有间隙，使二次侧冷却剂能够通过支撑板向上流动并换热。
由于二次侧采用纵掠换热形式，限制了传热管内外两侧工质的换热效率。在倒U型传热管内侧冷却剂流动换热过程中温度逐渐降低，使得倒U型传热管存在冷端与热端。因此在运行过程中，需要对冷端及热端匹配不同二次侧流量，由流量不均匀产生的流体冲击作用可导致传热管的异常振动及微振磨损。在支撑板传热管间隙处，单一纵掠流动形式使得垢物和腐蚀产物更易沉积于支撑板上形成积污，影响二次侧冷却剂流动，降低传热管换热性能。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种立式自然循环蒸汽发生器。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种立式自然循环蒸汽发生器，蒸汽发生器包括具有入口和出口且内部形成有换热腔的罐体、设于罐体换热腔内的多根U形换热管、对多根U形换热管进行支撑的支撑组件，支撑组件包括由入口侧至出口侧依次间隔排布在换热腔内的多块第一支撑板，各第一支撑板上均开设有供U形换热管穿过的第一通孔，相邻的两块第一支撑板之间形成有供冷却水流动经过的换热通道，且相邻的两个换热通道之间相连通，经换热通道流过的冷却水的流动方向能够沿蒸汽发生器的左右方向延伸。
优选地，第一支撑板具有与罐体内表面靠拢接触的接触边和与罐体内表面不接触的非接触边，非接触边有且仅有一个，相邻的两个换热通道在非接触边与罐体内表面之间的位置处连通。
优选地，各换热通道均具有冷却水进入的进入侧和冷却水流出的流出侧，换热通道的内部空间由其进入侧向流出侧逐渐缩小。
优选地，相邻的两个第一支撑板上的非接触边的位置分别位于相反的两侧。
优选地，各第一支撑板均倾斜设置，且各第一支撑板均由其非接触边向非接触边相对的另一侧边自下而上倾斜。
优选地，各第一支撑板所在平面与水平方向之间的夹角为30º ~ 45º。
优选地，第一支撑板上的第一通孔的延伸方向与第一支撑板所在平面之间的夹角值等于第一支撑板所在平面与水平方向之间的夹角值。
优选地，第一支撑板上开设的第一通孔内周均具有与U形换热管接触并支撑U形换热管的多个间断分布的支撑面、连接在各支撑面之间且与U形换热管的外周面形成间隙的导流面。
优选地，支撑组件还包括位于第一支撑板上方且靠近出口一侧的第二支撑板，第二支撑板上开设有供U形换热管穿过的第二通孔。
优选地，第二支撑板所在平面与水平方向平行，且第二支撑板上的第二通孔的延伸方向与水平方向垂直。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的立式自然循环蒸汽发生器，冷却水经过换热腔与换热管进行换热时，冷却水沿左右方向依次流经各换热通道，并逐层向上推进，即冷却水由原来纵掠形式换热改为横掠形式为主（在支撑板与传热管之间的隙存在较小比例的纵掠流动形式），显著提升了换热效果，降低了U型传热管冷热端的温度不均匀现象，从而避免了现有技术中换热管冷端与热端冷却水流量不均产生的冲击及振动隐患。
附图说明
图1为本发明蒸汽发生器的主向剖视图；
图2为本发明第一支撑板的俯视结构示意图；
图3为本发明第一支撑板中的第一通孔的侧向结构示意图
图4为图2中A处放大结构示意图；
图5为本发明第二支撑板的俯视结构示意图；
其中：10、换热管；100、罐体；b1、第一支撑板；b11、接触边；b12、非接触边； b2、第二支撑板；k1、第一通孔；k2、第二通孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细的说明。
如图1至图5所示，一种立式自然循环蒸汽发生器，蒸汽发生器包括具有入口和出口且内部形成有换热腔的罐体100、设于罐体100换热腔内的多根U形换热管10、对多根U形换热管10进行支撑的支撑组件，支撑组件包括由入口侧至出口侧依次间隔排布在换热腔内的多块第一支撑板b1，支撑组件还包括位于第一支撑板b1上方且靠近出口一侧的第二支撑板b2，各第一支撑板b1上均开设有供U形换热管10穿过的第一通孔k1，第二支撑板b2上开设有供U形换热管10穿过的第二通孔k2。
第一支撑板b1上开设的第一通孔k1内周均具有与U形换热管10接触并支撑U形换热管10的多个间断分布的支撑面、连接在各支撑面之间且与U形换热管10的外周面形成间隙的导流面，本例中第二支撑板b2上开设的第二通孔k2外形结构类似第一通孔k1外形结构，截面外形都呈四叶梅花状（参见图4），冷却水能够从间隙面与U形换热管10的外周面之间的间隙空间流过。
本例中，相邻的两块第一支撑板b1之间形成有供冷却水流动经过的换热通道，且相邻的两个换热通道之间相连通，经换热通道流过的冷却水的流动方向能够沿蒸汽发生器的左右方向延伸。即冷却水由原来纵掠形式换热改为横掠形式为主，显著提升了换热效果。
此外，各换热通道均具有冷却水进入的进入侧和冷却水流出的流出侧，换热通道的内部空间由其进入侧向流出侧逐渐缩小，便于形成水压，使水流速更强，对各第一支撑板b1板面形成冲刷效应，而且冷却水横向流经第一支撑板b1的第一通孔k1与传热管之间的间隙时，负压效应使得该区域流速进一步增大，冲刷作用显著增强，降低了腐蚀产生沉积在支撑板的风险。
具体地，第一支撑板b1具有与罐体100内表面靠拢接触的接触边b11和与罐体100内表面不接触的非接触边b12，非接触边b12有且仅有一个，相邻的两个换热通道在非接触边b12与罐体100内表面之间的位置处连通，且相邻的两个第一支撑板b1上的非接触边b12的位置分别位于相反的两侧。冷却水从一个换热通道流至另一个换热通道时，需要经过非接触边b12与罐体100内表面之间的位置。
进一步地，各第一支撑板b1均倾斜设置，且各第一支撑板b1均由其非接触边b12向非接触边b12相对的另一侧边自下而上倾斜。而第二支撑板b2所在平面与水平方向平行，且第二支撑板b2上的第二通孔k2的延伸方向与水平方向垂直。
本例中，各第一支撑板b1所在平面与水平方向之间的夹角为30º ~ 45º。第一支撑板b1上的第一通孔k1的延伸方向与第一支撑板b1所在平面之间的夹角值等于第一支撑板b1所在平面与水平方向之间的夹角值，做到第一支撑板b1虽然倾斜，但第一通孔k1任然要沿竖直方向延伸，以便U形换热管10从其中穿过并被其支撑。
综上所述，本发明的立式自然循环蒸汽发生器，由罐体的入口流入换热腔内与换热管进行换热时，冷却水沿左右方向依次流经各换热通道，并逐层向上推进，流到顶部时从第二支撑板的第二通孔与U形换热管之间的间隙处流出。即冷却水由原来纵掠形式换热改为横掠形式为主（在支撑板与传热管之间的隙存在较小比例的纵掠流动形式），显著提升了换热效果，降低了U型传热管冷热端的温度不均匀现象，从而避免了现有技术中换热管冷端与热端冷却水流量不均产生的冲击及振动隐患。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种立式自然循环蒸汽发生器，所述蒸汽发生器包括具有入口和出口且内部形成有换热腔的罐体、设于所述罐体换热腔内的多根U形换热管、对多根所述U形换热管进行支撑的支撑组件，其特征在于：所述支撑组件包括由所述入口侧至出口侧依次间隔排布在所述换热腔内的多块第一支撑板，各所述第一支撑板上均开设有供所述U形换热管穿过的第一通孔，相邻的两块所述第一支撑板之间形成有供冷却水流动经过的换热通道，且相邻的两个所述换热通道之间相连通，经所述换热通道流过的冷却水的流动方向能够沿所述蒸汽发生器的左右方向延伸；
所述第一支撑板具有与所述罐体内表面靠拢接触的接触边和与所述罐体内表面不接触的非接触边，所述非接触边有且仅有一个，相邻的两个所述换热通道在所述非接触边与所述罐体内表面之间的位置处连通；各所述换热通道均具有冷却水进入的进入侧和冷却水流出的流出侧，所述换热通道的内部空间由其进入侧向流出侧逐渐缩小；
相邻的两个所述第一支撑板上的非接触边的位置分别位于相反的两侧；各所述第一支撑板均倾斜设置，且各所述第一支撑板均由其非接触边向非接触边相对的另一侧边自下而上倾斜；
各所述第一支撑板所在平面与水平方向之间的夹角为30°～45°；所述第一支撑板上的第一通孔的延伸方向与所述第一支撑板所在平面之间的夹角值等于所述第一支撑板所在平面与水平方向之间的夹角值；
所述罐体的入口位于其底部，所述罐体的出口位于其顶部。
2.根据权利要求1所述的立式自然循环蒸汽发生器，其特征在于：所述第一支撑板上开设的第一通孔内周均具有与U形换热管接触并支撑所述U形换热管的多个间断分布的支撑面、连接在各所述支撑面之间且与所述U形换热管的外周面形成间隙的导流面。
3.根据权利要求1或2所述的立式自然循环蒸汽发生器，其特征在于：所述支撑组件还包括位于所述第一支撑板上方且靠近所述出口一侧的第二支撑板，所述第二支撑板上开设有供所述U形换热管穿过的第二通孔。
4.根据权利要求3所述的立式自然循环蒸汽发生器，其特征在于：所述第二支撑板所在平面与水平方向平行，且所述第二支撑板上的第二通孔的延伸方向与水平方向垂直。
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