RU2515579C2 - Парогенератор - Google Patents

Парогенератор Download PDF

Info

Publication number
RU2515579C2
RU2515579C2 RU2011144650/06A RU2011144650A RU2515579C2 RU 2515579 C2 RU2515579 C2 RU 2515579C2 RU 2011144650/06 A RU2011144650/06 A RU 2011144650/06A RU 2011144650 A RU2011144650 A RU 2011144650A RU 2515579 C2 RU2515579 C2 RU 2515579C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat transfer
spiral
steam
steam generator
spiral heat
Prior art date
Application number
RU2011144650/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011144650A (ru
Inventor
Шуянь ХЭ
Хуаймин ЦЗЮЙ
Синьсинь ВУ
Сяовэй ЛО
Чжэньмин ЧЖАН
Цзунсинь ВУ
Цзои ЧЖАН
Original Assignee
Цинхуа Юниверсити
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=41122608&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2515579(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Цинхуа Юниверсити filed Critical Цинхуа Юниверсити
Publication of RU2011144650A publication Critical patent/RU2011144650A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2515579C2 publication Critical patent/RU2515579C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B29/00—Steam boilers of forced-flow type
    • F22B29/06—Steam boilers of forced-flow type of once-through type, i.e. built-up from tubes receiving water at one end and delivering superheated steam at the other end of the tubes
    • F22B29/061—Construction of tube walls
    • F22B29/064—Construction of tube walls involving horizontally- or helically-disposed water tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1823—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines for gas-cooled nuclear reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B21/00—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
    • F22B21/22—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from water tubes of form other than straight or substantially straight
    • F22B21/26—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from water tubes of form other than straight or substantially straight bent helically, i.e. coiled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B21/00—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
    • F22B21/22—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from water tubes of form other than straight or substantially straight
    • F22B21/28—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from water tubes of form other than straight or substantially straight bent spirally
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B29/00—Steam boilers of forced-flow type
    • F22B29/06—Steam boilers of forced-flow type of once-through type, i.e. built-up from tubes receiving water at one end and delivering superheated steam at the other end of the tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B29/00—Steam boilers of forced-flow type
    • F22B29/06—Steam boilers of forced-flow type of once-through type, i.e. built-up from tubes receiving water at one end and delivering superheated steam at the other end of the tubes
    • F22B29/067—Steam boilers of forced-flow type of once-through type, i.e. built-up from tubes receiving water at one end and delivering superheated steam at the other end of the tubes operating at critical or supercritical pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/62—Component parts or details of steam boilers specially adapted for steam boilers of forced-flow type
    • F22B37/64—Mounting of, or supporting arrangements for, tube units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/028—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using inserts for modifying the pattern of flow inside the header box, e.g. by using flow restrictors or permeable bodies or blocks with channels

Abstract

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в прямоточных парогенераторах. Парогенератор содержит теплообменник, жидкостный и паровой коллекторы. Теплообменник содержит несколько теплообменных блоков одинаковой конструкции. Теплообменный блок содержит пучок спиральных теплопередающих труб, центральный цилиндр и рукава. Спиральные теплопередающие трубы, имеющие разный радиус закругления, размещены по концентрической спирали в межтрубном пространстве между центральным цилиндром и рукавом, образуя одну или несколько теплообменных колонн. Один выход жидкостного коллектора соединен с основным трубопроводом для подачи воды, а второй выход жидкостного коллектора соединен с пучком спиральных теплопередающих труб. Один выход парового коллектора соединен с основным паровым трубопроводом, а второй выход парового коллектора соединен с пучком спиральных теплопередающих труб. Внутри части соединения с жидкостным коллектором каждая спиральная теплопередающая труба снабжена фиксированной и съемной диафрагмой. 6 з.п. ф-лы., 6 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области техники паросилового цикла, в частности - парогенератора.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Силовой цикл с использованием водяного пара, в основе которого лежит цикл Ренкина, широко применяется в отраслях атомной энергетики, в комбинированном парогазовом цикле, в электростанциях на угле и т.д. В этих областях генерация водяного пара при высокой температуре и теплоте является первым этапом преобразования тепловой энергии в электрическую. В настоящее время для генерации водяного пара применяется оборудование двух типов, а именно: парогенератор с естественной циркуляцией и прямоточный парогенератор. По сравнению с парогенератором с естественной циркуляцией, прямоточный парогенератор может непосредственно генерировать перегретый пар, а также пар со сверхвысоким давлением и сверхкритическими параметрами, что позволяет не только повысить КПД генерации, но также сделать конструкцию более компактной.
По способу размещения в прямоточном парогенераторе различают два типа труб горячей воды, а именно: прямую и спиральную. По сравнению с компоновкой с применением спиральной трубы, конструкция прямоточного парогенератора с прямой трубой проще, но вследствие того, что теплообменная труба и цилиндр выполнены из разных материалов, возникает разница линейных расширений, что приводит к концентрации напряжений в теплопередающей трубе и трубной решетке, а также к снижению безопасности эксплуатации всей установки. Несмотря на то, что общая площадь теплообмена прямоточного парогенератора с трубой спирального типа относительно большая, данная конструктивная особенность позволяет решить проблему концентрации напряжений, а сама конструкция парогенератора обеспечивает возможность реализации гибких объемно-планировочных решений.
Благодаря вышеуказанным преимуществам прямоточного парогенератора с трубой спирального типа, он находит широкое применение в производстве электроэнергии на атомных электростанциях. Существует два основных типа конструкции такого парогенератора - конструкция со встроенной спиральной трубой большого сечения и разделяемая модульная конструкция.
В ториевом высокотемпературном реакторе с газовым теплоносителем на АЭС THTR-300 в Германии, в высокотемпературном реакторе Saint Flensburg, США с газовым теплоносителем, в реакторе типа AGR в Великобритании и даже в новейшем реакторе на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем применяется прямоточный парогенератор со встроенной большой трубой спирального типа с несколькими головками и объединенной компоновкой. Одно из преимуществ такого парогенератора - его компактная конструкция. Кроме того, благодаря тому, что спираль имеет большой радиус закругления, обеспечена возможность производить проверку состояния рабочего объема и поверхностей. К основным проблемам такого устройства относятся следующие: 1) из-за отсутствия возможности проверить конструкцию с помощью внешнего испытания теплового состояния снаружи реактора, сторона водяного потока при эксплуатации перераспределению не подлежит, а это может привести к неравномерности температуры пара; 2) при подготовке спиральной трубы с объединенной компоновкой для прямоточного парогенератора, для каждого ее витка требуется собственная оснастка, так как диаметр закругления трубы на каждом витке разный, это увеличивает стоимость и сроки производства; 3) с целью предотвращения вибрации, вызванной потоком, требуется большее количество опорных пластин, что ведет к появлению такой проблемы, как повышенные напряжения в месте контакта теплообменных труб и опорных пластин.
В российских реакторах VG-400, АБТУ-ц50, БГР-300, а также в высокотемпературном испытательном реакторе мощностью 10 МВт с газовым теплоносителем в Университете Цинхуа применяется прямоточный парогенератор разделяемой модульной конструкции. Основные преимущества парогенератора такого типа заключаются в том, что модуль может выпускаться серийно, стоимость его производства невелика, и на каждом модуле можно провести внешнее испытание теплового состояния снаружи реактора. К основным проблемам такого устройства относятся следующие: 1) недостаточно компактная конструкция; 2) малый радиус закругления спиральной трубы, не позволяющий выполнять проверку состояния рабочего объема и поверхностей в процессе эксплуатации; 3) в случае закупорки трубы происходит блокировка не только стороны водяного потока, но также стороны высокотемпературного теплоносителя.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании парогенератора, в конструкции которого устранены соответствующие недостатки парогенератора со встроенной большой спиральной трубой и парогенератора с разделяемой модульной конструкцией, известные из уровня техники; в новом парогенераторе обеспечена возможность контроля рабочего объема и поверхности теплопередающей трубы для своевременного обнаружения угроз безопасности, а также возможность проведения проверочных испытаний теплового состояния перед вводом в эксплуатацию с целью проверки надежности конструкции.
Решение поставленной задачи достигается тем, что парогенератор согласно настоящему изобретению содержит: теплообменник, скомпонованный из нескольких теплообменных блоков одинаковой конструкции, причем теплообменный блок содержит пучок спиральных теплопередающих труб, центральный цилиндр и рукав, где спиральные теплопередающие трубы, имеющие разные радиусы, размещены по концентрической спирали в межтрубном пространстве между центральным цилиндром и рукавом с образованием одной или нескольких теплообменных колонн; жидкостный коллектор, один выход которого соединен с основным трубопроводом для подачи воды, а второй выход - с пучком спиральных теплопередающих труб; паровой коллектор, один выход которого соединен с основным паровым трубопроводом, а второй выход - с пучком спиральных теплопередающих труб.
Теплообменная колонна содержит одну или несколько теплопередающих труб.
Радиус закругления спиральной теплопередающей трубы обеспечивает возможность доступа посредством контактного датчика к любой части конструкции для контроля рабочего объема и поверхностей.
При этом в направлении оси центрального цилиндра варианты навивки пучка спиральных теплопередающих труб на теплообменные поверхности могут включать: попеременно по часовой и против часовой стрелки, полностью по часовой стрелке, полностью против часовой стрелки.
В поперечном сечении каждый пучок спиральных теплопередающих труб, центральный цилиндр и рукав имеют круглую или прямоугольную с закругленными углами форму.
По отношению к направлению потока теплоносителя, жидкостный коллектор установлен выше по направлению потока относительно теплообменника, а паровой коллектор - ниже по направлению потока относительно, либо паровой коллектор устанавливается выше по направлению потока относительно теплообменника, а жидкостный - ниже по направлению потока относительно.
При этом парогенератор выполнен с возможностью размещения согласно следующим вариантам: в вертикальном положении, в горизонтальном положении либо в положении под любым углом.
Внутри части соединения с жидкостным коллектором каждая спиральная теплопередающая труба снабжена фиксированной или съемной диафрагмой; причем фиксированная диафрагма выполнена с возможностью стабилизации потока двухфазной жидкости в спиральной теплопередающей трубе и равномерного распределения сопротивления на каждую спиральную теплопередающую трубу; съемная диафрагма, посредством которой в случае выхода из строя одной из спиральных теплопередающих труб обеспечено перераспределение потока в спиральной трубе путем снятия съемной диафрагмы с других спиральных теплопередающих труб в той теплообменной колонне, в которой находится неисправная спиральная теплопередающая труба.
По сравнению с известным уровнем техники, техническое решение, предложенное согласно настоящему изобретению, обладает следующими преимуществами:
1) компоновочные блоки производят серийно, благодаря чему стоимость производства низкая;
2) в каждом компоновочном блоке обеспечена возможность проведения проверочных испытаний теплового состояния снаружи реактора;
3) каждый блок содержит несколько спиральных колонн, каждая из которых, в свою очередь, содержит спиральные трубы с несколькими головками; благодаря этому устраняется недостаток, заключающийся в громоздкости конструкции с разделяемой компоновкой, поэтому она не подвержена возникновению вибрации вследствие воздействия потока, при этом опорная конструкция проста и надежна благодаря малому радиусу закругления спиральных труб и устойчивой конструкции;
4) минимальный радиус закругления спиральных труб выбран с учетом возможности доступа контрольно-измерительных инструментов для текущего эксплуатационного контроля; теплопередающие трубы каждого блока не снабжены коллекторами, они все подключены к одному жидкостному и паровому коллектору, что позволяет осуществлять текущий эксплуатационный контроль рабочего объема и поверхностей, а в случае закупорки трубы блокируется только данная труба, а не модуль, таким образом, поддерживается максимальная готовность теплопередающих труб;
5) конструкция с применением фиксированных и съемных диафрагм позволяет быстро и легко перераспределять поток после закупорки трубы.
ПЕРЕЧЕНЬ ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
На фиг.1 изображен продольный разрез парогенератора согласно первому варианту реализации настоящего изобретения с горизонтальным прохождением высокотемпературной текучей среды;
на фиг.2 изображен продольный разрез парогенератора согласно второму варианту реализации настоящего изобретения, с горизонтальным прохождением высокотемпературной текучей среды;
на фиг.3 изображен продольный разрез парогенератора согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения с вертикальным прохождением высокотемпературной текучей среды;
на фиг.4 изображен продольный разрез парогенератора согласно четвертому варианту реализации 4 настоящего изобретения с вертикальным прохождением высокотемпературной текучей среды;
на фиг.5 представлена схема внутреннего устройства теплообменного узла согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.6 представлена схема устройства диафрагмы на входе спиральной трубы согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении используются свойства компоновки из модулей, но каждый блок включает несколько спиральных колонн, а каждая спиральная колонна, в свою очередь, состоит и спиральных труб с несколькими головками, благодаря чему удается избежать громоздкости, присущей разделяемой конструкции. Минимальный радиус закругления спиральных труб подобран с учетом возможности доступа контрольно-измерительных инструментов для текущего эксплуатационного контроля, теплопередающие трубы каждого блока непосредственно подключены к одному жидкостному и паровому коллектору, что позволяет осуществлять текущий эксплуатационный контроль рабочего объема и поверхностей. Кроме того, в случае закупорки трубы блокируется только данная труба, а не модуль, таким образом сохранена максимальная готовность теплопередающих труб.
На входе подачи воды каждой теплопередающей трубы установлена диафрагма. Диафрагмы подразделяются на два типа: фиксированные и съемные. Фиксированная диафрагма обеспечивает выполнение требований начального распределения и стабильности потока, а съемная диафрагма обеспечивает выполнение требований по перераспределению потока при закупоривании одной из труб. Внутри отдельного компоновочного блока, спиральные трубы в спиральной колонне находятся в одном и том же канале протекания гелия; при закупорке одной из труб вследствие поломки поток гелия отрегулировать нельзя; поэтому, чтобы обеспечить однородность температуры на выходе пара, поток текучей среды в других трубах спиральной колонны нужно увеличить. Путем снятия диафрагм с других труб такой спиральной колонны возможно произвести перераспределение потока после закупоривания одной из труб, это позволяет соблюсти требование по однородности температуры на выходе пара. Сопротивление дросселя на неповрежденных блоках регулировки не требует, как и сопротивление дросселя неповрежденных спиральных труб в каждом слое поврежденного блока. Точный размер диафрагмы может быть определен с помощью проверочных испытаний теплового состояния отдельно взятого блока, а распределение потока со стороны высокотемпературного теплоносителя в каждом блоке проверяется с помощью испытаний в аэродинамической трубе на масштабном макете высокотемпературной стороны.
Варианты реализации настоящего изобретения со ссылками на чертежи подробно описаны далее. Следующие варианты реализации используются для описания настоящего изобретения, но область его применения данными вариантами не ограничивается.
ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ
Продольный разрез парогенератора с горизонтальным прохождением высокотемпературной текучей среды изображен на фиг.1, где парогенератор 1 установлен в направлении потока теплоносителя х, он содержит жидкостный коллектор 11, паровой коллектор 12 и теплообменник 13. В этом варианте реализации парогенератор 1 размещен горизонтально. Жидкостный коллектор 11 и, соответственно, паровой коллектор 12 расположены по обеим сторонам теплообменника 13, в настоящем варианте реализации используется компоновочное решение по входу потока, т.е. паровой коллектор 12 установлен выше по направлению потока относительно теплообменника 13, а жидкостный коллектор 11 установлен ниже по направлению потока относительно теплообменника 13.
Один выход жидкостного коллектора 11 соединен с пучком спиральных теплопередающих труб 3, а его второй выход подсоединен к основному трубопроводу 14 для подачи воды. Один выход парового коллектора 12 соединен с пучком 3 спиральных теплопередающих труб, а другой его выход соединен с основным паровым трубопроводом 15.
Теплообменник 13 содержит несколько теплообменных блоков 2 одинаковой конструкции. Внутреннее устройство теплообменного блока согласно этому варианту реализации изображено на фиг.5, где теплообменный блок 2 содержит пучок спиральных теплопередающих труб 3, центральный цилиндр 4 и рукава 5. Спиральные теплопередающие трубы 3, имеющие разный радиус закругления, размещены по концентрической спирали в межтрубном пространстве между центральным цилиндром 4 и рукавом 5, образуя одну или несколько теплообменных колонн 6, а каждая теплообменная колонна 6 содержит одну или несколько спиральных теплопередающих труб 3.
Поперечное сечение центрального цилиндра 4, оболочки 5 и спиральной теплопередающей трубы 3 может иметь круглую или приближенную к круглой форму (например, прямоугольную с закругленными углами).
Радиус закругления каждой спиральной теплопередающей трубы 3 удовлетворяет условиям, согласно которым обеспечена возможность доступа посредством контактного датчика к любой части конструкции для контроля рабочего объема и поверхностей.
Направление навивки спиральной теплопередающей трубы 3 в теплообменных колоннах 6 следующее: если смотреть в направлении оси центрального цилиндра 4, навивка спиральной теплопередающей трубы 3 на теплообменную колонну 6 выполняется попеременно по часовой и против часовой стрелки, либо полностью по часовой или против часовой стрелки.
В месте соединения с жидкостным коллектором 11 на каждой спиральной теплопередающей трубе 3 установлена диафрагма; устройство диафрагмы на входе спиральной трубы в данном варианте реализации настоящего изобретения изображено на фиг.6. Диафрагмы бывают двух типов, а именно: фиксированная диаграмма 7 и съемная диафрагма 8. В случае выхода из строя одной спиральной теплопередающей трубы 3 перераспределение потока в спиральной трубе 3 реализуется путем снятия диафрагмы 8 с других спиральных теплопередающих труб 3 в спиральной колонне 6, в которой находится неисправная теплопередающая труба 3.
ВТОРОЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ
Продольный разрез парогенератора с горизонтальным прохождением высокотемпературной текучей среды изображен на фиг.2. Парогенератор согласно настоящему варианту реализации аналогичен парогенератору согласно первому варианту реализации, единственное отличие заключается только в том, что в жидкостном коллекторе 11 и паровом коллекторе 12 согласно настоящему варианту реализации применяется компоновочное решение по выходу потока, т.е. паровой коллектор 12 установлен ниже по направлению потока относительно теплообменника 13, а жидкостный коллектор 11 установлен выше по направлению потока относительно теплообменника.
ТРЕТИЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ
Продольный разрез парогенератора с вертикальным прохождением высокотемпературной текучей среды изображен на фиг.3, где парогенератор 1 содержит теплообменник 13, жидкостной коллектор 11 и паровой коллектор 12. В настоящем варианте реализации, парогенератор 1 размещен вертикально. Жидкостной коллектор 11 и, соответственно, паровой коллектор 12 расположены по обеим сторонам теплообменника 13. В настоящем варианте реализации используется компоновочное решение по входу потока, т.е. паровой коллектор 12 установлен выше по направлению потока относительно теплообменника 13, а жидкостной коллектор 11 установлен ниже по направлению потока теплообменника.
Теплообменник 13 содержит несколько теплообменных блоков 2 одинаковой конструкции. Внутреннее устройство теплообменного блока согласно этому варианту реализации изображено на фиг.5, где теплообменный блок 2 содержит пучок спиральных теплопередающих труб 3, центральный цилиндр 4 и рукава 5; спиральные теплопередающие трубы 3, имеющие разный радиус закругления, размещены по концентрической спирали в межтрубном пространстве между центральным цилиндром 4 и рукавом 5 с образованием одной или нескольких теплообменных колонн 6. Теплообменная колонна 6 содержит одну или несколько спиральных теплопередающих труб. Радиус закругления спиральной теплопередающей трубы 3 удовлетворяет условиям, согласно которым обеспечена возможность доступа посредством контактного датчика к любой части конструкции для контроля рабочего объема и поверхностей, вдоль направления оси центрального цилиндра, варианты навивки спиральной теплопередающей трубы 3 вокруг теплообменной колонны включают: попеременно по часовой и против часовой стрелки, полностью по часовой стрелке, полностью против часовой стрелки.
Поперечное сечение каждого пучка спиральных теплопередающих труб 3, центрального цилиндра 4 и рукава 5 имеют круглую или прямоугольную форму с закругленными углами. Один выход жидкостного коллектора 11 соединен с основным трубопроводом 14 для подачи воды, а второй его выход соединен с пучком спиральных теплопередающих труб 3. Один выход парового коллектора 12 соединен с основным паровым трубопроводом 15, а другой его выход соединен с пучком спиральных теплопередающих труб 3.
Как показано на фиг.6, в месте соединения с жидкостным коллектором, на каждой спиральной теплопередающей трубе установлена фиксированная диафрагма 7 и съемная диафрагма 8. Фиксированная диафрагма 7 служит для обеспечения стабильности потока двухфазной жидкости в спиральной теплопередающей трубе и равномерного распределения сопротивления на каждую спиральную теплопередающую трубу; съемная диафрагма 8, посредством которой в случае выхода из строя одной из спиральных теплопередающих труб, обеспечено перераспределение потока в спиральной трубе путем снятия съемной диафрагмы с других спиральных теплопередающих труб в той теплообменной колонне, в которой находится неисправная спиральная теплопередающая труба.
ЧЕТВЕРТЫЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ
Продольный разрез парогенератора с вертикальным прохождением высокотемпературной текучей среды изображен на фиг.4, парогенератор в настоящем варианте реализации аналогичен парогенератору согласно третьему варианту реализации, единственное отличие заключается только в том, что в этом варианте реализовано другое компоновочное решение относительно размещения жидкостного коллектора 11 и парового коллектора 12 по выходу потока, т.е. паровой коллектор 12 размещен ниже по направлению потока относительно теплообменника 13, а жидкостный коллектор 11 размещен выше по направлению потока относительно теплообменника.
Конструкция теплообменного блока 2, фиксированной диафрагмы 7 и съемной диафрагмы 8 согласно настоящему изобретению обеспечивает проведение внешних испытаний теплового состояния перед эксплуатацией.
Изложенное выше описание - это предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения, при этом необходимо отметить, что специалист в данной области техники может вносить в изобретение некоторые усовершенствования и улучшения без отклонения от технической сущности изобретения, что входит в объем правовой охраны настоящего изобретения.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Парогенератор, предложенный согласно настоящему изобретению, включает теплообменник, жидкостный коллектор и паровой коллектор. Отдельный компоновочный блок согласно настоящему изобретению выполнен с возможностью прохождения испытаний теплового состояния снаружи реактора; в то же время каждый блок имеет неизменную конструкцию и может выпускаться серийно, таким образом снижая стоимость производства. Парогенератор, предложенный в настоящем изобретении, позволяет обеспечить эксплуатационный контроль рабочего объема и поверхностей теплопередающей трубы для своевременного обнаружения угроз безопасности, а проверочные испытания теплового состояния могут проводиться перед вводом в эксплуатацию. Таким образом, настоящее изобретение может быть промышленно применимо.

Claims (7)

1. Парогенератор, содержащий:
теплообменник, скомпонованный из нескольких теплообменных компоновочных блоков одинаковой конструкции;
причем теплообменный компоновочный блок содержит пучок спиральных теплопередающих труб, центральный цилиндр и рукав;
спиральные теплопередающие трубы с разными радиусами размещены концентрически и спирально в кольцевом пространстве между центральным цилиндром и рукавом и формируют по меньшей мере одну концентрическую поверхность теплообменной колонны; а парогенератор также содержит
жидкостный коллектор, один конец которого соединен с основным трубопроводом для подачи воды, а другой конец которого соединен с указанным пучком спиральных теплопередающих труб; и
паровой коллектор, один конец которого соединен с основным паровым трубопроводом, а другой конец которого соединен с указанным пучком спиральных теплопередающих труб, причем поверхность теплообменной колонны образована по меньшей мере одной спиральной теплопередающей трубой и внутри части соединения с жидкостным коллектором каждая спиральная теплопередающая труба снабжена фиксированной и съемной диафрагмой.
2. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что поверхность теплообменной колонны образована по меньшей мере одной спиральной теплопередающей трубой.
3. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что вдоль направления оси центрального цилиндра траектория навивки пучка спиральных теплопередающих труб на примыкающие теплообменные поверхности включает: размещение попеременно по часовой и против часовой стрелки, полностью по часовой или полностью против часовой стрелки.
4. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что поперечное сечение каждого из объектов: пучок спиральных теплопередающих труб, центральный цилиндр и рукав - имеет круглую форму или прямоугольную форму с закругленными углами.
5. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что по отношению к направлению потока теплоносителя жидкостный коллектор установлен по направлению потока перед теплообменником, а паровой коллектор установлен по направлению потока за теплообменником или паровой коллектор установлен по направлению потока перед теплообменником, а жидкостный коллектор установлен по направлению потока за теплообменником.
6. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью размещения согласно следующим вариантам: в вертикальном положении, в горизонтальном положении либо в положении под любым углом.
7. Парогенератор по любому из п.1-6, отличающийся тем, что фиксированная диафрагма выполнена с возможностью стабилизации потока двухфазной жидкости в спиральной теплопередающей трубе и равномерного распределения сопротивления на каждую спиральную теплопередающую трубу; съемная диафрагма, посредством которой в случае выхода из строя одной из спиральных теплопередающих труб, обеспечено перераспределение потока в спиральной трубе путем снятия съемной диафрагмы с других спиральных теплопередающих труб в той теплообменной колонне, в которой находится неисправная спиральная теплопередающая труба.
RU2011144650/06A 2009-05-06 2009-06-18 Парогенератор RU2515579C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910083490.5 2009-05-06
CN2009100834905A CN101539287B (zh) 2009-05-06 2009-05-06 一种蒸汽发生器
PCT/CN2009/000666 WO2010127471A1 (zh) 2009-05-06 2009-06-18 一种蒸汽发生器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011144650A RU2011144650A (ru) 2013-06-20
RU2515579C2 true RU2515579C2 (ru) 2014-05-10

Family

ID=41122608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011144650/06A RU2515579C2 (ru) 2009-05-06 2009-06-18 Парогенератор

Country Status (13)

Country Link
US (2) US9062918B2 (ru)
EP (1) EP2428728B1 (ru)
JP (1) JP5450797B2 (ru)
KR (1) KR101367484B1 (ru)
CN (1) CN101539287B (ru)
BR (1) BRPI0924231B1 (ru)
CA (1) CA2761179C (ru)
DE (1) DE09844223T8 (ru)
MY (1) MY163550A (ru)
PL (1) PL2428728T3 (ru)
RU (1) RU2515579C2 (ru)
WO (1) WO2010127471A1 (ru)
ZA (1) ZA201108092B (ru)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102691223A (zh) * 2012-05-31 2012-09-26 华南理工大学 一种纸浆用管道加热器
EP2770171A1 (en) 2013-02-22 2014-08-27 Alstom Technology Ltd Method for providing a frequency response for a combined cycle power plant
EP2789909B1 (en) 2013-04-12 2017-09-20 RETECH Spólka z o.o. Steam generator
CN104344758B (zh) * 2013-07-29 2016-04-06 华北电力大学 一种螺旋流式防沉积倒u型管
CN103398614A (zh) * 2013-08-20 2013-11-20 郭明祥 一种管束
CN103438737B (zh) * 2013-09-08 2015-04-08 张伟 壳体储水暖气管分流导热换热器
CN103851604B (zh) * 2014-02-28 2016-01-13 清华大学 一种用于直流蒸汽发生器的节流组件
RU2595639C2 (ru) * 2014-12-04 2016-08-27 Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт энергетических технологий "АТОМПРОЕКТ" ("АО "АТОМПРОЕКТ") Система пассивного отвода тепла из внутреннего объема защитной оболочки
CN105841132B (zh) * 2016-06-02 2018-09-11 哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司 高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管连接结构
CN105823034A (zh) * 2016-06-02 2016-08-03 哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司 高温气冷堆蒸汽发生器给水连接管单根穿管连接结构
CN105928399A (zh) * 2016-06-20 2016-09-07 江苏迈能高科技有限公司 一种吹胀式板式换热器及其制造方法
CN107631280A (zh) * 2017-11-08 2018-01-26 上海核工程研究设计院有限公司 一种核电站的直流式蒸汽发生器
CN108278586A (zh) * 2018-03-14 2018-07-13 西安热工研究院有限公司 一种高温气冷堆核电站一回路加热除湿的系统及方法
CN108844393A (zh) * 2018-05-10 2018-11-20 哈尔滨理工大学 一种具有分流装置的微通道换热器、微通道换热器组件
CN109830313B (zh) * 2019-01-15 2022-04-05 东华理工大学 一种无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构
DE102019207799A1 (de) * 2019-05-28 2020-12-03 Mahle International Gmbh Tauchrohr zur Kältemittelverteilung in einem Chiller
EP3855107A1 (en) * 2020-01-24 2021-07-28 Hamilton Sundstrand Corporation Fractal heat exchanger
CN111365905B (zh) * 2020-04-09 2021-11-26 上海泰达冷暖科技有限公司 一种换热器、气液分离器、制冷系统、换热器的制造方法及用途
CN112652414B (zh) * 2020-12-16 2022-11-01 中国人民解放军海军工程大学 反应堆蒸汽发生器c型管束
CN113432454B (zh) * 2021-07-14 2022-12-06 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 一种非圆形截面双管程螺旋式换热器管束结构
CN115466625A (zh) * 2022-08-16 2022-12-13 杭州市特种设备检测研究院(杭州市特种设备应急处置中心) 用于生物质炭制氢装置的加热炉装置及生物质炭制氢装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB974662A (en) * 1960-03-29 1964-11-11 Legrand Pierre Improvements in or relating to steam producing apparatus
SU327857A1 (ru) * 1970-10-22 1974-06-25 В.Г.СУПРУНОВ, Б.Ф.ТИТОВ И Г.А.ТАРАНКОВ изобретени
GB1514831A (en) * 1974-10-14 1978-06-21 Interatom Liquid metal/water heat exchanger
RU2076268C1 (ru) * 1991-07-01 1997-03-27 Опытное конструкторское бюро машиностроения Парогенератор
RU2279604C1 (ru) * 2004-12-27 2006-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Опытное конструкторское бюро машиностроения им. И.И. Африкантова" (ФГУП "ОКБМ") Парогенератор для реактора с жидкометаллическим теплоносителем

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1874527A (en) * 1926-03-06 1932-08-30 La Mont Corp Steam generator
US1819785A (en) * 1930-08-28 1931-08-18 Schutte & Koerting Co Feed water heater
US2035908A (en) * 1932-02-27 1936-03-31 Siemens Ag Steam generator
US1973100A (en) * 1933-08-24 1934-09-11 Superheater Co Ltd Bracing for coiled tubular units
US2143287A (en) * 1936-02-29 1939-01-10 Earl B Smith Heat exchange coil
US2602644A (en) * 1949-09-19 1952-07-08 Charles O Sandstrom Evaporator
US2693346A (en) * 1951-06-22 1954-11-02 Petersen Lars Kristian Holger Liquid heater
US2990162A (en) * 1957-01-28 1961-06-27 Griscom Russell Co Heat exchanger construction
US3116790A (en) * 1958-03-28 1964-01-07 Kohlenscheidungs Gmbh Tube heat exchanger
FR1194319A (ru) * 1958-04-09 1959-11-09
US3130779A (en) * 1958-05-05 1964-04-28 Huet Andre Light boiler for nuclear energy installation
GB969319A (en) * 1959-09-17 1964-09-09 Clarke Chapman Ltd Improvements in heat exchangers
DE1247880B (de) 1960-10-12 1967-08-17 Fichtel & Sachs Ag Hydraulischer Teleskopstossdaempfer mit kontinuierlich veraenderbarem Drosselquerschnitt fuer Fahrzeuge
US3219017A (en) * 1962-08-27 1965-11-23 Neil H Thybault Water heater having multiple heating coils arranged in parallel flow paths
US3398720A (en) * 1966-09-26 1968-08-27 Combustion Eng Once-through steam generator having a central manifold and tube bundles of spiral tube construction
AT278863B (de) * 1968-01-15 1970-02-10 Waagner Biro Ag Verfahren und Einrichtung zur Vergleichmäßigung des Wärmeüberganges
US3688837A (en) * 1970-07-09 1972-09-05 Werner & Pfleiderer Screw-type heat exchanger
US3871444A (en) * 1971-08-02 1975-03-18 Beckman Instruments Inc Water quality analysis system with multicircuit single shell heat exchanger
US3983903A (en) * 1974-12-23 1976-10-05 Combustion Engineering, Inc. Multiple orifice assembly
FR2300963A1 (fr) * 1975-02-12 1976-09-10 Commissariat Energie Atomique Generateur de vapeur
FR2363772A1 (fr) * 1976-09-03 1978-03-31 Commissariat Energie Atomique Echangeur de chaleur, notamment generateur de vapeur chauffe au sodium liquide
US4488513A (en) * 1983-08-29 1984-12-18 Texaco Development Corp. Gas cooler for production of superheated steam
IN170062B (ru) * 1986-08-26 1992-02-01 Shell Int Research
FR2694071B1 (fr) * 1992-07-22 1994-10-14 Framatome Sa Procédé et dispositif de réglage d'un débit d'eau d'alimentation dans un tube d'un générateur de vapeur.
DE19651678A1 (de) 1996-12-12 1998-06-25 Siemens Ag Dampferzeuger
NL1008124C2 (nl) * 1998-01-26 1999-07-27 Lentjes Standard Fasel Bv Inrichting en werkwijze voor het koelen van gas.
CN1123893C (zh) * 2000-04-24 2003-10-08 清华大学 高温气冷堆换热装置
US7322404B2 (en) * 2004-02-18 2008-01-29 Renewability Energy Inc. Helical coil-on-tube heat exchanger
US20100096115A1 (en) * 2008-10-07 2010-04-22 Donald Charles Erickson Multiple concentric cylindrical co-coiled heat exchanger

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB974662A (en) * 1960-03-29 1964-11-11 Legrand Pierre Improvements in or relating to steam producing apparatus
SU327857A1 (ru) * 1970-10-22 1974-06-25 В.Г.СУПРУНОВ, Б.Ф.ТИТОВ И Г.А.ТАРАНКОВ изобретени
GB1514831A (en) * 1974-10-14 1978-06-21 Interatom Liquid metal/water heat exchanger
RU2076268C1 (ru) * 1991-07-01 1997-03-27 Опытное конструкторское бюро машиностроения Парогенератор
RU2279604C1 (ru) * 2004-12-27 2006-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Опытное конструкторское бюро машиностроения им. И.И. Африкантова" (ФГУП "ОКБМ") Парогенератор для реактора с жидкометаллическим теплоносителем

Also Published As

Publication number Publication date
ZA201108092B (en) 2012-07-25
EP2428728A1 (en) 2012-03-14
RU2011144650A (ru) 2013-06-20
CA2761179C (en) 2014-07-29
BRPI0924231A2 (pt) 2018-03-27
JP5450797B2 (ja) 2014-03-26
JP2012526256A (ja) 2012-10-25
US20150226419A1 (en) 2015-08-13
WO2010127471A1 (zh) 2010-11-11
US9062918B2 (en) 2015-06-23
KR20120024703A (ko) 2012-03-14
MY163550A (en) 2017-09-29
PL2428728T3 (pl) 2020-05-18
CN101539287A (zh) 2009-09-23
EP2428728B1 (en) 2019-10-02
CA2761179A1 (en) 2010-11-11
BRPI0924231B1 (pt) 2020-03-31
CN101539287B (zh) 2011-01-05
DE09844223T8 (de) 2013-04-25
KR101367484B1 (ko) 2014-02-25
US20120048527A1 (en) 2012-03-01
DE09844223T1 (de) 2012-09-06
EP2428728A4 (en) 2016-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2515579C2 (ru) Парогенератор
US11120920B2 (en) Steam generator for nuclear steam supply system
US3941187A (en) Consolidated nuclear steam generator
RU2583324C1 (ru) Горизонтальный парогенератор для реакторной установки с водо-водяным энергетическим реактором и реакторная установка с указанным парогенератором
US3563303A (en) Method and apparatus for increasing uniformity of heat transfer
RU2595640C2 (ru) Система пассивного отвода тепла от водоводяного энергетического реактора через парогенератор
CN206861492U (zh) 一种带有水平支承连接板的压水堆用蒸汽发生器
US4289196A (en) Modular heat exchangers for consolidated nuclear steam generator
US4174123A (en) Vessel penetration apparatus
US4124064A (en) Consolidated nuclear steam generator
JP2007271259A (ja) 蒸気発生器
WO2019115306A1 (en) Heat exchanger for a molten salt steam generator in a concentrated solar power plant (iii)
CN111306525A (zh) 一种带螺旋形翅片的热管式蒸汽发生器
KR101188545B1 (ko) 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 ｙ 형상 급수 및 증기 헤더
CN114255894A (zh) 高温气冷堆类超临界超超临界锅炉蒸汽发生器
RU146849U1 (ru) Теплообменный аппарат
CN215336272U (zh) 一种直流锅炉过热器及集箱结构
KR102592944B1 (ko) 판쉘형 열 교환기를 포함하는 일체형 원자로
RU2279604C1 (ru) Парогенератор для реактора с жидкометаллическим теплоносителем
Shamarokov et al. The new generation of moisture separators-reheaters for steam-turbine units of nuclear power plants (NPP) with VVER-reactors
KR102022872B1 (ko) 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 l형상 헤더 및 l형상 헤더와 전열관의 결합 구조
JP6578247B2 (ja) 複圧式復水器
CN106564981A (zh) 核电站用除氧器
RU2383813C1 (ru) Парогенератор
Verriere et al. Maintenance and repair of LMFBR steam generators. I. National status review