用于核电站的卧式蒸汽发生器及其组装方法技术

本发明专利技术涉及蒸汽发生器，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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于核电站的卧式蒸汽发生器及其组装方法
本专利技术涉及蒸汽发生器，更具体地涉及用于核电站的卧式蒸汽发生器。
技术介绍
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。本专利技术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。与本专利技术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VVERNPP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。本专利技术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“SteamGeneratorUnitsofNuclearPowerPlants(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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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、热传递效本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.12 RU 20141504301.一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：如果dtb＞14mm：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：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...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·拉霍夫，A·V·萨福罗诺夫，
申请(专利权)人：获劳动红旗勋章和CZSR劳动勋章的水压试验设计院联合股份公司，
类型：发明
国别省市：俄罗斯,RU