一种高效紧凑式蒸汽发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及核电站换热技术领域，具体涉及一种高效紧凑式蒸汽发生装置。本装置包括一体设置于壳体内的用于进行换热产生蒸汽的换热部和用于蒸汽汽水分离的分离部，换热部包括由换热管束螺旋上升缠绕形成的管式换热芯体和套设在换热芯体外侧的夹套结构，分离部包括汽水分离结构和供给二次侧给水的壳程给水结构。本装置与现有核电站蒸汽发生器相比，一方面采用缠绕状换热芯体，与常用U型管式换热芯体相比，单位体积换热面积显著增加且换热效率明显提高，整体结构尺寸减小，金属材料重量显著下降；另一方面管程可通过多股热流体，实现电厂不同股热流体对给水同时加热，充分利用电站余热。

An efficient and compact steam generator

【技术实现步骤摘要】
一种高效紧凑式蒸汽发生装置
本专利技术属于核电站换热
，具体是涉及一种高效紧凑式蒸汽发生装置。技术背景核电具有清洁高效、安全稳定、经济性好等特点，是一种可以承担电网基本负荷的优质清洁能源。核电站利用核反应堆中核裂变所释放的能量进行发电。目前，第三代压水堆核电技术具有堆芯功率大、安全等级高、服役寿命长的特点，是国内主流，也是最具国际竞争力的先进核电技术。蒸汽发生器作为压水堆核电站的关键设备之一，通过换热管把一次侧的反应堆冷却剂携带的堆芯热量传递给二次侧的给水，并产生蒸汽供汽轮机组发电。国内大、中型压水堆核电厂的蒸汽发生器，如大亚湾核电站、岭澳核电站的55/19B型SG、秦山二期核电厂的60F型SG、福清核电站5号机组的ZH-65型SG等均采用U型管式换热结构，该结构为常规列管式换热器，冷热侧流体非纯逆流换热，换热效率不高，造成所需设备投资大，所占安装空间大，存在能源、资源浪费问题；且该换热器无法实现多股流体同时对给水进行加热，不能联合利用核电站的不同股热源；另外，U型管式换热器由于自身结构特点，导致其抗振能力不强，尤其是尾部防振结构效果不佳且阻力性能不好。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种高效紧凑式蒸汽发生装置。本专利技术采用了以下技术方案：一种高效紧凑式蒸汽发生装置，包括用于进行换热产生蒸汽的换热部和用于蒸汽汽水分离的分离部，换热部和分离部是设置在壳体内的一体结构；所述换热部包括由换热管束螺旋上升缠绕形成的管式换热芯体和套设在所述换热芯体外侧的夹套结构，所述夹套结构的直径小于所述壳体的内直径且夹套结构的轮廓与所述壳体相适配，所述夹套结构的顶部为封闭状，底部设有开口；所述换热芯体的一端与至少一个管程进口管箱连接并自管程进口管箱通入热流体，另一端与至少一个管程出口管箱连接，热流体流经换热芯体后由管程出口管箱流出。优选的，所述壳体为非等径壳体，所述夹套结构为适应壳体轮廓的变截面夹套结构，所述非等径壳体自上而下包括大直径段、过渡段和小直径段，所述过渡段连接大直径段和小直径段；所述大直径段内部是由壳体、封头和夹套结构顶部端板形成的分离腔，所述分离部设置在所述分离腔内，所述换热部由所述分离腔向壳体的小直径段延伸，所述封头的顶部开设有供蒸汽流出的壳程出口；所述分离腔内还设置有通入二次侧给水的壳程给水结构，所述壳程给水结构由进口直管段和环形分布管段组成，所述环形分布管段下部开设有与所述夹套结构和壳体间形成的环形间隙相适配的给水孔，所述给水孔便于二次侧给水进入所述环形间隙，二次侧给水经由该环形间隙自下而上进入所述夹套结构。优选的，所述换热芯体是由换热管束紧密缠绕在中部支撑杆的周侧而形成的沿径向排布的内外层状换热结构，每束换热管束紧密缠绕构成换热芯体径向排布的一层，且所述换热结构的相邻层的缠绕方向相反；每个管程进口管箱连接至少一束换热管束构成一个换热管束集合，与同一个管程进口管箱相连的换热管束集合在所述换热结构上沿径向相邻排布，每个换热管束集合对应连接一个管程出口管箱。优选的，每个所述换热管束集合包含的换热管束数量由对应的管程进口管箱所连接热源的热流体流量大小进行配置，每个所述换热管束包含的换热管数量由通过该换热管束的热流体流量和在中部支撑杆上的缠绕半径、缠绕角度共同确定。优选的，所述热流体中至少一股设置为一次侧冷却剂。优选的，所述管程进口管箱贯穿壳体设置，且所述管程进口管箱的出口端伸入在所述夹套结构的内部，所述管程进口管箱与壳体构成固定连接，且所述管程进口管箱与壳体之间的接触部分为封闭状；所述壳体与夹套结构之间设置有连接二者且便于所述管程进口管箱穿设于其中的支撑连接管，且所述管程进口管箱与所述夹套结构之间设有间隙。优选的，每个所述管程进口管箱远离壳体的一端为进口端，所述进口端分别与核电站的一股热源连接用于通入热流体，管程进口管箱内部为容纳热流体的空腔，所述管程进口管箱的出口端在所述夹套结构内部设置为一块开设有至少一组圆孔的管板，，所述管程进口管箱对应的换热管束集合包含的每束换热管束与管板上开设的每组圆孔都一一对应并连通，用于接收管程进口管箱内的热流体。优选的，所述壳体的底端为一块整体管板，所述整体管板上环绕整体管板的圆心对称开设有贯穿整体管板的孔组，所述孔组数量与所述换热管束集合数量相同，每个所述换热管束集合对应一组所述孔组,每个所述换热管束集合包含的每根换热管与对应孔组中的每个圆孔一一对应；每个所述孔组的外周固定连接有管程出口管箱，所述管程出口管箱的空腔连接孔组便于接收由换热管束流出的热流体，所述热流体由管程出口管箱远离整体管板的一端排出。优选的，所述分离部包括设置在所述端板上的一次汽水分离结构和设置在所述封头上的二次汽水分离结构；所述一次汽水分离结构通过沉头螺钉结构与所述端板可拆卸连接，所述二次汽水分离结构通过沉头螺钉结构与所述封头可拆卸连接。优选的，所述二次汽水分离结构由波纹板或丝网叠加构成，所述波纹板或丝网沿所述壳程出口圆周均匀分布，形成环形汽水分离通道；所述环形汽水分离通道的中心设置有漏斗状金属片，所述金属片底边固接于所述环形汽水分离通道远离壳程出口的最外侧边沿，所述金属片的中心最低点开孔并固接一根排水细管，所述排水细管垂直悬设在所述端板正上方，使蒸汽通过所述二次分离汽水结构中时汇集的冷凝水从所述金属片中心排水细管排出至端板上再流入所述夹套结构和壳体间的环形间隙中，循环利用。优选的，所述中部支撑杆为套管结构，所述中部支撑杆的上端即内管与端板的下表面中心固定连接，下端即外管与整体管板的上表面中心固定连接，所述外管的顶端至少到达所述管程进口管箱下边沿在夹套结构上的高度，所述中部支撑杆的内管与外管重叠处开设有通孔，所述通孔为沿支撑杆轴向开设的竖向孔，所述竖向孔内设置有贯通内管和外管的限位杆，所述限位杆两端设置有防止限位杆坠落的弧形钩或螺母，所述限位杆可在所述竖向孔内上下移动，用于实现所述中部支撑杆热胀时的有限伸缩。优选的，所述夹套结构的底端设置有导流板，所述导流板垂直于所述夹套结构的内壁并与所述中部支撑杆形成环形孔隙，所述导流板上开设有与所述整体管板上开设的孔组在竖直方向上对应的通孔，所述通孔用于换热管束集合通过；所述环形孔隙使得二次侧给水可以方便进入夹套结构内设置的换热管芯的间隙中，避免因阻力影响二次侧给水仅沿换热管芯外侧流动。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术的管程进口管箱为多管板结构，每个管程进口管箱对应一块管板，管程进口管箱可以设置使用多个，上限由管程进口管箱直径与壳体周长决定，每个管程进口管箱连接一股核电站内热源，可实现多股热流体对二次侧给水的加热，改善了常规核电站中仅利用一次侧反应堆冷却剂加热二次侧给水，剩余热源热量浪费的问题。同时本专利技术联合利用电站多股热源实现了不同热源的联合换热，提高了热源利用率。(2)本专利技术所述壳体内部设有螺旋上升的缠绕状换热芯体，与传统U型管式换热芯体相比，一方面单位体积内有效换热面积提高，整体结构尺寸减小，金属材料重量显著下降，极大了节省了设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效紧凑式蒸汽发生装置，包括用于进行换热产生蒸汽的换热部和用于蒸汽汽水分离的分离部；其特征在于：换热部和分离部是设置在壳体(10)内的一体结构；/n所述换热部包括由换热管束(21)螺旋上升缠绕形成的管式换热芯体(20)和套设在所述换热芯体(20)外侧的夹套结构(50)，所述夹套结构(50)的直径小于所述壳体(10)的内直径且夹套结构(50)的轮廓与所述壳体(10)相适配，所述夹套结构(50)的顶部为封闭状，底部设有开口；所述换热芯体(20)的一端与至少一个管程进口管箱(30)连接并自管程进口管箱(30)通入热流体，另一端与至少一个管程出口管箱(40)连接，热流体流经换热芯体(20)后由管程出口管箱(40)流出。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效紧凑式蒸汽发生装置，包括用于进行换热产生蒸汽的换热部和用于蒸汽汽水分离的分离部；其特征在于：换热部和分离部是设置在壳体(10)内的一体结构；
所述换热部包括由换热管束(21)螺旋上升缠绕形成的管式换热芯体(20)和套设在所述换热芯体(20)外侧的夹套结构(50)，所述夹套结构(50)的直径小于所述壳体(10)的内直径且夹套结构(50)的轮廓与所述壳体(10)相适配，所述夹套结构(50)的顶部为封闭状，底部设有开口；所述换热芯体(20)的一端与至少一个管程进口管箱(30)连接并自管程进口管箱(30)通入热流体，另一端与至少一个管程出口管箱(40)连接，热流体流经换热芯体(20)后由管程出口管箱(40)流出。


2.如权利要求1所述的一种高效紧凑式蒸汽发生装置，其特征在于：所述壳体(10)为非等径壳体并由封头(11)封闭，所述夹套结构(50)为适应壳体(10)轮廓的变截面夹套结构，所述壳体(10)自上而下包括大直径段、过渡段和小直径段，所述过渡段连接大直径段和小直径段；所述大直径段内部是由壳体(10)、封头(11)和夹套结构(50)顶部端板(51)形成的分离腔，所述分离部设置在所述分离腔内，所述换热部由所述分离腔向壳体(10)的小直径段延伸，所述封头(11)的顶部开设有供蒸汽流出的壳程出口(100)；
所述分离腔内还设置有通入二次侧给水的壳程给水结构(70)，所述壳程给水结构(70)由进口直管段(71)和环形分布管段(72)组成，所述环形分布管段(72)下部开设有与所述夹套结构(50)和壳体(10)间形成的环形间隙相适配的给水孔(73)，所述给水孔(73)便于二次侧给水进入所述环形间隙，二次侧给水经由该环形间隙自下而上进入所述夹套结构(50)。


3.如权利要求1所述的一种高效紧凑式蒸汽发生装置，其特征在于：所述换热芯体(20)是由换热管束(21)紧密缠绕在中部支撑杆(22)的周侧而形成的沿径向排布的内外层状换热结构，每束换热管束(21)紧密缠绕构成换热芯体径向排布的一层，且所述换热结构的相邻层的缠绕方向相反；每个管程进口管箱(30)连接至少一束换热管束(21)构成一个换热管束集合，与同一个管程进口管箱(30)相连的换热管束集合在所述换热结构上沿径向相邻排布，每个换热管束集合对应连接一个管程出口管箱(40)。


4.如权利要求3所述的一种高效紧凑式蒸汽发生装置，其特征在于：所述管程进口管箱(30)贯穿壳体(10)设置，且所述管程进口管箱(30)的出口端伸入在所述夹套结构(50)的内部，所述管程进口管箱(30)与壳体(10)构成固定连接，且所述管程进口管箱(30)与壳体(10)之间的接触部分为封闭状；所述壳体(10)与夹套结构(50)之间设置有连接二者且便于所述管程进口管箱(30)穿设于其中的支撑连接管(60)，且所述管程进口管箱(30)与所述夹套结构(50)之间设有间隙。


5.如权利要求4所述的一种高效紧凑式蒸汽发生装置，其特征在于：每个所述管程进口管箱(30)远离壳体(10)的一端为进口端，所述进口端分别与核电站的一股热源连接用于通入热流体，管程进口管箱(30)内部为容纳热流体的空腔(31)，所述管程进口管箱(30)的出口端在所述夹套结构(50)内部设置为一块开设有至少一组圆孔的管板(32)，所述管程进口管箱(30)对应的换热管束集合包含的每束...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永东，李雪，程沛，吴晓红，夏春杰，姚志燕，于改革，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34