防堵塞蒸汽发生器管束制造技术

技术编号:10478253 阅读:165 留言:0更新日期:2014-09-25 16:26
一种管壳式蒸汽发生器,其具有防堵塞换热管束,其中,管束内的管支撑板设计成具有可变的孔隙率,从而以这种方式调节局部二次侧流体状态(速度、质量、过热、空隙率等),以减小在管支撑板凸角处发生堵塞的潜在可能性,所述凸角更易于发生堵塞。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】防堵塞蒸汽发生器管束
本专利技术整体涉及一种用于蒸汽发生器的管支撑设备,并且更加具体地涉及一种用 于管壳式蒸汽发生器的管支撑设备,所述管支撑设备将在换热管外侧当中在管支撑板中的 再循环流孔处发生的堵塞现象减至最小。
技术介绍
压水核反应堆蒸汽发生器通常包括:坚直定向的壳体;多根U形管,所述多根U形 管布置在壳体中而形成管束;管板,所述管板用于在与U状弯曲部相对的端部处支撑管;分 隔板,所述分隔板与管板相配合;下封头,所述封头在管束的一个端部处形成一次流体入口 集管而在管束的另一个端部处形成一次流体出口集管。一次流体进口喷嘴与一次流体进口 集管流体连通而一次流体出口喷嘴与一次流体出口集管流体连通。蒸汽发生器二次侧包 括:包围件,所述包围件布置在管束和壳体之间,以形成由位于外侧的壳体和位于内侧的所 述包围件构成的环形室;和布置在管束的U状弯曲部端部上方的给水环。 已经经由通过反应堆的循环加热的一次流体通过一次流体入口喷嘴进入蒸汽发 生器。从一次流体入口喷嘴开始,引导一次流体通过一次流体入口集管,经过U形管束,流 出一次流体出口集管并且流经一次流体出口喷嘴,抵达反应堆冷却系统的其余部分。同时, 将给水引入到蒸汽发生器二次侧(即,在管板上方,蒸汽发生器与管束外部交界的一侧),通 过连接到位于蒸汽发生器内侧的给水环的给水喷嘴。在一个实施例中,在进入蒸汽发生器 时,给水与从水气分离器返回的水相混合。称作降液流的该混合物被引导顺着毗邻壳体的 环形室向下,直到位于环形室底部处的管板致使水改变方向,与U形管的外部成热传递关 系并且向上通过包围件的内侧。在水与管束成热传递关系循环流动的同时,热量从管中的 一次流体传递到环绕管周围的水,从而致使环绕管周围的水的一部分转变成蒸汽。为了将 这种蒸汽/水混合物与单相降液流区分开来,将这种混合物指定为管束流。然后蒸汽上升 并且被引导通过将携带的水与蒸汽分离的水气分离器,然后水蒸汽离开蒸汽发生器并且通 常循环通过涡轮机,以本领域中众所周知的方式发电。 因为一次流体包含放射性物质并且仅仅通过U形管壁与给水隔离开,所以U形管 壁形成用于隔离这些放射性物质的一次边界的一部分。因此,重要的是,U形管壁通过被 恰当地支撑来保持无缺陷,使得在U形管中不会出现裂缝,裂缝将导致放射性物质从一次 流体进入到二次侧,这是不理想的结果。主要由多个横向间隔开的串联管支撑板来完成 对U形管的支撑,所述串联管支撑板沿着管束的高度轴向定位并且换热管贯穿所述管支撑 板,其中,所述换热管的端部延伸穿过管板并且固定到管板。支撑板中的孔通常具有:台肩 (land),所述台肩侧向支撑换热管;和位于台肩之间的凸角,所述凸角允许管束流和蒸汽通 过。然而,在过去大约20年间已经在多种蒸汽发生器中报道出现管支撑板积垢或者堵塞的 情况,并且这种情况日益增加,特别是在低pH值和高水平固体侵入蒸汽发生器的设备中。 管支撑板积垢导致水位不稳,这必须通过降低功率水平直到能够对蒸汽发生器实施化学清 洁为止来在短期内解决。已经注意到,积垢发生在管束的上部分,在该处压力下降,速度较 高而且密度较低。设备操作人员关注于减小积垢可能性并且避免必须降低功率水平的必要 性的管支撑板设计。 因此,新型支撑板设计和支撑板系统是理想的,该新型支撑板设计和支撑板系统 将减小或者消除污物和沉淀物沉积在管束流体通路中,以增强蒸汽发生器在将热量从一次 侧传递到二次侧时的持续效率。 在此描述的实施例的其它目的是提供一种不会减小这种蒸汽发生器的功率水平 的改进方案。
技术实现思路
通过在此描述的实施例来实现这些和其它目的,所述实施例提供了一种管壳式蒸 汽发生器,所述管壳式蒸汽发生器具有:细长的壳体,所述壳体具有沿着其细长尺寸延伸的 轴线;和位于壳体内的管板,所述管板被大体横向于轴线支撑。多根换热管在壳体内从管板 轴向延伸,多根换热管形成管束。管束具有多个串联间隔开的管支撑板,所述管支撑板分别 基本横向于轴线定位并且基本在管束的宽度上延伸。管支撑板设计成使得流体以一流体流 量流经管支撑板,调节所述流体流量,使得通过管支撑板的一些部分的流量比通过管支撑 板的其它部分的流量大。优选地,通过改变管支撑板中的孔的几何结构来调节流经管支撑 板的流体流量。理想地,供换热管延伸通过的一些孔比供换热管延伸通过的其它孔大。在一 个实施例中,位于最上方的管支撑板的在外周周围的供所述换热管延伸通过的孔比位于最 上方的管支撑板的朝向中心的供所述换热管延伸通过的孔小;并且,优选地,位于最上方的 管支撑板包括多个位于最上方的管支撑板。在另一个实施例中,供换热管通过的孔在孔的 外周上具有多个凸角,并且较大的孔具有较大的半径,所述半径从孔的中心线延伸至凸角。 通常,换热管具有冷段和热段,至少一些所述管支撑板中的所述孔中的供所述热 段通过的至少一些孔小于所述孔中的供所述冷段通过的至少一些孔。优选地,所述蒸汽发 生器具有多个上管支撑板和多个下管支撑板,至少一些所述下管支撑板中的所述孔中的供 所述热段通过的至少一些孔小于至少一些所述上管支撑板中的所述孔中的至少一些孔。在 又一个实施例中,至少一些所述下支撑板中的所述孔中的供所述热段通过的一些孔小于所 述孔中的供至少一些所述冷段通过的至少一些孔。理想地,至少一些所述下支撑板中的所 述孔中的供所述热段通过的一些孔基本小于供所述冷段通过的所有孔。 在又一个实施例中,蒸汽发生器包括U形换热管,所述U形换热管具有冷段和热 段,通过改变管支撑板孔隙率来调节流体流量,使得通过管支撑板的供冷段通过的侧部的 大部分的流体流量大于通过管支撑板的供热段通过的侧部的大部分的流体流量。较大意味 着与在任何给定的高度处横跨管板跨度具有基本恒定孔隙率的设计相比,流体状态,例如, 速度、质量、低温冷却等中的一个或多个发生改变。优选地,蒸汽发生器具有多个上管支撑 板和多个下管支撑板,并且贯穿上管支撑板的外周的管支撑板孔隙率小于贯穿同一上管支 撑板的中央部分的管支撑板孔隙率。通常,U形换热管具有冷段和热段,其中,在上支撑板 的热段侧上,贯穿上管支撑板的外周的管支撑板孔隙率小于贯穿中央部分的管支撑板孔隙 率。在又一个实施例中,通过位于至少一些管支撑板中的中央管廊中的一系列槽或者孔来 至少部分地调节管支撑板孔隙率。 【附图说明】 当结合附图阅读时能够从以下优选实施例的描述中获得对本专利技术的进一步理解, 在所述附图中: 图1是坚直管壳式蒸汽发生器的透视图,局部剖视图; 图2是在管壳式蒸汽发生器的管束区域中的管支撑板流动阻塞(堵塞)分布的图 示; 图3是沿着管壳式蒸汽发生器的管支撑板的沉积模式的图示; 图4是管壳式蒸汽发声器的管束附近内的两相流速分布的示意图; 图5是在根据在此描述的一个实施例的管壳式蒸汽发生器的换热管支撑板中使 用的相关孔模式的示意图; 图6是在根据在此描述的第二实施例的管壳式蒸汽发生器的支撑板中的相关换 热管孔模式的示意图; 图7A是现有技术管支撑板的换热管孔模式的示意性平面图; 图7B示出了用本专利技术的一个实施例修改的在图7A中图解的孔模式; 图8是在此描述的另一管支撑板孔模本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种管壳式蒸汽发生器(10),所述管壳式蒸汽发生器包括:细长的壳体(14,15,20),所述壳体具有沿着细长尺寸延伸的轴线;管板(22),所述管板位于所述壳体内,被基本横向于所述轴线支撑;多根换热管(13),所述多根换热管在所述壳体内从所述管板轴向延伸,所述多根换热管形成管束(12);和多个串联间隔开的管支撑板(58),所述管支撑板分别定位成基本横向于所述轴线并且基本在所述管束的宽度上延伸,所述多根换热管中的至少一些通过孔(64),所述孔轴向延伸贯穿所述管支撑板,其中,所述管支撑板设计成使得流体以一流体流量通过所述管支撑板,调节所述流体流量,使得通过所述管支撑板的一些部分的流量大于通过所述管支撑板的其它部分的流量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.13 US 13/272,5241. 一种管壳式蒸汽发生器(10),所述管壳式蒸汽发生器包括: 细长的壳体(14, 15, 20),所述壳体具有沿着细长尺寸延伸的轴线; 管板(22 ),所述管板位于所述壳体内,被基本横向于所述轴线支撑; 多根换热管(13),所述多根换热管在所述壳体内从所述管板轴向延伸,所述多根换热 管形成管束(12);和 多个串联间隔开的管支撑板(58),所述管支撑板分别定位成基本横向于所述轴线并且 基本在所述管束的宽度上延伸,所述多根换热管中的至少一些通过孔(64),所述孔轴向延 伸贯穿所述管支撑板,其中,所述管支撑板设计成使得流体以一流体流量通过所述管支撑 板,调节所述流体流量,使得通过所述管支撑板的一些部分的流量大于通过所述管支撑板 的其它部分的流量。2. 根据权利要求1所述的蒸汽发生器(10),其中,通过改变所述管支撑板中的所述孔 (64)的几何结构来调节通过所述管支撑板(58)的流体流量。3. 根据权利要求2所述的蒸汽发生器(10),其中,所述管支撑板(58)中的供所述换热 管(13)延伸通过的一些孔(64)比供所述换热管延伸通过的其它孔大。4. 根据权利要求3所述的蒸汽发生器(10),其中,位于最上方的管支撑板(58)的在外 周(62)周围的供所述换热管(13)延伸通过的孔(64)比位于最上方的管支撑板的朝向中心 (60)的供所述换热管(13)延伸通过的孔小。5. 根据权利要求4所述的蒸汽发生器(10),其中,位于最上方的管支撑板(58)中的至 少一个包括多个位于最上方的管支撑板。6. 根据权利要求3所述的蒸汽发生器(10),其中,供所述换热管(13)延伸通过的所述 孔(64)在所述孔的外周上具有凸角(66),并且较大的孔具有从所述孔的中心线延伸至所 述凸角的较大的半径(68)。7. 根据权利要求3所述的蒸汽发生器(10),其...

【专利技术属性】
技术研发人员:R·M·韦普费J·R·施沃尔C·A·温多夫J·R·巴拉瓦格
申请(专利权)人:西屋电气有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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