一种多级U型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器的制作方法

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一种多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器
技术领域
1.本发明属于核能开发和利用的领域，涉及一种多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器。

背景技术：

2.核能开发领域的高温气冷堆一回路装置主要包括反应堆、热气导管、主氦风机、蒸汽发生器等四大部件，目前设计的立式、直流螺旋管型蒸汽发生器的螺旋管无法通过涡流检测，无法进行在役检查，不能在停堆情况下及时发现传热管的异常而提前采取措施；当传热管出现破口时，在蒸汽发生器事故排放时只能从单一的排放流道排出二回路水汽，排放效率低，从而导致一回路进水风险大；当传热管需要堵管或做其它维修处理时，检修极其困难；在正常运行情况下，蒸汽发生器二回路入口过冷水至出口过热蒸汽，温度从200℃-600℃区域变化，传热管金属存在较大热应力，传热管加工制造难度大；二回路水汽直流通过蒸汽发生器，无排污能力，导致传热管束内浓缩的杂质增加，存在传热效率下降和沉积物腐蚀等问题。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器，该蒸汽发生器具有传热效率高、破口时排放效率高以及排污能力优异的特点。
4.为达到上述目的，本发明所述的多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器包括蒸汽发生器壳体、蒸汽发生器事故排放系统、蒸汽发生器排污系统、主蒸汽系统、主给水系统、主给水分配水室、主蒸汽集汽室以及设置于蒸汽发生器壳体内的若干级u型管换热组件；
5.相邻级u型管换热组件之间设置有u型管导流隔板，其中，蒸汽发生器壳体内部通过各u型管导流隔板分隔为蛇形氦气流道，蒸汽发生器壳体的侧面设置有热氦气入口，蒸汽发生器壳体的另一侧设置有冷氦气出口；
6.上一级u型管换热组件中的出口与下一级u型管换热组件的入口之间通过水室相连通，主给水系统经主给水分配水室与第一级u型管换热组件的入口相连通，主蒸汽系统的入口经主蒸汽集汽室与最后一级u型换热组件的出口相连通；
7.蒸汽发生器事故排放系统经蒸汽发生器事故排放阀组与主给水分配水室、主蒸汽集汽室及各水室相连通；
8.蒸汽发生器排污系统经蒸汽发生器连续排污阀组与主给水分配水室、主蒸汽集汽室及各水室相连通。
9.各u型管换热组件自右到左依次分布。
10.主给水分配水室及主蒸汽集汽室设置于蒸汽发生器壳体内。
11.各级u型管换热组件的u型管束上均设置有若干支承隔板，所述支承隔板通过支承块及紧固螺栓固定于蒸汽发生器壳体上。
12.主给水分配水室、主蒸汽集汽室和各水室均设置可拆卸的水室封头。
13.u型管导流隔板的端部固定于蒸汽发生器壳体内壁上的倒流隔板固定槽内。
14.各级u型管换热组件通过管板固定于蒸汽发生器壳体内。
15.u型管换热组件的级数为八级。
16.本发明具有以下有益效果：
17.本发明所述的多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器在具体操作时，蒸汽发生器壳体内部通过各u型管导流隔板分隔为蛇形氦气流道，从而增加换热面积，提高蒸汽发生器的传热效率。另外，蒸汽发生器事故排放系统经蒸汽发生器事故排放阀组与主给水分配水室、主蒸汽集汽室及各水室相连通，破口时，可以打开蒸汽发生器事故排放阀组，同时对主给水分配水室、主蒸汽集汽室及各水室进行排放，以增加破口时的排放效率，另外，蒸汽发生器排污系统经蒸汽发生器连续排污阀组与主给水分配水室、主蒸汽集汽室及各水室相连通，可以在二回路水汽蒸发过程中进行连续排污，排污效果较好，降低结垢风险，连续排污阀还可兼顾二回路启动余热和停机降温的功能，另外，单独对某级换热组件堵管后，对蒸汽发生器整体换热效率和通流能力影响较小。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图；
19.图2为本发明中蒸汽发生器壳体5的截面图；
20.图3为管板的位置图。
21.其中，1为热氦气入口、2为冷氦气出口、3为主给水系统、4为主蒸汽系统、5为蒸汽发生器壳体、6为管板、7为水室封头、8-1为主给水分配水室、8-2为主蒸汽集汽室、9-1为一/二级水室、9-2为二/三级水室、9-3为三/四级水室、9-4为四/五级水室、9-5为五/六级水室、9-6为六/七级水室、9-7为七/八级水室、10-1为第一级u型管换热组件、10-2为第二级u型管换热组件、10-3为第三级u型管换热组件、10-4为第四级u型管换热组件、10-5为第五级u型管换热组件、10-6为第六级u型管换热组件、10-7为第七级u型管换热组件、10-8为第八级u型管换热组件、11-1为一/二级u型管导流隔板、11-2为二/三级u型管导流隔板、11-3为三/四级u型管导流隔板、11-4为四/五级u型管导流隔板、11-5为五/六级u型管导流隔板、11-6为六/七级u型管导流隔板、11-7为七/八级u型管导流隔板、11-8为各u型管间导流隔板、12为倒流隔板固定槽、13为蒸汽发生器事故排放系统、14为蒸汽发生器排污系统、15为蒸汽发生器事故排放阀组、16为蒸汽发生器连续排污阀组、17为u型管束、18为紧固螺栓、19为支承隔板、20为支承块、21、检查孔。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
23.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
24.本发明所述的多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器包括蒸汽发生器壳体5、蒸汽发生器事故排放系统13、蒸汽发生器排污系统14、主蒸汽系统4、主给水系统3、主给水分配水室8-1、主蒸汽集汽室8-2以及设置于蒸汽发生器壳体5内的若干级u型管换热组件；相邻级u型管换热组件之间设置有u型管导流隔板，其中，蒸汽发生器壳体内部通过各u型管导流隔板分隔为蛇形氦气流道，蒸汽发生器壳体5的顶部设置有热氦气入口1，蒸汽发生器壳体5的底部设置有冷氦气出口2；上一级u型管换热组件中的出口与下一级u型管换热组件的入口之间通过水室相连通，主给水系统3经主给水分配水室8-1与第一级u型管换热组件的入口相连通，主蒸汽系统4的入口经主蒸汽集汽室8-2与最后一级u型换热组件的出口相连通；蒸汽发生器事故排放系统13经蒸汽发生器事故排放阀组15与主给水分配水室8-1、主蒸汽集汽室8-2及各水室相连通；蒸汽发生器排污系统14经蒸汽发生器连续排污阀组16与主给水分配水室8-1、主蒸汽集汽室8-2及各水室相连通。
25.各u型管换热组件自右到左依次分布，主给水分配水室8-1及主蒸汽集汽室8-2设置于蒸汽发生器壳体5内。
26.各级u型管换热组件的u型管束17上均设置有若干支承隔板19，所述支承隔板19通过支承块20及紧固螺栓18固定于蒸汽发生器壳体5上；主给水分配水室8-1、主蒸汽集汽室8-2和各水室均设置可拆卸的水室封头7，用于对水质、管板和传热管的检查期间使用。
27.u型管导流隔板11-1的端部固定于蒸汽发生器壳体5内壁上的倒流隔板固定槽12内；各级u型管换热组件通过管板6固定于蒸汽发生器壳体5内。
28.蒸汽发生器壳体5在管板6上方位置开有检查孔21。
29.实施例一
30.参考图1、图2及图3，本发明所述多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器包括蒸汽发生器壳体5、管板6、第一级u型管换热组件10-1、第二级u型管换热组件10-2、第三级u型管换热组件10-3、第四级u型管换热组件10-4、第五级u型管换热组件10-5、第六级u型管换热组件10-6、第七级u型管换热组件10-7及第八级u型管换热组件10-8；
31.第一级u型管换热组件10-1、第二级u型管换热组件10-2、第三级u型管换热组件10-3、第四级u型管换热组件10-4、第五级u型管换热组件10-5、第六级u型管换热组件10-6、第七级u型管换热组件10-7、第八级u型管换热组件10-8自右到左依次分布；
32.第一级u型管换热组件10-1与第二级u型管换热组件10-2之间设置有一/二级u型管导流隔板11-1，第二级u型管换热组件10-2与第三级u型管换热组件10-3之间设置有二/三级u型管导流隔板11-2，第三级u型管换热组件10-3与第四级u型管换热组件10-4之间设置有三/四级u型管导流隔板11-3，第四级u型管换热组件10-4与第五级u型管换热组件10-5之间设置有四/五级u型管导流隔板11-4，第五级u型管换热组件10-5与第六级u型管换热组件10-6之间设置有五/六级u型管导流隔板11-5，第六级u型管换热组件10-6与第七级u型管换热组件10-7之间设置有六/七级u型管导流隔板11-6，第七级u型管换热组件10-7与第八
级u型管换热组件10-8之间设置有七/八级u型管导流隔板11-7；
33.一/二级u型管导流隔板11-1、二/三级u型管导流隔板11-2、三/四级u型管导流隔板11-3、四/五级u型管导流隔板11-4、五/六级u型管导流隔板11-5、六/七级u型管导流隔板11-6及七/八级u型管导流隔板11-7、各u型管间导流隔板11-8将蒸汽发生器壳体5内部分隔形成蛇形氦气流道；
34.蒸汽发生器壳体5内部自右到左依次设置有主给水分配水室8-1、一/二级水室9-1、二/三级水室9-2、三/四级水室9-3、四/五级水室9-4、五/六级水室9-5、六/七级水室9-6、七/八级水室9-7及主蒸汽集汽室8-2，其中，主给水分配水室8-1、第一级u型管换热组件10-1、一/二级水室9-1、第二级u型管换热组件10-2、二/三级水室9-2、第三级u型管换热组件10-3、三/四级水室9-3、第四级u型管换热组件10-4、四/五级水室9-4、第五级u型管换热组件10-5、五/六级水室9-5、第六级u型管换热组件10-6、六/七级水室9-6、第七级u型管换热组件10-7、七/八级水室9-7、第八级u型管换热组件10-8及主蒸汽集汽室8-2依次相连通；主蒸汽系统4与主蒸汽集汽室8-2相连通，主给水系统3与主给水分配水室8-1相连通。
35.第一级u型管换热组件10-1、第二级u型管换热组件10-2、第三级u型管换热组件10-3、第四级u型管换热组件10-4、第五级u型管换热组件10-5、第六级u型管换热组件10-6、第七级u型管换热组件10-7及第八级u型管换热组件10-8通过管板6固定于蒸汽发生器壳体5内；
36.蒸汽发生器壳体5的顶部设置有热氦气入口1，蒸汽发生器壳体5的底部设置有冷氦气出口2。
37.u型管束17上设置有若干支承隔板19，所述支承隔板19通过支承块20及紧固螺栓18固定于蒸汽发生器壳体5上。
38.蒸汽发生器事故排放系统13通过蒸汽发生器事故排放阀组15与主给水分配水室8-1、一/二级水室9-1、二/三级水室9-2、三/四级水室9-3、四/五级水室9-4、五/六级水室9-5、六/七级水室9-6、七/八级水室9-7及主蒸汽集汽室8-2相连通；
39.蒸汽发生器排污系统14经蒸汽发生器连续排污阀组16与主给水分配水室8-1、一/二级水室9-1、二/三级水室9-2、三/四级水室9-3、四/五级水室9-4、五/六级水室9-5、六/七级水室9-6、七/八级水室9-7及主蒸汽集汽室8-2相连通。
40.一/二级u型管导流隔板11-1、二/三级u型管导流隔板11-2、三/四级u型管导流隔板11-3、四/五级u型管导流隔板11-4、五/六级u型管导流隔板11-5、六/七级u型管导流隔板11-6、七/八级u型管导流隔板11-7及各u型管间导流隔板11-8的端部分别固定于蒸汽发生器壳体5内壁上的倒流隔板固定槽12内。
41.主给水分配水室8-1、主蒸汽集汽室8-2和各水室底部为水室封头7。
42.在工作时，热氦气沿蛇形的氦气流道逐级进行换热降温，然后经冷氦气出口2排出，主给水系统3输出的给水依次经主给水分配水室8-1、一/二级水室9-1、二/三级水室9-2、三/四级水室9-3、四/五级水室9-4、五/六级水室9-5、六/七级水室9-6、七/八级水室9-7及主蒸汽集汽室8-2逐级进行吸热，以形成主蒸汽，然后进入到主蒸汽系统4中。
43.蒸汽发生器壳体5和水室封头7为承压边界，其中，蒸汽发生器壳体5、u型管束17及管板6为一回路压力边界，水室封头7为二回路承压边界，各级水室的隔板两侧压力基本一致，用于隔开各级水室。
44.水室封头7为可拆卸结构，在停堆检修期间拆卸后，可进行u型管束17的在役检查，对水室和u型管束17内进行清理去污，保证传热效率不下降。
45.蒸汽发生器壳体5在管板6上方位置开有检查孔21，大修期间可打开检查孔21，检查蒸汽发生器管束和管板，并可通过专用的吸尘工具清理管板处沉积的石墨粉尘或其他杂质。
46.当一回路检测到湿度信号后，说明一、二回路传热组件破口，则自动保护动作打开蒸汽发生器事故排放阀组15，避免单一故障准则，增加事故排放的速率，正常运行期间，二回路从过冷水蒸发成过热蒸汽，不可避免的导致水中的杂质浓缩，各水室封头7均设一只连续排污阀，可分别调节或开关用于该级水室的排污。当机组启动期间，为快速使传热基体升温或为一回路反向加热，通过开启蒸汽发生器连续排污阀组16，从主给水系统3或主蒸汽系统4引入二回路高温水或蒸汽用于加热；当机组停机初期，为快速使传热基体降温和降低一回路氦气温度，可通过开启蒸汽发生器连续排污阀组16，从主给水系统3引入低温水进行冷却。

技术特征：

1.一种多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器，其特征在于，包括蒸汽发生器壳体(5)、蒸汽发生器事故排放系统(13)、蒸汽发生器排污系统(14)、主蒸汽系统(4)、主给水系统(3)、主给水分配水室(8-1)、主蒸汽集汽室(8-2)以及设置于蒸汽发生器壳体(5)内的若干级u型管换热组件；相邻级u型管换热组件之间设置有u型管导流隔板，其中，蒸汽发生器壳体内部通过各u型管导流隔板分隔为蛇形氦气流道，蒸汽发生器壳体(5)的侧面设置有热氦气入口(1)，蒸汽发生器壳体(5)的另一侧面设置有冷氦气出口(2)；上一级u型管换热组件中的出口与下一级u型管换热组件的入口之间通过水室相连通，主给水系统(3)经主给水分配水室(8-1)与第一级u型管换热组件的入口相连通，主蒸汽系统(4)的入口经主蒸汽集汽室(8-2)与最后一级u型换热组件的出口相连通；蒸汽发生器事故排放系统(13)经蒸汽发生器事故排放阀组(15)与主给水分配水室(8-1)、主蒸汽集汽室(8-2)及各水室相连通；蒸汽发生器排污系统(14)经蒸汽发生器连续排污阀组(16)与主给水分配水室(8-1)、主蒸汽集汽室(8-2)及各水室相连通。2.根据权利要求1所述的多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器，其特征在于，各u型管换热组件自右到左依次分布。3.根据权利要求1所述的多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器，其特征在于，主给水分配水室(8-1)及主蒸汽集汽室(8-2)均设置于蒸汽发生器壳体(5)内。4.根据权利要求1所述的多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器，其特征在于，各级u型管换热组件的u型管束(17)上均设置有若干支承隔板(19)，所述支承隔板(19)通过支承块(20)及紧固螺栓(18)固定于蒸汽发生器壳体(5)上。5.根据权利要求1所述的多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器，其特征在于，主给水分配水室(8-1)、主蒸汽集汽室(8-2)和各水室均设置可拆卸的水室封头(7)。6.根据权利要求1所述的多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器，其特征在于，u型管导流隔板(11-1)的端部固定于蒸汽发生器壳体(5)内壁上的倒流隔板固定槽(12)内。7.根据权利要求1所述的多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器，其特征在于，各级u型管换热组件通过管板(6)固定于蒸汽发生器壳体(5)内。8.根据权利要求1所述的多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器，其特征在于，u型管换热组件的级数为八级。9.根据权利要求1所述的多级u型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器，其特征在于，蒸汽发生器壳体(5)在管板(6)上方位置开有检查孔(21)。

技术总结

本发明公开了一种多级U型管卧式高温气冷堆蒸汽发生器，蒸汽发生器壳体的侧部设置有热氦气入口，蒸汽发生器壳体的另一侧设置有冷氦气出口；上一级U型管换热组件中的出口与下一级U型管换热组件的入口之间通过水室相连通，主给水系统经主给水分配水室与第一级U型管换热组件的入口相连通，主蒸汽系统的入口经主蒸汽集汽室与最后一级U型换热组件的出口相连通；蒸汽发生器事故排放系统经蒸汽发生器事故排放阀组与主给水分配水室、主蒸汽集汽室及各水室相连通；蒸汽发生器排污系统经蒸汽发生器连续排污阀组与主给水分配水室、主蒸汽集汽室及各水室相连通，该蒸汽发生器具有传热效率高、破口时排放效率高以及排污能力优异的特点。点。点。