[實用新型]一次側四腔室雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發生器

無效

• 申請號: 200920110618.8
• 申請日: 2009-07-31
• 公開（公告）號: CN201503005U
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 陸道綱;張小茹
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F22B1/02
• 分類號: F22B1/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術領域

本實用新型屬于熱交換設備領域，特別涉及應用于核電站一二回路的樞紐設備的一次側四腔室雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發生器。

背景技術

目前廣泛應用于核電站一回路系統的U型管蒸汽發生器，其一次側冷卻劑包容邊界的主要構件包括：一回路進出口、隔板、管板、U型管管束。其中蒸汽發生器的下封頭由一塊隔板分割成熱冷兩個水室，它們通過蒸汽發生器一次側的進出口分別與一回路冷卻劑熱、冷段管道相連接；從蒸汽發生器入口接管進入熱室的一次側冷卻劑經由下封頭的熱室側管板上升進入倒U型管管束的上升段，循環至U型管頂端后一次側冷卻劑進入U型管下降段，并在冷室側管板的U型管連接處進入冷室，因此U型管管束內的一次側冷卻劑流向都是一致的；而U型管束外側的二次側冷卻劑在管束間橫向沖刷管束，并折流向上成為縱向流，這樣二次側冷卻劑接受了一次側冷卻劑的熱量而成為汽液混合物，最終將一次側的熱量傳輸出去。

但是，這種蒸汽發生器的下封頭水室結構，不但制約了蒸汽發生器的一次側進出口接管數和核電站一回路系統的布置方式及經濟性，而且這種水室結構下的U型管管束內單一流向的一次側冷卻劑也不利于管束外側的二次側冷卻劑的流動換熱，進一步影響到U型管管束的二次側冷卻劑溫度分布及U型管的安全；其次，這種蒸汽發生器結構不利于自身的大型化。

發明內容

本實用新型的目的是針對現有技術中蒸汽發生器的下封頭水室結構，不但制約了蒸汽發生器的一次側進出口接管數和核電站一回路系統的布置方式及經濟性，冷卻劑在U型管管束內單流向的流動換熱，進一步影響到U型管管束的二次側冷卻劑溫度分布及U型管的安全的不足，提出核電站廠用改進型的一次側四腔室雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發生器，所述蒸汽發生器包括下封頭水室、回路進出口、隔板、管板、U型管管束，其特征在于，在下封頭水室內“十”字型隔板將水室均分為第一熱水室和第一冷水室、第二熱水室和第二冷水室；冷熱水室相互交替，即一次側四水室；在下封頭水室管板上表面連接由2-N根倒U型管組成管束，在下封頭水室底部與第一熱水室和第一冷水室對應的安裝第一冷卻劑進口和第一冷卻劑出口，與第二熱水室和第二冷水室對應的安裝第二冷卻劑進口和第二冷卻劑出口。

所述在第一熱水室和第一冷水室上面對應的管板上表面安裝一半數量的倒U型管管束，在第二熱水室和第二冷水室上面對應的管板上表面安裝安裝另一半倒U型管管束，同一半數量的倒U型管管束內冷卻劑的流向是一致的，而兩半倒U型管管束內冷卻劑的流向是相反的，形成雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發生器的結構。

所述由2-N根的倒U型管組成管束N為12000根.。

所述第一冷卻劑出口和第二冷卻劑出口分別連接第一冷卻劑泵和第二冷卻劑泵。

本實用新型的有益效果是：

從結構力學的角度考慮，本實用型的“十”字型隔板相較傳統蒸汽發生器的單隔板，它的厚度相對更薄，應力集中效應更弱；本實用型因為采用的是十字型隔板，十字型隔板對管板及焊接在管板上的倒U型管管束的良好支撐效果，避免由于管板自重及U型管束重量使管板受壓而引起屈曲變形破壞，因此水室上面的管板機構由此隔板支撐時更容易滿足管板的剛度要求；從根本上解決了增大蒸汽發生器一次側冷卻劑流量時蒸汽發生器大型化所需滿足的結構力學性能之一。

從熱工水力角度考慮，本實用新型的隔板、管板溫度分布梯度更小，而且U型管束內冷卻劑的雙向流動，優化了管束二次側冷卻劑的換熱環境，使二次側冷卻劑的溫度分布更均勻，減弱U型管管束二次側所受的熱應力沖擊。

從整個核電站的一回路系統布置方式考慮，本實用新型降低了核電站的廠建和維護成本。

本實用新型從根本上解決了制約核電機組單機功率大型化及環路布置的經濟性問題之一，并且提高了高溫高壓運行工況下蒸汽發生器自身的安全性。為了進一步提高核電站建設、維護的經濟性和蒸汽發生器自身的安全性，

附圖說明

圖1是雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發生器的結構示意圖。

圖2是圖1中下封頭的結構示意圖。

圖3是圖2的仰視圖。

圖4是現有技術和本發明的隔板的縱切面上，溫度梯度比較曲線圖，x軸表示隔板厚度，y軸表示隔板厚度上的溫度。

圖5是現有技術和本發明的管板縱切面上，溫度梯度較大處的縱切線上的溫度梯度分布比較曲線圖，x軸表示管板厚度，y軸表示管板厚度上的溫度。

具體實施方式

本實用新型為應用于核電站一二回路樞紐設備的一次側四腔室雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發生器，下面結合附圖對本實用新型作進一步闡述。