[發明專利]一種用于直流蒸汽發生器的節流組件

有效

• 申請號: 201410072400.3
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103851604A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 雒曉衛;吳馨莘;何樹延;居懷明
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F22B37/00
• 分類號: F22B37/00
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

技術領域

本發明涉及熱力工程技術領域，特別是涉及一種用于直流蒸汽發生器的節流組件。

背景技術

對于發電的熱力循環系統，為了提高整個系統的發電效率，通常的措施是提高工質的溫度和壓力。相應地也設計和制造了大量的直流蒸汽發生器。尤其是在核能發電領域，蒸汽發生器已經成一個主要的關鍵設備。

在直流蒸汽發生器的設計中，除了進行換熱設計以及結構設計外，還需考慮換熱介質的流動特性。一般情況下，換熱管的內側為被加熱的蒸發介質，如水等；管外為提供熱量的加熱介質，可以是氣體也可以是高溫高壓液體。在換熱管內流動的介質，依次會經歷液相、汽液兩相和汽相區。由于這三個區的介質的流動阻力特性不一致，會造成流體介質流量發生偏移或震蕩的現象，即出現汽液兩相不穩定流動的現象，進而影響蒸汽發生器的安全可靠運行。為了防止換熱管內側介質出現汽液兩相流動的不穩定性。目前最為常用的兩種方法就是：在換熱管的入口端加裝節流組件，或者在換熱管的蒸發段加裝一個混合聯箱。在換熱管的蒸發段加裝混合聯箱，可以將介質液相的流動特性與介質汽相的流動特性解耦，以防出現流動的不穩定性。這種處理方式在火電的直流蒸汽發生器中較常見。對于那些由于結構限制，不能在中間設置聯箱的蒸汽發生器，最為方便的措施就是在換熱管的入口端加裝節流裝置。這種情況在氣冷堆和高溫氣冷堆的直流蒸汽發生器中較為常見。以英國的Hartpool和Heysham氣冷堆蒸汽發生器為例，直接在換熱管的入口段加裝了一個固定的節流孔板。這種安裝方式存在的最大問題就是節流阻力不能進行調整，無法保證每根換熱管的換熱介質流量與換熱量相匹配，進而會造成每根換熱管的出口處介質的溫差增大，使得蒸汽發生器不能滿功率運行。為了提高蒸發器的換熱功率，就必須重新更換相應的節流孔板，不但周期長，成本高，而且很難做到理想的要求。這一缺陷直接影響到了后續氣冷堆的正常運行。

不同于英國氣冷堆，德國的THTR-300釷高溫氣冷堆采用了加裝調節閥和節流孔板的措施，來引入相應的阻力環節以防止出現汽液兩相流動的不穩定性，同時起到調節流量的作用。為了能夠使結構盡可能的簡單，THTR-300的蒸發器給水管進行了并管，即2根給水管合并成一根主給水管，然后再穿出蒸汽發生器殼體，并在殼體外安裝一個調節閥。在主給水管分成兩個分給水管的入口處，加裝了一個節流孔板，用于調節不同換熱管之間的壓降差。這種結構非常復雜，尤其是對于換熱管數目較多的蒸汽發生器，很難采用這種結構方式。

目前，清華大學正在進行HTR-PM（20萬千瓦級高溫氣冷堆示范電站）蒸汽發生器的設計。基于以上的背景，清華大學設計了一種新型的蒸汽發生器節流組件，可以很好地解決節流組件的安裝與調整問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何實現蒸汽發生器節流組件的安裝，并達到如下的技術要求：

1）節流組件的結構簡單，便于裝卸和進行壓降標定；

2）節流組件在換熱管發生斷管時，能夠起到限流作用；

3）當某一根換熱管堵管后，只需進行簡單的操作，便可實現換熱量與換熱介質流量的匹配調整。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種用于直流蒸汽發生器的節流組件，其包括：

第一部分節流組件，用來防止出現汽液兩相流動不穩定性。在蒸汽發生器運行的整個期間，不進行拆除，其節流阻尼系數保持不變。同時，該部分節流組件的孔板孔徑設計，至少有一個孔徑小于或等于限流直徑，以便在發生斷管事故時的起到限流作用；

第二部分節流組件，為額外引入的一個阻力環節，其主要作用是在換熱管發生堵管后進行流量調節。

其中，所述的第一部分節流組件與換熱管之間采用密封螺紋加點焊的連接方式。

在進行第一部分節流組件的具體結構設計時，可具體根據換熱管內徑、節流壓降、節流孔板的孔徑等之間的關系將節流組件設計成多級節流孔板或者單級節流孔板。通過斷管事故的安全分析，確定一個限流孔徑。使得第一分部節流組件中至少有一個節流孔板的內徑小于或等于限流孔徑；而對于單級節流孔板，要求節流孔板的孔徑小于限流孔徑。

其中對于多級節流孔板，可以采用采用焊接或者其他的合適的連接方式連為一體。例如，多級節流孔板的每級之間通過焊接或者螺紋連接加焊接進行連接；所述多級孔板連接成為一個整體之后，各節流孔板的開孔的中心可以在同一條直線上，也可以不在同一條直線上。此外，節流孔徑最小的節流孔板優選也不設置在所述換熱管中流體的最下游，以防該孔板后較強的漩渦對所述換熱管產生嚴重的沖蝕。