[發明專利]一種具有高效傳熱性能的蒸汽發生器支撐隔板結構

有效

• 申請號: 201410421176.4
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN104197307A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 黃美;湯建楠;歐陽小平;陸道綱;袁昊
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F22B37/20
• 分類號: F22B37/20
• 代理公司: 北京麟保德和知識產權代理事務所(普通合伙) 11428
• 代理人: 史雙元

技術領域

本發明屬于核電廠蒸汽發生器技術領域，特別涉及一種具有高效傳熱性能的蒸汽發生器支撐隔板結構。

背景技術

蒸汽發生器作為核電廠的重要設備，將一回路冷卻劑中的熱量傳遞給二回路給水，使其產生飽和蒸汽供給二回路動力裝置。作為連接一回路與二回路的設備，蒸汽發生器在一、二回路之間構成防止放射性外泄的第二道屏障。

在大亞灣核電站的蒸汽發生器中，共有4474根倒U形管，為固定管束，防止換熱管受流體流動影響產生振動，保證管束之間不發生碰撞，沿管束直管段方向上共有9塊支撐隔板。支撐隔板由不銹鋼制成，厚30毫米。蒸汽發生器支撐隔板只具有固定防震作用。

在核電廠蒸汽發生器支撐隔板的發展過程中主要經歷了三個時段。(1)在早期的蒸汽發生器中，倒U形管直接以膨脹的方式與支撐隔板的圓形孔緊密連接起來，換熱管與支撐隔板圓孔之間沒有間隙。為了蒸汽發生器二次側流體可以從底部流到上方，在支撐隔板上除了用于穿過倒U形管的圓孔外，在旁邊還需要有其它獨立的圓孔用于工質流過。由于二次側工質是從獨立的圓孔中流過，并不能沖刷到倒U形管與支撐板連接處，造成雜質沉積容易造成腐蝕。并且這種支撐板在同橫截面積的情況下，倒U形管數量較少，換熱能力有限。(2)為了解決腐蝕與換熱問題，之后提出了同心圓結構，不再在支撐板上單獨設立通流孔，而是將通流孔與換熱管孔相結合，支撐隔板上板孔的孔徑要稍大于倒U形管的外徑，工質直接從間隙中流過。由于間隙較小，導致工質流量小，在間隙邊緣仍然有較嚴重的腐蝕現象；并且由于通流孔與倒U型管之間完全沒有接觸，使得支撐隔板對于倒U型管的固定效果很差。(3)為了改善這種現象，目前將圓孔變為四葉梅花孔。四葉梅花其形狀使得支撐板處只有一小部分與管子靠近，因而圍繞管子有較大的流量，減小了腐蝕產物與化學產物在支撐板與管熱管間的沉積；由于此種設計的支撐隔板與倒U型管之間不是完全接觸，存在一定縫隙，因此由于流致振動所產生的晃動，會使得倒U型管與四葉梅花孔產生碰撞，增加倒U型管失效概率。并且復雜的四葉梅花孔結構，使得支撐隔板的加工變得十分復雜。

上述三種方式均存在不足之處：

(1)上述三種支撐方式均使得二次側流體沿傳熱管的軸向流動,換熱方式為縱流，遠不如橫流換熱效果好。

(2)傳熱管熱側和冷側的溫差導致二次側工質溫度不均，產生熱虹吸現象，需采用不均勻分布式給水的方法來減弱該現象；

(3)上述三種支撐板結構仍存在較重腐蝕現象。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種具有高效傳熱性能的蒸汽發生器支撐隔板結構。

本發明采用的技術方案為：

該支撐隔板結構在蒸汽發生器內沿高度方向設置，支撐隔板上設置若干組倒U形管安裝孔；所述支撐隔板為不完整支撐隔板，最下端支撐隔板的開口正對蒸汽發生器一回路的冷段，由下至上每兩層相鄰支撐隔板間存在相同的偏轉角；每兩層相鄰支撐隔板間的間距從上至下相等或依次減小。

所述支撐隔板上設有一個或多個缺口，缺口的形狀為兩圓相交形成的紡錘形、圓形與矩形相交形成的方形、或者為扇形。

所述缺口為多個時，各缺口在支撐隔板的圓周上均勻分布，或者在支撐隔板一側半圓內相鄰分布。

所述缺口的形狀為兩圓相交形成的紡錘形時，支撐隔板的半徑為R，以與支撐隔板圓心相距1.4R的某點為圓心，以1.2R為半徑做圓，該圓與支撐隔板相交部分即為缺口形狀；且該圓與支撐隔板相交的兩點設置半徑為0.04R的倒角。

所述缺口的形狀為圓形與矩形相交形成的方形時，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為原點做平面直角坐標系，取坐標為(0.12R，0.45R)的點A和坐標為(0.12R，-0.45R)的點B，連接點A和點B，得到線段AB，分別以點A和點B為起點向平面直角坐標系的x軸正方向做平行于x軸的直線，與支撐隔板所在圓相交于點C和點D，連接線段AC和線段BD，得到方形缺口；且點A和點B處做半徑為0.1R的倒角，點C和點D處做半徑為0.04R的倒角。

所述缺口的形狀為單個扇形時，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為原點做平面直角坐標系，取坐標為(0.1R，-0.1R)的點A，以點A以起點分別向平面直角坐標系的x軸正方向、y軸負方向做平行于x軸和y軸的直線，與支撐隔板所在圓相交于點C和點D，連接線段AC和線段AD，得到扇形缺口；且點A處做半徑為0.1R的倒角，點C和點D處做半徑為0.04R的倒角。