本發(fā)明涉及核電站設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種壓水堆核電站的多單元管式直流蒸汽發(fā)生器。

背景技術(shù)：

目前，大多數(shù)壓水堆核電站的蒸汽發(fā)生器均為倒u型管式蒸汽發(fā)生器，其主要包括汽水分離器及干燥器。并且，現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器與反應(yīng)堆壓力容器、主泵等主設(shè)備皆用主管道連接，整體體積較大，整體布置占用空間大，不適用于如海上等空間受限的布置場合。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種利于緊湊布置的多單元管式直流蒸汽發(fā)生器。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種多單元管式直流蒸汽發(fā)生器，包括密閉的容器主體、設(shè)置在所述容器主體內(nèi)的套筒、隔板組件和多個換熱單元；所述套筒和容器主體的內(nèi)壁之間形成一腔室；所述隔板組件位于所述腔室內(nèi)，將所述腔室分成相隔絕的上腔和下腔；多個所述換熱單元縱向布置在所述套筒內(nèi)；

所述容器主體的側(cè)面上設(shè)有第一接管嘴和第二接管嘴；所述第二接管嘴的進(jìn)水通道、上腔、套筒內(nèi)部、換熱單元內(nèi)部、下腔和所述第一接管嘴的出水通道依次連通，形成供一次側(cè)介質(zhì)通過的一次側(cè)介質(zhì)通道；

所述容器主體的頂部設(shè)有蒸汽腔室以及給水組件，所述換熱單元的中心設(shè)有給水管道，所述給水管道的上端連接所述給水組件，下端連接所述換熱單元的換熱管的下端；所述給水組件、給水管道、換熱管內(nèi)部流道和蒸汽腔室依次連通，形成供二次側(cè)介質(zhì)通過并與一次側(cè)介質(zhì)進(jìn)行熱交換的二次側(cè)介質(zhì)通道。

優(yōu)選地，所述容器主體包括上端開放的筒體、設(shè)置在所述筒體上端的管板、密封蓋合在所述管板上的上封頭；所述管板將所述筒體的上端封閉；

所述上封頭和管板之間的空間形成所述蒸汽腔室，并且所述上封頭上設(shè)有蒸汽出口和人孔。

優(yōu)選地，所述上封頭還設(shè)有給水口；所述給水組件包括于所述蒸汽腔室內(nèi)連接在所述給水口內(nèi)側(cè)的給水單元、以及多個分別連接在所述給水單元和給水管道之間的給水支管。

優(yōu)選地，所述管板上對應(yīng)多個所述換熱單元設(shè)有多組通孔；每一組所述通孔均包括連通所述給水組件和給水管道的第一通孔，連通所述蒸汽腔室和換熱管的第二通孔。

優(yōu)選地，所述容器主體還包括連接在所述筒體底部的下封頭，所述下封頭上設(shè)有疏水孔和人孔；

所述筒體和下封頭之間設(shè)有環(huán)形的支撐鍵以及配合在所述支撐鍵上的支撐板所述套筒的兩端分別連接所述管板和支撐板。

優(yōu)選地，所述多單元管式直流蒸汽發(fā)生器還包括位于所述下封頭內(nèi)部空間，連接在所述換熱單元底部的給水聯(lián)箱；所述給水聯(lián)箱與所述給水管道和換熱管相連通。

優(yōu)選地，所述套筒的上端設(shè)有連通所述套筒內(nèi)部和上腔的上通口

優(yōu)選地，所述換熱單元包括套管、設(shè)置在所述套管內(nèi)的換熱管；所述套管的上端開設(shè)有至少一個窗口，連通套管內(nèi)部和套筒內(nèi)部；所述給水管道縱向穿設(shè)在所述換熱管的內(nèi)側(cè)。

優(yōu)選地，所述換熱管為螺旋盤管。

優(yōu)選地，所述腔室內(nèi)通過所述隔板組件還形成有與所述上腔和下腔相隔絕的中腔，所述中腔位于所述上腔和下腔之間；

所述第一接管嘴的進(jìn)水通道、中腔和所述第二接管嘴的出水通道依次連通，形成一次側(cè)介質(zhì)回流通過的回水通道。

優(yōu)選地，所述隔板組件包括上下間隔相對的第一隔板和第二隔板；所述上腔和下腔分別位于所述第一隔板和第二隔板相背的一側(cè)，所述中腔位于所述第一隔板和第二隔板之間。

優(yōu)選地，所述第二接管嘴和第一接管嘴相對地設(shè)置在所述容器主體的側(cè)面，并且所述第二接管嘴在水平面上高于所述第一接管嘴。

優(yōu)選地，所述多單元管式直流蒸汽發(fā)生器還包括連接在所述第一接管嘴上的第一套管，和/或連接在所述第二接管嘴的第二套管；

所述第一套管包括相隔絕的內(nèi)通道和外通道；所述第一套管的內(nèi)通道形成所述第一接管嘴的進(jìn)水通道，所述第一套管的外通道形成所述第一接管嘴的出水通道；

所述蒸汽發(fā)生器還包括所述第二套管包括相隔絕的內(nèi)通道和外通道；所述第二套管的內(nèi)通道形成所述第二接管嘴的進(jìn)水通道，所述第二套管的外通道形成所述第二接管嘴的出水通道。

本發(fā)明的有益效果：1、通過獨特的通道設(shè)計可以實現(xiàn)蒸汽發(fā)生器與壓力容器以及主泵之間的緊湊布置，在空間受限的情況下布置具有明顯的優(yōu)勢。2、蒸汽發(fā)生器的二次側(cè)為強(qiáng)迫循環(huán)，因此二次側(cè)無自由液面，受搖擺等工況的影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于倒u型管式蒸汽發(fā)生器，擴(kuò)展了適用性。

另外，采用螺旋盤管作為換熱管，一方面可以強(qiáng)化傳熱，減小所需的傳熱面積，提高換熱效率，另一方面可以解決傳熱管與管板之間的熱膨脹差的問題，有利于克服熱應(yīng)力問題。換熱管上下兩端，方便檢修。可以在保持容器主體完整性的情況下對所有內(nèi)構(gòu)件進(jìn)行整體更換。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明一實施例的多單元管式直流蒸汽發(fā)生器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖(省略部分換熱單元結(jié)構(gòu))；

圖2是本發(fā)明一實施例的多單元管式直流蒸汽發(fā)生器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一實施例的多單元管式直流蒸汽發(fā)生器內(nèi)部構(gòu)件吊出時(省略部分換熱單元結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明一實施例的多單元管式直流蒸汽發(fā)生器(省略換熱單元結(jié)構(gòu))連接壓力容器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1所示，本發(fā)明一實施例的多單元管式直流蒸汽發(fā)生器，包括密閉的容器主體10、設(shè)置在容器主體10內(nèi)的套筒20、隔板組件30和多個換熱單元40。其中，套筒20和容器主體10的內(nèi)壁之間形成一腔室101；隔板組件30設(shè)置在腔室101內(nèi)，將腔室101分成相隔絕的上腔1011和下腔1013。多個換熱單元40縱向布置在套筒20內(nèi)。

容器主體10的側(cè)面上設(shè)有第一接管嘴11和第二接管嘴12；第二接管嘴12的進(jìn)水通道121、上腔1011、套筒20內(nèi)部、換熱單元40的換熱流道、下腔1013以及第一接管嘴11的出水通道112依次連通，形成供一次側(cè)介質(zhì)通過的一次側(cè)介質(zhì)通道；一次側(cè)介質(zhì)的流通可如圖中實線箭頭所示。

容器主體10的頂部設(shè)有蒸汽腔室102和給水組件50；換熱單元40的中心設(shè)有給水管道43，給水管道43的上端連接給水組件50，下端連接換熱單元40的換熱管42的下端。給水組件50、給水管道43、換熱管42內(nèi)部流道和蒸汽腔室102依次連通，形成供二次側(cè)介質(zhì)通過并與一次側(cè)介質(zhì)進(jìn)行熱交換的二次側(cè)介質(zhì)通道；熱交換后的二次側(cè)給水形成過熱蒸汽，從蒸汽腔室102輸出。

進(jìn)一步地，腔室101內(nèi)通過隔板組件30還形成有與上腔1011和下腔1013相隔絕的中腔1012，中腔1012位于上腔1011和下腔1013之間。第一接管嘴11的進(jìn)水通道111、中腔1013和第二接管嘴12的出水通道122依次連通，形成一次側(cè)介質(zhì)回流通過的回水通道。一次側(cè)介質(zhì)的回流可如圖1中虛線箭頭所示。

本實施例中，容器主體10包括上端開放的筒體13、設(shè)置在筒體13上端的管板14、密封蓋合在管板14上的上封頭15；管板14將筒體13的上端封閉。上封頭15和管板14之間的空間形成蒸汽腔室102，并且上封頭15上設(shè)有蒸汽出口151，以輸出過熱蒸汽；上封頭15上設(shè)有人孔152，以便檢修等。

作為選擇，管板14可通過螺栓組件鎖緊在筒體13的上端，上封頭15可通過螺栓組件、焊接等方式固定連接在管板14上，與管板14形成一個組件，方便打開。

管板14上對應(yīng)多個換熱單元40設(shè)有多個通孔，換熱單元40通過通孔連通蒸汽腔室102，從而換熱單元40內(nèi)因熱交換產(chǎn)生的過熱蒸汽可匯集在蒸汽腔室102內(nèi)。

本實施例中，給水組件50設(shè)置在蒸汽腔室102內(nèi)，以與其形成一個整體；上封頭15對應(yīng)還設(shè)有給水口152。其中，給水組件50包括給水單元和多個給水支管，給水單元于蒸汽腔室102內(nèi)連接在給水口的內(nèi)側(cè)，多個給水支管分別連接在給水單元和給水管道之間，輸送給水。

對應(yīng)地，管板14上對應(yīng)多個換熱單元40設(shè)有多組通孔。每一組通孔均包括連通給水組件50和給水管道43的第一通孔，連通蒸汽腔室102和換熱管42的第二通孔。給水管道43的上端可緊配合到第一通孔內(nèi)，并穿過第一通孔與給水支管52密封連接；換熱管42的頂部可通過一直管段緊配合到第二通孔內(nèi)，通過第二通孔連通蒸汽腔室102。給水依次從給水組件50和第一通孔輸送到給水管道43內(nèi)，而換熱管42內(nèi)熱交換形成的過熱蒸汽則上升，通過第二通孔匯集到蒸汽腔室102。過熱蒸汽不與給水混合。

進(jìn)一步，容器主體10還包括連接在筒體13底部的下封頭16；下封頭16上設(shè)有疏水孔161和人孔162，方便疏水以及檢修。

筒體13和下封頭16之間設(shè)有環(huán)形的支撐鍵17、配合在支撐鍵17上的支撐板18套筒20的兩端可分別連接管板14和支撐板18上，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

下封頭16可通過焊接固定連接在筒體13底部，也可以與筒體13一體形成。

本實施例中，第二接管嘴12和第一接管嘴11相對地設(shè)置在容器主體10的側(cè)面，并且第二接管嘴12在水平面上高于第一接管嘴11?？梢岳斫獾?，在一些實施例中，第二接管嘴12和第一接管嘴11也可以為同一接管嘴，即進(jìn)水通道和出水通道同時設(shè)置在同一接管嘴中，此時，接管嘴的進(jìn)水通道、上腔、套筒內(nèi)部、換熱單元的換熱流道、下腔和接管嘴的出水通道依次連通，形成供一次側(cè)介質(zhì)通過的一次側(cè)介質(zhì)通道。

套筒20在容器主體10內(nèi)，將多個換熱單元40包圍，并且與容器主體10一起界定出一個腔室101。套筒20的上端設(shè)有連通套筒20內(nèi)部和上腔1011的上通口21，供一次側(cè)介質(zhì)通過進(jìn)入套筒20內(nèi)部；一次側(cè)介質(zhì)可從換熱單元40下方流入下封頭16內(nèi)，再折返進(jìn)入下腔1013，向上流動。

隔板組件30包括上下間隔相對的第一隔板31和第二隔板32；中腔1012形成在第一隔板31和第二隔板32之間；上腔1011和下腔1013分別位于第一隔板31和第二隔板32相背的一側(cè)。

第一隔板31和第二隔板32的內(nèi)周側(cè)固定在套筒20的外壁面上，第一隔板31和第二隔板32的外周側(cè)可通過密封組件配合在容器主體10的筒體13內(nèi)壁面上。結(jié)合一次側(cè)介質(zhì)通道、回水通道、第二接管嘴12和第一接管嘴11的設(shè)置，本實施例中，如圖1中所示，第一隔板31對應(yīng)在第一接管嘴11的上方，且位于第二接管嘴12的進(jìn)水通道121和出水通道122之間；第二隔板32則對應(yīng)在第二接管嘴12的下方，且位于第一接管嘴11的進(jìn)水通道111和出水通道112之間。

對于腔室101內(nèi)只有上腔1011和下腔1013的實施方式，隔板組件30包括一環(huán)形的隔板。

如圖2所示，多個換熱單元40在套筒20內(nèi)可呈三角形等多邊形排布、多圈排布等多種方式。換熱單元40的上下兩端分別支撐連接在管板14和支撐板18上，以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

每一個換熱單元40均包括套管41、設(shè)置在套管41內(nèi)的換熱管42。套管41內(nèi)壁與換熱管42外壁之間形成換熱流道，供一次側(cè)介質(zhì)通過，與換熱管42內(nèi)的二次側(cè)介質(zhì)進(jìn)行換熱。給水管道43縱向穿設(shè)在換熱管42的內(nèi)側(cè)，兩端可伸出套管41以連通給水支管52和換熱管42。套管41的上端開設(shè)有至少一個窗口，以連通套管41內(nèi)部和套筒20內(nèi)部，使得進(jìn)入套筒20內(nèi)部的一次側(cè)介質(zhì)通過窗口進(jìn)入套管41內(nèi)。換熱管42的上端通過管板14的第二通孔連通蒸汽腔室102，從而二次側(cè)給水從螺旋盤管41下端進(jìn)入其內(nèi)部流道，自下而上與通過套管41內(nèi)的一次側(cè)介質(zhì)熱交換，逐步變成過熱蒸汽，從上端匯集到蒸汽腔室102內(nèi)。蒸汽腔室102輸出的是過熱蒸汽，因此無需進(jìn)行汽水分離和干燥，簡化蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)。

套管41的內(nèi)部和下腔1013可分別連通下封頭16的內(nèi)部空間，從而一次側(cè)介質(zhì)在套管41內(nèi)部從上向下流動，到下封頭16內(nèi)部空間后再向上流至下腔1013。

多個換熱單元40結(jié)構(gòu)一致，降低了分析、試驗及制造的難度。換熱管42優(yōu)選為螺旋盤管，相較于u型管式的換熱管，一方面可以強(qiáng)化傳熱，減小所需的傳熱面積，另外可以解決傳熱管與管板之間的熱膨脹差的問題，有利于克服熱應(yīng)力問題。換熱管42發(fā)生破損時，可在換熱管42上下兩端對換熱管42進(jìn)行堵管操作，具有較好的檢修可達(dá)性。

進(jìn)一步地，參考圖1、2，為了提高多個換熱單元40在套筒20內(nèi)的定位及穩(wěn)定性，套筒20內(nèi)還設(shè)有至少一個隔板22，隔板22橫置在套筒20內(nèi)，多個換熱單元40分別穿過隔板22。設(shè)置多個隔板22時，多個隔板22沿套筒20的軸向間隔分布。

隔板22形狀對應(yīng)套筒20內(nèi)周形狀設(shè)置，并且可緊配合在其中，避免上下滑動。隔板22上設(shè)有多個穿孔供換熱單元40穿過。

進(jìn)一步地，多單元管式直流蒸汽發(fā)生器還包括位于下封頭16內(nèi)部空間，連接在換熱單元40底部的給水聯(lián)箱60。給水聯(lián)箱60與給水管道43和換熱管42相連通，并且與下封頭16內(nèi)部空間相隔絕。二次側(cè)給水從給水組件50輸送到給水管道43，沿著給水管道43自上而下流至給水聯(lián)箱60內(nèi)，然后再給水聯(lián)箱60輸送到換熱管42內(nèi)，沿?fù)Q熱管42向上流動。

二次側(cè)給水先在給水聯(lián)箱60匯集后再進(jìn)入換熱管42，使得二次側(cè)給水可在給水聯(lián)箱60中與下封頭16內(nèi)部空間中的一次側(cè)介質(zhì)初步熱交換進(jìn)行預(yù)熱。

進(jìn)一步地，多單元管式直流蒸汽發(fā)生器還包括連接在第一接管嘴11上的第一套管70。第一套管70包括相隔絕的內(nèi)通道和外通道，內(nèi)通道形成第一接管嘴11的進(jìn)水通道111，外通道形成第一接管嘴11的出水通道112。內(nèi)通道和外通道可由內(nèi)管和外管內(nèi)外相套接形成。第一套管70的內(nèi)通道和外通道也可呈上下設(shè)置。

蒸汽發(fā)生器還包括連接在第二接管嘴12的第二套管80。第二套管80包括相隔絕的內(nèi)通道和外通道，內(nèi)通道形成第二接管嘴12的進(jìn)水通道121，外通道形成第二接管嘴12的出水通道122。內(nèi)通道和外通道可由內(nèi)管和外管內(nèi)外相套接形成。第二套管80的內(nèi)通道和外通道也可呈上下設(shè)置。

第一套管70和第二套管80可通過長度的控制設(shè)置為短套管，蒸汽發(fā)生器通過短套管分別與主泵和壓力容器連接，形成緊湊布置，在空間受限的情況下具有明顯的優(yōu)勢，適用于如海上等空間受限的布置場合。

如圖3所示，套筒20、換熱單元40、給水聯(lián)箱60、管板14和上封頭15等內(nèi)部構(gòu)件可以形成一個整體的模塊，該模塊可以吊出離開容器主體10的筒體13，從而可以對容器主體10的焊縫或密封面進(jìn)行檢查，必要時可以更換整體內(nèi)構(gòu)件，而保留容器主體，不用對容器或管道進(jìn)行切割，減少更換周期及成本。

結(jié)合圖1、4，本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器工作時，來自反應(yīng)堆壓力容器90的一次側(cè)高溫水經(jīng)第二套管80的內(nèi)通道(第二接管嘴12的進(jìn)水通道121)進(jìn)入容器主體10中的上腔1011，向上流動，到達(dá)頂部后通過上通口21進(jìn)入套筒20內(nèi)部和換熱單元40的套管41內(nèi)部，折返向下流動，在換熱單元40的換熱管42各層管束之間從上往下流動將熱量傳遞給換熱管42內(nèi)部流道中的二次側(cè)介質(zhì)(二次側(cè)給水)，將給水加熱成過熱蒸汽。

一次側(cè)高溫水換熱后到達(dá)換熱單元40底部后流到下腔1013，再從下封頭16內(nèi)部空間折返向上流動，從第一接管嘴11的出水通道112進(jìn)入主泵100，經(jīng)主泵100加壓后的一次側(cè)水經(jīng)第一接管嘴11的進(jìn)水通道111(第一套管70的內(nèi)通道)、中腔1012以及第二接管嘴12的出水通道122(第二套管80的外通道)進(jìn)入壓力容器90內(nèi)部，回到堆芯重新加熱。

二次側(cè)給水從給水組件50分配到各個換熱單元40的給水管道43，向下流動到給水聯(lián)箱60內(nèi)，再從給水聯(lián)箱60進(jìn)入換熱管42內(nèi)部，螺旋向上逐步由過冷水加熱成為過熱蒸汽，在蒸汽聯(lián)箱102匯集后從蒸汽管道輸出，進(jìn)入二回路驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電。

本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器中，二次側(cè)采用強(qiáng)迫循環(huán)，因此二次側(cè)無自由液面，受搖擺等工況的影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于倒u型管式蒸汽發(fā)生器，擴(kuò)展了適用性。

本發(fā)明可以實現(xiàn)“先檢單元、后檢單管”的檢修策略，通過換熱單元40入口及出口進(jìn)行隔離，通過氦檢漏，查出泄漏單元后再對換熱單元40的換熱管42進(jìn)行檢查。檢查的方法是打開下部給水聯(lián)箱60的密封法蘭，使得換熱管42的入口可達(dá)；在上封頭上方的換熱管42入口也可達(dá)，然后進(jìn)行單管的檢漏，直至找出破損。上封頭15及下封頭16上的人孔設(shè)置使得蒸汽發(fā)生器具有良好的檢修可達(dá)性，減小了檢修的難度。的傳熱管，從而縮短了檢修的周期。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。