專利名稱：一種飽和蒸汽發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飽和水蒸汽裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于緊湊型一體化核反應(yīng)堆的飽和蒸汽發(fā)生器裝置。
背景技術(shù)：
目前，核電工程中普遍應(yīng)用的汽包式蒸汽發(fā)生器主要是由蒸發(fā)段和汽水分離器構(gòu)成，而且無(wú)論是蒸發(fā)段和汽水分離器是置于一個(gè)承壓殼內(nèi)的一體化結(jié)構(gòu)形式，還是將二者分置于兩個(gè)承壓殼內(nèi)的分置式結(jié)構(gòu)形式，二者均位于核反應(yīng)堆主回路的壓力容器之外。二回路側(cè)的水在蒸發(fā)段內(nèi)被加熱沸騰產(chǎn)生濕度較高的水蒸汽，高濕度的水蒸氣進(jìn)入汽水分離器后脫去其中所含的多余液態(tài)水分，產(chǎn)生飽和蒸汽。這種蒸汽發(fā)生器參數(shù)都很高，能產(chǎn)生大量的高溫高壓飽和水蒸氣，非常適合于現(xiàn)代大型核電廠應(yīng)用。但是這種蒸汽發(fā)生器裝置，都存在著體積和重量十分龐大的問(wèn)題，給其在緊湊型壓水核反應(yīng)堆中應(yīng)用帶來(lái)困難，甚至不能應(yīng)用。小型化緊湊型壓水核反應(yīng)堆，由于其適合作為特殊的動(dòng)力應(yīng)用而日益受到重視， 而特殊的應(yīng)用場(chǎng)合也對(duì)核反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的性能和尺寸提出了嚴(yán)格要求，控制核反應(yīng)堆本體和蒸汽發(fā)生器裝置等附屬設(shè)備的體積和重量并提高其工作性能是設(shè)計(jì)這種核反應(yīng)堆的首要任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何克服現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器裝置體積和重量比較龐大，應(yīng)用范圍有限，不能滿足緊湊型小型核反應(yīng)堆需求的缺點(diǎn)。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種飽和蒸汽發(fā)生器，包括反應(yīng)堆主回路壓力殼以及串聯(lián)連接的高效換熱器和汽水分離器；所述高效換熱器置于所述反應(yīng)堆主回路壓力殼內(nèi)部；所述汽水分離器置于所述反應(yīng)堆主回路壓力殼外部。進(jìn)一步地，還包括循環(huán)泵和閥門；所述循環(huán)泵和閥門并聯(lián)，分別與所述汽水分離器和高效換熱器連接。進(jìn)一步地，所述高效換熱器包括位于底部的下部聯(lián)箱、進(jìn)水管、管束內(nèi)管、套在所述管束內(nèi)管外部的管束外管、上部聯(lián)箱、匯流管和出口管；所述進(jìn)水管的一端與所述循環(huán)泵的出口端連接，所述進(jìn)水管的另一端延伸至下部聯(lián)箱里；所述上部聯(lián)箱的上管板與所述下部聯(lián)箱的下管板分別與管束內(nèi)管的兩端焊接；所述上部聯(lián)箱的下管板與下部聯(lián)箱的上管板分別與管束外管的兩端焊接；所述管束內(nèi)管外側(cè)和所述管束外管的內(nèi)側(cè)形成環(huán)形夾縫管路；所述匯流管與上部聯(lián)箱相連并套在所述進(jìn)水管的外部；所述出口管與所述匯流管相連。
進(jìn)一步地，所述汽水分離器包括置于外層的汽水分離器殼體、支架、一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁、二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁、水下孔板、一級(jí)旋風(fēng)分離器葉片、二級(jí)旋風(fēng)分離器葉片、立式波紋板分離器、蒸汽出口管；所述支架為圓環(huán)形，所述圓環(huán)支架上具有多個(gè)扇形孔，其外邊緣焊接在所述汽水分離器殼體內(nèi)壁上且距離汽水分離器殼體下端1/2-1/3處；所述支架位于水面下方；所述一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁垂直焊接在所述支架上；所述水下孔板位于一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁內(nèi)側(cè)下部；一級(jí)旋風(fēng)分離器葉片、二級(jí)旋風(fēng)分離器葉片縱向依次連接在所述一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁的內(nèi)外兩側(cè)上；所述蒸汽出口管與汽水分離器殼體的頂部焊接并延伸至所述汽水分離器殼體的外部，其位于汽水分離器殼體內(nèi)部的一端與所述立式波紋板分離器的上端焊接在一起；所述立式波紋分離器的下端與二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁頂端連接。進(jìn)一步地，所述汽水分離器還包括上升管和下降管；所述上升管位于水下孔板的下端，與所述高效換熱器中的出口管相連；所述下降管位于所述汽水分離器的底部，與循環(huán)泵的入口端相連。進(jìn)一步地，所述二級(jí)旋風(fēng)分離器葉片連接在靠近二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁一側(cè)的一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁上。進(jìn)一步地，所述二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁為圓筒形，倒扣在所述一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁的外圍，其底部延伸至水面的下方且位于支架的上方；其底部位于水面上方的桶壁上具有多個(gè)孔隙。進(jìn)一步地，還包括補(bǔ)水裝置，所述補(bǔ)水裝置與所述汽水分離器相連。(三)有益效果本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的適用于緊湊型一體化核反應(yīng)堆的飽和蒸汽發(fā)生器，該蒸汽發(fā)生器裝置不僅能提供高干度的飽和水蒸汽，而且作業(yè)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊，特別適用于緊湊型小型核反應(yīng)堆的應(yīng)用及推廣。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例飽和蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例飽和蒸汽發(fā)生器高效換熱器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例飽和蒸汽發(fā)生器汽水分離器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例飽和蒸汽發(fā)生器支架結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例飽和蒸汽發(fā)生器二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁結(jié)構(gòu)剖面圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例飽和蒸汽發(fā)生器二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁結(jié)構(gòu)俯視圖。圖中1、反應(yīng)堆主回路壓力殼；2、高效換熱器；3、汽水分離器；4、循環(huán)泵；5、閥門； 6、補(bǔ)水裝置；7、進(jìn)水管；8、下部聯(lián)箱；9、上部聯(lián)箱；10、匯流管；11、出口管；12、管束內(nèi)管； 13、管束外管；14、汽水分離器殼體；15、下降管；16、上升管；17、支架；18、水下孔板；19、一級(jí)旋風(fēng)分離器葉片；20、一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁；21、二級(jí)旋風(fēng)分離器葉片；22、二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁；23、立式波紋板分離器；24、蒸汽出口管；25、孔隙。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。如圖1-6所示，本發(fā)明實(shí)施例飽和蒸汽發(fā)生器包括反應(yīng)堆主回路壓力殼1以及串聯(lián)連接的高效換熱器2和汽水分離器3，還包括循環(huán)泵4和閥門5。高效換熱器2置于反應(yīng)堆主回路壓力殼1的內(nèi)部，汽水分離器3置于反應(yīng)堆主回路壓力殼1的外部。循環(huán)泵4和閥門5并聯(lián)連接后，分別與汽水分離器3和高效換熱器2連接。該反應(yīng)堆主回路壓力殼1內(nèi)的反應(yīng)堆堆芯產(chǎn)生熱能，由反應(yīng)堆主回路壓力殼1內(nèi)的水將此熱能傳遞到高效換熱器2的主回路的一側(cè)。該高效換熱器2作為蒸發(fā)段包括進(jìn)水管7、下部聯(lián)箱8、管束內(nèi)管12、套在管束內(nèi)管12外的管束外管13、上部聯(lián)箱9、匯流管10 和出口管11。該下部聯(lián)箱8位于高效換熱器2的底部，進(jìn)水管7的一端與循環(huán)泵4的出口端連接，進(jìn)水管7的另一端延伸至下部聯(lián)箱8里面；上部聯(lián)箱9的上管板與下部聯(lián)箱8的下管板分別與管束內(nèi)管12的兩端焊接；上部聯(lián)箱9的下管板與下部聯(lián)箱8的上管板分別于管束外管13的兩端焊接；管束內(nèi)管12外側(cè)和管束外管13的內(nèi)側(cè)形成環(huán)形夾縫管路；匯流管10與上部聯(lián)箱9相連并套在進(jìn)水管7的外部；出口管11與匯流管10相連。采用套管式或螺旋管式的管路設(shè)計(jì)，極大節(jié)省了高效換熱器2內(nèi)部各部件占據(jù)的空間，在保證提供高飽和蒸汽的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了高效換熱器結(jié)構(gòu)的緊湊性。該汽水分離器3包括置于外層的汽水分離器殼體14、下降管15、上升管16、支架 17、水下孔板18、一級(jí)旋風(fēng)分離器葉片19、一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁20、二級(jí)旋風(fēng)分離器葉片 21、二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁22、立式波紋板分離器23、蒸汽出口管M。支架17為圓環(huán)形，圓環(huán)支架17上具有多個(gè)扇形孔，其外邊緣焊接在汽水分離器殼體14內(nèi)壁上且距離汽水分離器殼體14下端1/2-1/3處；支架17位于水面下方。一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁20垂直焊接在支架17上。水下孔板18位于一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁20內(nèi)側(cè)下部；一級(jí)旋風(fēng)分離器葉片19、二級(jí)旋風(fēng)分離器葉片21縱向依次連接在一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁的內(nèi)外兩側(cè)。二級(jí)旋風(fēng)分離器葉片21連接在靠近二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁22 —側(cè)的一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁20上。蒸汽出口管M與汽水分離器殼體14的頂部焊接并延伸至汽水分離器殼體14的外部，其位于汽水分離器殼體14內(nèi)部的一端與立式波紋板分離器23的上端焊接在一起；立式波紋分離器23的下端與二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁20頂端連接。二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁22為圓筒形，其倒扣在一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁20的外圍，其底部延伸至水面的下方且位于支架17的上方；其底部位于水面上方的桶壁上具有多個(gè)孔隙25。上升管16位于水下孔板18的下端，與高效換熱器2中的出口管11相連；下降管15位于汽水分離器3的底部，與循環(huán)泵4的入口端相連。另外，該飽和蒸汽發(fā)生器還包括補(bǔ)水裝置6，該補(bǔ)水裝置6與汽水分離器3相連，為蒸汽發(fā)生器2提供過(guò)冷水。本發(fā)明實(shí)施例當(dāng)循環(huán)泵4正常工作時(shí)，可使蒸汽發(fā)生器以強(qiáng)迫循環(huán)方式發(fā)生工質(zhì)流動(dòng)，通過(guò)閥門5來(lái)調(diào)節(jié)循環(huán)回路的循環(huán)倍率；或者當(dāng)循環(huán)泵4停止工作時(shí)，通過(guò)閥門5可使蒸汽發(fā)生器以自然循環(huán)方式進(jìn)行工質(zhì)流動(dòng)。下面具體說(shuō)明飽和蒸汽發(fā)生器的工作過(guò)程。該反應(yīng)堆主回路壓力殼1內(nèi)的反應(yīng)堆堆芯產(chǎn)生熱能，由反應(yīng)堆主回路壓力殼1內(nèi)的水將此熱能傳遞到高效換熱器2的主回路的一側(cè)。補(bǔ)水裝置6提供的過(guò)冷水進(jìn)入汽水分離器3的下部，若應(yīng)用強(qiáng)迫循環(huán)工況時(shí)，過(guò)冷水通過(guò)下降管15經(jīng)循環(huán)泵4進(jìn)入高效換熱器 2中的進(jìn)水管7中；或者應(yīng)用自然循環(huán)工況時(shí)，過(guò)冷水通過(guò)下降管15經(jīng)閥門5進(jìn)入高效換熱器2中的進(jìn)水管7中。進(jìn)水管7將過(guò)冷水下降至下部聯(lián)箱8中。在循環(huán)泵或自然循環(huán)壓頭的作用下，過(guò)冷水自下而上在由管束內(nèi)管12和管束外管13形成的環(huán)形夾縫管路中上升， 處于環(huán)形夾縫管路中的水和蒸汽稱為二回路水。在上升的過(guò)程中，該二回路水不斷吸收流經(jīng)管束內(nèi)管12內(nèi)部和管束外管13外部的一回路水的熱量后沸騰。由于上部聯(lián)箱9的上管板與下部聯(lián)箱8的下管板分別與管束內(nèi)管12的兩端焊接，上部聯(lián)箱9的下管板與下部聯(lián)箱 8的上管板分別于管束外管13的兩端焊接。以此限制二回路水只能在管束內(nèi)管12和管束外管13形成的環(huán)形夾縫管路中流動(dòng)，而一回路水既能通過(guò)管束內(nèi)管12的內(nèi)部又能在管束外管13外部流動(dòng)。因此二回路水通過(guò)環(huán)形夾縫管路的內(nèi)外兩側(cè)同時(shí)吸熱，實(shí)現(xiàn)了在有限的空間內(nèi)進(jìn)行的高效的熱交換。二回路水沸騰后產(chǎn)生的汽水混合物上升至上部聯(lián)箱9中。由匯流管10將汽水混合物引入出口管11完成換熱過(guò)程。由于出口管11與汽水分離器中的上升管16相連，吸熱形成的汽水混合物經(jīng)上升管16回到汽水分離器3中。在汽水分離器3中的蒸汽通過(guò)水下孔板18大量小孔后，均勻地上升直至脫離液面的束縛，之后進(jìn)入一級(jí)旋風(fēng)分離器19進(jìn)行粗分離。分離原理為蒸汽在一級(jí)旋風(fēng)分離器葉片19的作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向上的流動(dòng)，蒸汽中裹挾的液相因密度與蒸汽相比較大，因而在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中被離心力甩向外圍而撞在一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁20的內(nèi)側(cè)而附著在上面，待匯流成液流后向下流回汽水分離器3下部的過(guò)冷水中；而脫掉液相的干蒸汽繼續(xù)向上流動(dòng)，一級(jí)旋風(fēng)分離器19起到除濕目的。由于二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁22是倒扣在一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁20外圍，經(jīng)第一次分離的較干的蒸汽上升遇到二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁22頂端被阻擋后而轉(zhuǎn)向下流動(dòng)，從而進(jìn)入二級(jí)旋風(fēng)分離器進(jìn)入第二次分離。蒸汽在二級(jí)旋風(fēng)分離器葉片21作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向下的流動(dòng)，蒸汽中裹挾的液相在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中被離心力甩向外圍而撞在二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁22的內(nèi)側(cè)而附著在上面，匯流成液流后向下流回汽水分離器下部的過(guò)冷水中，而干蒸汽因向下流動(dòng)受液面阻擋只能通過(guò)二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁22底部的孔隙25流向二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁22和汽水分離器殼體14之間的環(huán)形空隙中。此時(shí)經(jīng)過(guò)兩次旋風(fēng)分離器分離的蒸汽已具有較高干度，但還裹挾著少量極其細(xì)微的液滴，較高干度的蒸汽繼續(xù)向上流動(dòng)后進(jìn)入立式波紋板分離器23中，在立式波紋板分離器23 的曲折流道中，因流動(dòng)頻繁轉(zhuǎn)向，細(xì)微的液滴不斷撞在立式波紋板分離器23的波紋板表面而被吸附并最終沿二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁22外側(cè)流回到汽水分離器3下部的過(guò)冷水中，最終從立式波紋板分離器23中出來(lái)的的飽和且干燥的蒸汽經(jīng)蒸汽出口管M傳輸?shù)狡蛛x器 3外部，以便進(jìn)行下一步工藝程序。本發(fā)明提供的適用于緊湊型一體化核反應(yīng)堆的飽和蒸汽發(fā)生器，該蒸汽發(fā)生器裝置不僅能提供高干度的飽和水蒸汽，而且作業(yè)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊，特別適用于緊湊型小型核反應(yīng)堆的應(yīng)用及推廣。以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種飽和蒸汽發(fā)生器，其特征在于，包括反應(yīng)堆主回路壓力殼以及串聯(lián)連接的高效換熱器和汽水分離器；所述高效換熱器置于所述反應(yīng)堆主回路壓力殼的內(nèi)部； 所述汽水分離器置于所述反應(yīng)堆主回路壓力殼的外部。
2.如權(quán)利要求1所述的飽和蒸汽發(fā)生器，其特征在于，還包括循環(huán)泵和閥門； 所述循環(huán)泵和閥門并聯(lián)，分別與所述汽水分離器和高效換熱器連接。
3.如權(quán)利要求1所述的飽和蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述高效換熱器包括位于底部的下部聯(lián)箱、進(jìn)水管、管束內(nèi)管、套在所述管束內(nèi)管外部的管束外管、上部聯(lián)箱、匯流管和出口管；所述進(jìn)水管的一端與所述循環(huán)泵的出口端連接，所述進(jìn)水管延伸至下部聯(lián)箱里； 所述上部聯(lián)箱的上管板與所述下部聯(lián)箱的下管板分別與管束內(nèi)管的兩端焊接；所述上部聯(lián)箱的下管板與下部聯(lián)箱的上管板分別與管束外管的兩端焊接；所述管束內(nèi)管外側(cè)和所述管束外管的內(nèi)側(cè)形成環(huán)形夾縫管路；所述匯流管套在所述進(jìn)水管的外部與上部聯(lián)箱相連； 所述出口管與所述匯流管相連。
4.如權(quán)利要求1所述的飽和蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述汽水分離器包括置于外層的汽水分離器殼體、支架、一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁、二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁、水下孔板、一級(jí)旋風(fēng)分離器葉片、二級(jí)旋風(fēng)分離器葉片、立式波紋板分離器、蒸汽出口管；所述支架為圓環(huán)形，所述圓環(huán)支架上具有多個(gè)扇形孔，其外邊緣焊接在所述汽水分離器殼體內(nèi)壁上且距離汽水分離器殼體下端1/2-1/3處；所述支架位于水面下方； 所述一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁垂直焊接在所述支架上；所述水下孔板位于一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁內(nèi)側(cè)下部；一級(jí)旋風(fēng)分離器葉片、二級(jí)旋風(fēng)分離器葉片縱向依次連接在所述一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁的內(nèi)外兩側(cè)上；所述蒸汽出口管與汽水分離器殼體的頂部焊接并延伸至所述汽水分離器殼體的外部， 其位于汽水分離器殼體內(nèi)部的一端與所述立式波紋板分離器的上端焊接在一起； 所述立式波紋分離器的下端與二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁頂端連接。
5.如權(quán)利要求4所述的飽和蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述汽水分離器還包括上升管和下降管；所述上升管位于水下孔板的下端，與所述高效換熱器中的出口管相連； 所述下降管位于所述汽水分離器的底部，與循環(huán)泵的入口端相連。
6.如權(quán)利要求4所述的飽和蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述二級(jí)旋風(fēng)分離器葉片連接在靠近二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁一側(cè)的一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁上。
7.如權(quán)利要求4所述的飽和蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述二級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁為圓筒形，其倒扣在所述一級(jí)旋風(fēng)分離器桶壁的外圍，其底部延伸至水面的下方且位于支架的上方；其底部位于水面上方的桶壁上具有多個(gè)孔隙。
8.如權(quán)利要求1所述的飽和蒸汽發(fā)生器，其特征在于，還包括補(bǔ)水裝置，所述補(bǔ)水裝置與所述汽水分離器相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及飽和水蒸汽裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種飽和蒸汽發(fā)生器。該飽和蒸汽發(fā)生器包括反應(yīng)堆主回路壓力殼以及串聯(lián)連接的高效換熱器和汽水分離器；高效換熱器置于所述反應(yīng)堆主回路壓力殼的內(nèi)部；汽水分離器置于所述反應(yīng)堆主回路壓力殼的外部。本發(fā)明提供的適用于緊湊型一體化核反應(yīng)堆的飽和蒸汽發(fā)生器，該蒸汽發(fā)生器裝置不僅能提供高干度的飽和水蒸汽，而且作業(yè)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊，特別適用于緊湊型小型核反應(yīng)堆的應(yīng)用及推廣。
文檔編號(hào)F22B1/02GK102563590SQ20101061510
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者孫艷飛, 張亞軍, 張作義, 王大中, 解衡, 賈海軍, 陳明輝 申請(qǐng)人:清華大學(xué)