[发明专利]一种高效紧凑式蒸汽发生装置

说明书

本发明涉及核电站换热技术领域，具体涉及一种高效紧凑式蒸汽发生装置。本装置包括一体设置于壳体内的用于进行换热产生蒸汽的换热部和用于蒸汽汽水分离的分离部，换热部包括由换热管束螺旋上升缠绕形成的管式换热芯体和套设在换热芯体外侧的夹套结构，分离部包括汽水分离结构和供给二次侧给水的壳程给水结构。本装置与现有核电站蒸汽发生器相比，一方面采用缠绕状换热芯体，与常用U型管式换热芯体相比，单位体积换热面积显著增加且换热效率明显提高，整体结构尺寸减小，金属材料重量显著下降；另一方面管程可通过多股热流体，实现电厂不同股热流体对给水同时加热，充分利用电站余热。

技术领域

本发明属于核电站换热技术领域，具体是涉及一种高效紧凑式蒸汽发生装置。

背景技术

核电具有清洁高效、安全稳定、经济性好等特点，是一种可以承担电网基本负荷的优质清洁能源。核电站利用核反应堆中核裂变所释放的能量进行发电。目前，第三代压水堆核电技术具有堆芯功率大、安全等级高、服役寿命长的特点，是国内主流，也是最具国际竞争力的先进核电技术。蒸汽发生器作为压水堆核电站的关键设备之一，通过换热管把一次侧的反应堆冷却剂携带的堆芯热量传递给二次侧的给水，并产生蒸汽供汽轮机组发电。国内大、中型压水堆核电厂的蒸汽发生器 ，如大亚湾核电站、岭澳核电站的55／19Ｂ型ＳＧ、秦山二期核电厂的60Ｆ型ＳＧ、福清核电站5号机组的ＺＨ-65型ＳＧ等均采用U型管式换热结构，该结构为常规列管式换热器，冷热侧流体非纯逆流换热，换热效率不高，造成所需设备投资大，所占安装空间大，存在能源、资源浪费问题；且该换热器无法实现多股流体同时对给水进行加热，不能联合利用核电站的不同股热源；另外，U型管式换热器由于自身结构特点，导致其抗振能力不强，尤其是尾部防振结构效果不佳且阻力性能不好。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高效紧凑式蒸汽发生装置。

本发明采用了以下技术方案：

一种高效紧凑式蒸汽发生装置，包括用于进行换热产生蒸汽的换热部和用于蒸汽汽水分离的分离部，换热部和分离部是设置在壳体内的一体结构；

所述换热部包括由换热管束螺旋上升缠绕形成的管式换热芯体和套设在所述换热芯体外侧的夹套结构，所述夹套结构的直径小于所述壳体的内直径且夹套结构的轮廓与所述壳体相适配，所述夹套结构的顶部为封闭状，底部设有开口；所述换热芯体的一端与至少一个管程进口管箱连接并自管程进口管箱通入热流体，另一端与至少一个管程出口管箱连接，热流体流经换热芯体后由管程出口管箱流出。

优选的，所述壳体为非等径壳体，所述夹套结构为适应壳体轮廓的变截面夹套结构，所述非等径壳体自上而下包括大直径段、过渡段和小直径段，所述过渡段连接大直径段和小直径段；所述大直径段内部是由壳体、封头和夹套结构顶部端板形成的分离腔，所述分离部设置在所述分离腔内，所述换热部由所述分离腔向壳体的小直径段延伸，所述封头的顶部开设有供蒸汽流出的壳程出口；

所述分离腔内还设置有通入二次侧给水的壳程给水结构，所述壳程给水结构由进口直管段和环形分布管段组成，所述环形分布管段下部开设有与所述夹套结构和壳体间形成的环形间隙相适配的给水孔，所述给水孔便于二次侧给水进入所述环形间隙，二次侧给水经由该环形间隙自下而上进入所述夹套结构。

优选的，所述换热芯体是由换热管束紧密缠绕在中部支撑杆的周侧而形成的沿径向排布的内外层状换热结构，每束换热管束紧密缠绕构成换热芯体径向排布的一层，且所述换热结构的相邻层的缠绕方向相反；每个管程进口管箱连接至少一束换热管束构成一个换热管束集合，与同一个管程进口管箱相连的换热管束集合在所述换热结构上沿径向相邻排布，每个换热管束集合对应连接一个管程出口管箱。

优选的，每个所述换热管束集合包含的换热管束数量由对应的管程进口管箱所连接热源的热流体流量大小进行配置，每个所述换热管束包含的换热管数量由通过该换热管束的热流体流量和在中部支撑杆上的缠绕半径、缠绕角度共同确定。

优选的，所述热流体中至少一股设置为一次侧冷却剂。