[发明专利]一种U型双壁传热管直流蒸汽发生器

说明书

本发明具体涉及一种U型双壁传热管直流蒸汽发生器，包括蒸汽封头、蒸汽管板、蒸汽接管、管束、管束支撑部件和筒体(1)，所述蒸汽封头下端与蒸汽管板上端连接，所述蒸汽封头上连接蒸汽接管，所述蒸汽管板下端与筒体(1)连接形成管束容纳空间(4)，所述管束容纳空间(4)内设置管束，所述管束由若干U形双壁传热管(2)盘制而成，所述U形双壁传热管(2)之间由管束支撑部件支撑，所述管束的管端与蒸汽管板连接，所述筒体(1)设有壳程进口窗(3)。本发明的U型双壁传热管直流蒸汽发生器，具有很高的安全性和可靠性。

技术领域

本发明涉及双壁管换热设备技术领域，特别是涉及一种适用于液态金属反应堆的U型双壁传热管直流蒸汽发生器。

背景技术

超临界二氧化碳布雷顿循环具有效率高、介质成本低、结构紧凑型高、易于小型化等优点，尤其是适合在中高温度区间运行；因此比较适合用于以液态金属为冷却剂的第四代反应堆动力系统，如铅铋快堆等铅基快堆、钠冷快堆等。

近些年来，关于钠-SCO2以及铅铋-SCO2、铅-SCO2动力系统的研究也越来越多。液态金属反应堆一般采用池式反应堆结构，蒸汽发生器一般位于堆池内。由于SCO2侧运行压力较高，而液态金属侧一般在低压或者常压下运行，因此对于蒸汽发生器可靠性要求极高，否则一旦高压CO2泄露至堆池内，将会对堆内构件以及设备造成破坏,严重时甚至造成堆容器破坏，导致放射性物质泄漏。

目前用于SCO2循环系统的蒸汽发生器主要是紧凑型印刷电路板式蒸汽发生器，该蒸汽发生器结构紧凑，单位体积内传热面积较大，可以有效实现SCO2的高效传热需要，但不能有效解决承压边界的完整性，其相关密封界面的焊缝等在高温、腐蚀等条件下也存在失效风险。

发明内容

基于此，有必要针对现有液态金属反应堆的蒸汽发生器传热管破损容易导致的运行危险和事故的问题，提供一种U型双壁传热管直流蒸汽发生器，该U型双壁传热管直流蒸汽发生器具有很高的安全性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种U型双壁传热管直流蒸汽发生器，包括蒸汽封头、蒸汽管板、蒸汽接管、管束、管束支撑部件和筒体；所述蒸汽封头下端与蒸汽管板上端连接，所述蒸汽封头上连接蒸汽接管，所述蒸汽管板下端与筒体连接形成管束容纳空间，所述管束容纳空间内设置管束，所述管束由若干U型双壁传热管盘制而成，所述U形双壁传热管之间由管束支撑部件支撑，所述管束的管端与蒸汽管板连接，所述筒体设有壳程进口窗。

本发明的U型双壁传热管直流蒸汽发生器与传统的U型单壁传热管直流蒸汽发生器结构相似，都是由筒体、封头、管束、管板、接管和管束支撑结构等构建蒸汽发生器两侧介质的流道。本发明的U型双壁传热管直流蒸汽发生器与传统的U型单壁传热管直流蒸汽发生器的主要区别在于：一是本发明的U型双壁传热管直流蒸汽发生器采用U型双壁传热管作为主要传热单元，提高了蒸汽发生器的可靠性；二是本发明的U型双壁传热管直流蒸汽发生器安装于液态金属反应堆容器内，蒸汽发生器的筒体壳程无进出口接管，而是根据需要在筒体壳程对应位置设置进出口窗。

在其中一个实施例中，所述蒸汽管板为单管板，所述蒸汽管板包括管板，所述U形双壁传热管的内管和外管均与管板焊接连接。

在其中一个实施例中，所述蒸汽管板为双管板，所述蒸汽管板包括上管板和下管板，所述U形双壁传热管的内管与上管板焊接连接，所述U形双壁传热管的外管与下管板焊接连接；所述上管板和下管板之间形成惰性气体容纳腔室，所述惰性气体容纳腔室内充注惰性气体；所述充注压力小于U形双壁传热管的内管介质压力，所述充注压力大于U形双壁传热管的外管介质压力；所述U形双壁传热管的内管和外管破损泄露均可以及时通过监测惰性气体容纳腔室压力发现，如果惰性气体容纳腔室压力降低，则是U形双壁传热管的外管泄露；如果惰性气体容纳腔室压力升高，则是U形双壁传热管的内管泄露。

进一步地，所述蒸汽接管包括蒸汽进口接管和蒸汽出口接管。