蒸汽發(fā)生器以及在蒸汽發(fā)生器內(nèi)抗振地固定換熱器管的方法
【專利說明】
[0001]背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明總體上涉及蒸汽發(fā)生器，具體地涉及包含抗振棒的蒸汽發(fā)生器。本發(fā)明還涉及在蒸汽發(fā)生器中利用多個(gè)抗振棒抗振地固定換熱器管的方法。
[0003]背景信息
[0004]具有管束的換熱器通常用于壓水核反應(yīng)堆系統(tǒng)。蒸汽發(fā)生器大致上包括豎直定向的殼體、由包含在彎部匯合的兩個(gè)豎直組件的管所形成的管束、用于在與彎部相對(duì)的端部處支撐管的管板、與管板和半球形下封頭配合從而在管束的一端形成一次流體入口集管并在管束的另一端形成一次流體出口集管的隔板。一次流體入口噴嘴與一次流體入口集管流體連通，一次流體出口噴嘴與一次流體出口集管流體連通。蒸汽發(fā)生器的二次側(cè)包括被設(shè)置在管束和殼體之間以形成由外側(cè)的殼體和內(nèi)側(cè)的圍筒構(gòu)成的環(huán)形腔的圍筒，以及被設(shè)置在管束的彎部上方的給水環(huán)。
[0005]已被通過反應(yīng)堆堆芯的循環(huán)加熱的一次流體經(jīng)一次流體入口噴嘴進(jìn)入蒸汽發(fā)生器。一次流體離開一次流體入口噴嘴，被引導(dǎo)通過一次流體入口集管，通過管束的內(nèi)側(cè)，離開一次流體出口集管，通過一次流體出口噴嘴到達(dá)反應(yīng)堆冷卻劑栗，用于再循環(huán)。同時(shí)，給水通過給水噴嘴被引入蒸汽發(fā)生器二次側(cè)，該給水噴嘴被連接到在蒸汽發(fā)生器內(nèi)側(cè)的給水環(huán)。進(jìn)入蒸汽發(fā)生器后，給水與從定位在管束上方的汽水分離器返回的水(被稱為再循環(huán)流)混合。被稱為下降管流的該混合物被向下引導(dǎo)通過殼體和圍筒之間的環(huán)形腔，直到環(huán)形腔底部附近的管板使所述水流改變方向，以與換熱器管外側(cè)呈換熱關(guān)系地向上流過圍筒的內(nèi)側(cè)為止。在水正以與管束換熱的關(guān)系循環(huán)的同時(shí)，熱量從換熱器管中的一次流體被傳遞給包圍管的水，這導(dǎo)致管外側(cè)的一部分水轉(zhuǎn)變成蒸汽。然后汽-水混合物上升并被引導(dǎo)通過用于將蒸汽夾帶的水分分離出來的多個(gè)汽水分離器，然后水蒸氣離開蒸汽發(fā)生器并典型地被循環(huán)通過渦輪發(fā)電機(jī)，從而以公知的方式產(chǎn)生電能。
[0006]主要包括管的彎部且位于下封頭以下的蒸汽發(fā)生器部分通常被稱為蒸發(fā)器段。在換熱器管上方的包含汽水分離器的蒸汽發(fā)生器部分通常被稱為汽包。給水通過被設(shè)置在筒形殼體上部的入口噴嘴進(jìn)入蒸汽發(fā)生器。給水被分散并與被汽水分離器分離出的水混合，然后沿圍繞管束的環(huán)形腔向下流動(dòng)。
[0007]管在它的開口端以常規(guī)手段進(jìn)行支撐，因此換熱器管的端部被焊接到大致垂直于蒸汽發(fā)生器的縱軸線設(shè)置的管板。以彼此軸向間隔的關(guān)系布置的一系列管支撐板或支撐架沿管的筆直部分設(shè)置，從而支撐所述管系的筆直段。關(guān)于管束，各式各樣的蒸汽發(fā)生器采用不同的管配置，例如所述彎部是弧形的或U形的，或者換熱器管的每個(gè)豎直組件都彎折一個(gè)尖角，從而形成相對(duì)水平形狀的彎曲部。
[0008]被定位在管的彎部?jī)?nèi)的是多個(gè)抗振棒，它們通常被設(shè)置在每個(gè)管列之間?？拐癜籼峁┲?，且基本上不與含水的蒸汽流發(fā)生干涉。抗振棒意在防止整個(gè)管束的各個(gè)換熱器管發(fā)生過分振動(dòng)，振動(dòng)能潛在地?fù)p壞換熱器管。已知的是，管束的彎部更嚴(yán)重地受到振動(dòng)的影響，并且由于彎曲的構(gòu)型更難于充分支撐以消除振動(dòng)。
[0009]發(fā)生普通振動(dòng)的換熱器管的典型運(yùn)動(dòng)垂直于U形彎部的平面，因此該振動(dòng)被稱為平面外振動(dòng)。在不常見的條件下，換熱器管還經(jīng)歷平面內(nèi)振動(dòng)。在這種情況下，指定列中的相鄰管能彼此接觸，從而導(dǎo)致管的嚴(yán)重?fù)p壞。管束的制造和組裝是解決上述問題的機(jī)械方案的主要障礙。所以，目前的抗振棒組件方案不能明顯地限制換熱器管的平面內(nèi)振動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]通過本發(fā)明滿足以上需求和其他需求，其中具有增大的厚度的實(shí)心抗振棒被構(gòu)造為被定位在管束內(nèi)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種蒸汽發(fā)生器。蒸汽發(fā)生器具有一次側(cè)和二次側(cè)，所述一次側(cè)用于使受熱流體循環(huán)，和所述二次側(cè)用于使由在一次側(cè)中循環(huán)的受熱流體加熱的流體循環(huán)。所述蒸汽發(fā)生器包括:用于接收受熱流體的下封頭;將下封頭與二次側(cè)隔開的管板;具有沿行和列布置的多根管的管束，所述管束從下封頭延伸穿過管板并穿過至少一部分二次側(cè)；以及第一數(shù)量的實(shí)心抗振棒。所述多根管包括第一管列，所述第一管列包括具有設(shè)置在第一平面內(nèi)的弧形中線的第一管。所述多根管還包括第二管列，所述第一數(shù)量的實(shí)心抗振棒的每一個(gè)均設(shè)置在第一管列和第二管列之間。第二管列包括具有設(shè)置在第二平面內(nèi)的弧形中線的第二管，第二平面平行于第一平面，且與第一平面隔開一距離。管的每一個(gè)均具有管外徑。所述第一數(shù)量的實(shí)心抗振棒的每一個(gè)均具有大致垂直于第一平面和第二平面的厚度。所述第一數(shù)量的實(shí)心抗振棒的每一個(gè)的厚度均大于第一平面和第二平面之間的距離減去管外徑的差。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方案，提供一種在蒸汽發(fā)生器內(nèi)固定管防止振動(dòng)的方法，所述管被設(shè)置在管束內(nèi)且沿行和列被布置，所述列之間存在管廊。所述方法包括:提供第一管列，第一管列包括具有設(shè)置在第一平面內(nèi)的弧形中線的第一管;提供第一數(shù)量的實(shí)心抗振棒；以及提供第二管列，所述第一數(shù)量的實(shí)心抗振棒的每一個(gè)均設(shè)置在第一管列和第二管列之間，第二管列包括具有設(shè)置在第二平面內(nèi)的弧形中線的第二管，第二平面平行于第一平面，且與第一平面隔開一距離。每根管均具有管外徑。所述第一數(shù)量的實(shí)心抗振棒的每一個(gè)均具有大致垂直于第一平面和第二平面的厚度。所述第一數(shù)量的實(shí)心抗振棒的每一個(gè)的厚度均大于第一平面和第二平面之間的距離減去管外徑的差。
【附圖說明】
[0013]通過結(jié)合附圖閱讀下面的優(yōu)選實(shí)施例的描述能得到對(duì)本發(fā)明的全面理解，其中:
[0014]圖1是豎直管殼式蒸汽發(fā)生器的局部切開的透視圖；
[0015]圖2是具有抗振棒的蒸汽發(fā)生器的一部分管束的示意性剖視圖；
[0016]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例具有抗振棒的蒸汽發(fā)生器的一部分管束的示意性剖視圖；
[0017]圖4A是圖3的管束的多個(gè)換熱器管的示意性正視圖；
[0018]圖4B是圖4A的換熱器管的示意性側(cè)視圖；
[0019]圖4C是圖4A的換熱器管的示意性等視圖；
[0020]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例具有抗振棒的蒸汽發(fā)生器的一部分管束的示意性剖視圖；
[0021]圖6A是根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例具有抗振棒的蒸汽發(fā)生器的一部分管束的示意性剖視圖；
[0022]圖6B是抗振棒被移動(dòng)后的圖6A的管束的示意性剖視圖；
[0023]圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例具有抗振棒的蒸汽發(fā)生器的一部分管束的示意性剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]參見附圖，圖1畫出了采用多個(gè)換熱器管3的蒸汽發(fā)生器2，換熱器管形成管束4從而提供從一次流體傳熱以使得二次流體蒸發(fā)或沸騰所需要的加熱表面。蒸汽發(fā)生器2包括容器，容器具有豎直定向的管狀殼體部分6和包封上端的頂蓋或碟形封頭8、以及包封下端的大致半球形的下封頭10。下殼體部分6在直徑上小于上殼體部分12，截頭圓錐形過渡部分14連接上殼體部分和下殼體部分。管板16被附接到下封頭10，并具有被設(shè)置在管板上以接收換熱器管3端部的多個(gè)孔18。隔板22被設(shè)置在下封頭10的中央，從而將下封頭10劃分成作為管束4的集管的兩個(gè)隔間24，26。隔間26是一次流體入口隔間并具有與該隔間流體連通的一次流體入口噴嘴27。隔間24是一次流體出口隔間并具有與該隔間流體連通的一次流體出口噴嘴28。因此，進(jìn)入流體隔間26的一次流體(即反應(yīng)堆冷卻劑)被致使流過管束4并經(jīng)出口噴嘴28流出。
[0025]管束4被圍筒30環(huán)繞，這在圍筒30與殼體6和圍筒與過渡部分14之間形成了環(huán)形通道32。圍筒30的頂部被包含多個(gè)開孔36的下蓋板34所覆蓋，所述多個(gè)開孔與多個(gè)上升管38流體連通。旋流葉片40被設(shè)置在上升管38內(nèi)，從而在蒸汽流過該一級(jí)離心分離器時(shí)，使流過上升管的蒸汽旋轉(zhuǎn)并離心地除去蒸汽中所含的部分水分。在所述一級(jí)分離器中被分離出的水返回到下蓋板34的頂表面。在流過一級(jí)離心分離器后，蒸汽在到達(dá)設(shè)置在碟形封頭8中央的蒸汽出口噴嘴44之前流過二級(jí)分離器42。在二級(jí)分離器42內(nèi)從所述蒸汽中被分離出的水返回，在下蓋板34的上方與從一級(jí)分離器返回的水混合。
[0026]所述蒸汽發(fā)生器2的給水入口結(jié)構(gòu)包括具有被稱為給水環(huán)48的基本水平部分的給水入口噴嘴46和在給水環(huán)48上方的排水噴嘴50。通過給水入口噴嘴46供給的給水流過給水環(huán)48，通過排水噴嘴50離開，然后與從蒸汽中被分離的水混合，并被再循環(huán)。然后，混合物向下流到下蓋板34的上方，進(jìn)入環(huán)形下降管通道32。然后，水在圍筒30的下部部分處進(jìn)入管束4，并在換熱器管3之間流動(dòng)且向上流過管束4，在那里它被加熱以產(chǎn)生蒸汽。
[0027]如之前所述，管束4具有多個(gè)被定位在換熱器管3之間的抗振棒(圖1中未示出)。圖2畫出了包含多個(gè)換熱器管列110，130，150的一部分管束100。被定位在第一換熱器管列110和第二換熱器管列130之間的是抗振棒120。被定位在第二換熱器管列130和第三換熱器管列150之間的是抗振棒140?？拐癜?20具有厚度122，抗振棒140具有厚度142。如圖所示，因?yàn)榭拐癜?20，140是直線形的，所以厚度122，142受到換熱器管列110，130，150之間的距離1I的限制。所以，在運(yùn)行中，抗振棒120，140不會(huì)明顯地減少換熱器管列110，130，150內(nèi)可能發(fā)