[发明专利]气冷堆蒸汽发生器高温蒸汽连接管的结构布置

说明书

技术领域

本发明涉及热力工程技术领域，特别是涉及一种气冷堆蒸汽发生器结构布置。

背景技术

蒸汽发生器主蒸汽连接管束处于蒸汽发生器的最高温度区，与热气导管正对，所处的环境条件最为苛刻，是蒸汽发生器结构设计中最为复杂的部件。在蒸汽发生器主连接管束的设计中，主要考虑的因素包括：

1)主蒸汽连接管束所处的环境温度最高，相应的换热管的管壁温度也很高。当正常运行时，主蒸汽换热管束会产生很大的膨胀量。由于蒸汽发生器壳体的温度较低，且强度很高，这样就会在主蒸汽连接管上因管束的热膨胀产生很大的热应力。因此，在主蒸汽连接管的设计时需要考虑换热管的热膨胀问题。

2)主蒸汽连接管束管壁的温度很高，换热管束会发生蠕变现象，需要对换热管束进行疲劳-蠕变分析。由于在高温条件下，材料的持久强度会大幅的降低，为了能确保换热管束的疲劳-蠕变分析能够通过，需采取一些有效的措施，如对连接管束进行包裹等，以降低换热管束的热应力和换热管束的管壁温度等。

3)主蒸汽管束正对热气导管，热气导管中高温氦气的流速高达60m/s，很容易产生换热管束的流致振动。为了防止换热管束出现流致振动现象，要求连接管束必须有很高的刚度，即需要对管束进行必要的支撑。应指明的是，这一要求与第1条的要求相互矛盾。在实际的连接管的布置中，主要是寻求一个合理的折中方案，达到同时满足流致振动与热膨胀的要求。

4)主蒸汽连接管束的内侧为水蒸气，流速较大，对应的沿承阻尼和局部阻尼较大。为了保证每根换热管出口蒸汽的温度满足均匀性的要求，要求连接管束的总压降应应相差不多，即主蒸汽连接管的长度相差不大。

5)为了保证蒸汽发生器的换热管束将来能够进行在役检查的要求，在布置连接管束时要求连接管束的弯曲直径不小于300mm。

6)主蒸汽连接管束的数目很多，所处的空间位置有限。以HTR-PM蒸汽发生器主蒸汽连接管为例，每个蒸汽发生器共有665根主蒸汽连接管，所处的空间大小为直径2.5m高2.5m的圆柱形空间，这为连接管束的布置和安装带来很大的困难。

7)蒸汽发生器的轴线与主蒸汽管板的主线成90度，使得不同位置处的主蒸汽连接管的形状和尺寸均有不同，这为连接管的加工带来很大困难。

由于存在以上这些技术难点与困难，需要在HTR-PM(20万千万高温气冷堆示范电站)蒸汽发生器连接管设计的基础上，设计一种具有新的主蒸汽连接管布置方案的蒸汽发生器，可以在解决技术难题的同时，大幅降低连接管束加工、制造与安装的难度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是现有主蒸汽连接管束(如20万千瓦高温气冷堆示范电站)布置中遇到的技术难题，涉及到的技术难点主要包括背景技术中列出的7条内容。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种气冷堆蒸汽发生器高温蒸汽连接管的结构布置，包括：

保温层结构，形成一个一次侧介质流动的高温空间，并将蒸汽发生器中的低温区与高温区隔开；

热气导管，为高温一次介质的流动通道，将一次高温介质从反应堆堆芯导入到蒸汽发生器中；

换热管束，用于隔离一次侧与二次侧介质，并承受两侧的压差，通过换热管束的管壁发生一次侧介质与二次侧介质之间的换热；

主蒸汽联箱，将不同换热管的二次侧介质汇集在一起并通过热套袖结构与蒸汽发生器壳体相连；

主蒸汽连接管束，将所述换热管束与主蒸汽联箱连接起来，同时起到热补偿作用；以及

热屏蔽筒，与保温层结构之间形成一个死气区，为所述主蒸汽连接管束的布置提供空间，以把主蒸汽连接管束的热膨胀问题和流致振动问题进行分离。

优选地，不同蒸汽连接管的长度一致。

优选地，所述主蒸汽联箱的顶部为平面或球面。

优选地，所述换热管束中的流动介质是但不限于：高温蒸汽或氦气。

优选地，所述换热管束的布置方式包括但不限于：大盘管方式、小盘管方式或中盘管方式。

优选地，所述主蒸汽连接管束能够根据实际安装的难易程度，在中间增加对接焊缝。

优选地，所述保温层结构采用板式的保温层结构。

优选地，所述保温层结构的筒体与顶盖之间能够打开，二者之间能够通过螺栓连接或其他方式连接。

优选地，所述主蒸汽连接管束的弯曲直径不小于300mm。

(三)有益效果