[发明专利]一种用于直流蒸汽发生器的节流组件

说明书

技术领域

本发明涉及热力工程技术领域，特别是涉及一种用于直流蒸汽发生器的节流组件。

背景技术

对于发电的热力循环系统，为了提高整个系统的发电效率，通常的措施是提高工质的温度和压力。相应地也设计和制造了大量的直流蒸汽发生器。尤其是在核能发电领域，蒸汽发生器已经成一个主要的关键设备。

在直流蒸汽发生器的设计中，除了进行换热设计以及结构设计外，还需考虑换热介质的流动特性。一般情况下，换热管的内侧为被加热的蒸发介质，如水等；管外为提供热量的加热介质，可以是气体也可以是高温高压液体。在换热管内流动的介质，依次会经历液相、汽液两相和汽相区。由于这三个区的介质的流动阻力特性不一致，会造成流体介质流量发生偏移或震荡的现象，即出现汽液两相不稳定流动的现象，进而影响蒸汽发生器的安全可靠运行。为了防止换热管内侧介质出现汽液两相流动的不稳定性。目前最为常用的两种方法就是：在换热管的入口端加装节流组件，或者在换热管的蒸发段加装一个混合联箱。在换热管的蒸发段加装混合联箱，可以将介质液相的流动特性与介质汽相的流动特性解耦，以防出现流动的不稳定性。这种处理方式在火电的直流蒸汽发生器中较常见。对于那些由于结构限制，不能在中间设置联箱的蒸汽发生器，最为方便的措施就是在换热管的入口端加装节流装置。这种情况在气冷堆和高温气冷堆的直流蒸汽发生器中较为常见。以英国的Hartpool和Heysham气冷堆蒸汽发生器为例，直接在换热管的入口段加装了一个固定的节流孔板。这种安装方式存在的最大问题就是节流阻力不能进行调整，无法保证每根换热管的换热介质流量与换热量相匹配，进而会造成每根换热管的出口处介质的温差增大，使得蒸汽发生器不能满功率运行。为了提高蒸发器的换热功率，就必须重新更换相应的节流孔板，不但周期长，成本高，而且很难做到理想的要求。这一缺陷直接影响到了后续气冷堆的正常运行。

不同于英国气冷堆，德国的THTR-300钍高温气冷堆采用了加装调节阀和节流孔板的措施，来引入相应的阻力环节以防止出现汽液两相流动的不稳定性，同时起到调节流量的作用。为了能够使结构尽可能的简单，THTR-300的蒸发器给水管进行了并管，即2根给水管合并成一根主给水管，然后再穿出蒸汽发生器壳体，并在壳体外安装一个调节阀。在主给水管分成两个分给水管的入口处，加装了一个节流孔板，用于调节不同换热管之间的压降差。这种结构非常复杂，尤其是对于换热管数目较多的蒸汽发生器，很难采用这种结构方式。

目前，清华大学正在进行HTR-PM（20万千瓦级高温气冷堆示范电站）蒸汽发生器的设计。基于以上的背景，清华大学设计了一种新型的蒸汽发生器节流组件，可以很好地解决节流组件的安装与调整问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何实现蒸汽发生器节流组件的安装，并达到如下的技术要求：

1）节流组件的结构简单，便于装卸和进行压降标定；

2）节流组件在换热管发生断管时，能够起到限流作用；

3）当某一根换热管堵管后，只需进行简单的操作，便可实现换热量与换热介质流量的匹配调整。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于直流蒸汽发生器的节流组件，其包括：

第一部分节流组件，用来防止出现汽液两相流动不稳定性。在蒸汽发生器运行的整个期间，不进行拆除，其节流阻尼系数保持不变。同时，该部分节流组件的孔板孔径设计，至少有一个孔径小于或等于限流直径，以便在发生断管事故时的起到限流作用；

第二部分节流组件，为额外引入的一个阻力环节，其主要作用是在换热管发生堵管后进行流量调节。

其中，所述的第一部分节流组件与换热管之间采用密封螺纹加点焊的连接方式。

在进行第一部分节流组件的具体结构设计时，可具体根据换热管内径、节流压降、节流孔板的孔径等之间的关系将节流组件设计成多级节流孔板或者单级节流孔板。通过断管事故的安全分析，确定一个限流孔径。使得第一分部节流组件中至少有一个节流孔板的内径小于或等于限流孔径；而对于单级节流孔板，要求节流孔板的孔径小于限流孔径。

其中对于多级节流孔板，可以采用采用焊接或者其他的合适的连接方式连为一体。例如，多级节流孔板的每级之间通过焊接或者螺纹连接加焊接进行连接；所述多级孔板连接成为一个整体之后，各节流孔板的开孔的中心可以在同一条直线上，也可以不在同一条直线上。此外，节流孔径最小的节流孔板优选也不设置在所述换热管中流体的最下游，以防该孔板后较强的漩涡对所述换热管产生严重的冲蚀。