專利名稱：包括改進的給水裝置的蒸汽發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種蒸汽發(fā)生器，尤其涉及一種高壓水核反應堆的蒸汽發(fā)生器，這種蒸汽發(fā)生器包括一改進的給水裝置。
蒸汽發(fā)生器，例如高壓水冷卻核反應堆的蒸汽發(fā)生器，包括一圓筒形的外殼，該外殼垂直于核反應堆的構筑物設置，就是說，外殼的軸線是垂直的。
高壓水核反應堆的蒸汽發(fā)生器使得進給的水被加熱，并通過與高壓水的熱交換將其變成蒸汽，高壓水冷卻核反應堆并流過熱交換管組。管組設置于圓筒形套筒的內部，而且圓筒形套筒與外殼同軸。
管組在其一端固定于管板內，以使其在第一端向蒸汽發(fā)生器之水箱的第一部分開口；其另一端固定于蒸汽發(fā)生器之水箱的第二部分上。蒸汽發(fā)生器的水箱使高壓水從核反應堆容器被分配，并使流過熱交換管的高壓水被回收，而回收的高壓水又被送回核反應堆容器；其中在核反應堆的容器內設置有包括燃料元件的芯體。
蒸汽發(fā)生器的給水被導入外殼內，并就熱交換管組的入口部分言朝向管組和套筒的底部依設定路線前進。進給的水于是從底部向上流入套筒內，與熱交換管的外表面接觸，從而加熱、蒸發(fā)并以朝向蒸汽發(fā)生器之外殼頂部的蒸汽結束。在蒸汽發(fā)生器頂部被回收的蒸汽被送至反應堆的渦輪機。
進給的水一般被導入一環(huán)形空間的頂部，該環(huán)形空間形成于管組的套筒與外殼之間或形成于管組的套筒與一裙板之間，該裙板限定一個與管組一端聯(lián)通的流動空間，管組的一端包括管組之冷卻支管的端部，就是說，一旦管組的一端被用來加熱進給的水并將進給的水變成蒸汽，那么就通過該管組的支管將反應堆中被冷卻的水排出。
借助于由裙板限定的進給空間，進給的水可通過與套筒接觸并與管組之支管接觸的流動被預熱，這些支管通過一垂直的隔板與熱支管隔開，該垂直的隔板橫穿過管組部分高度上的直徑。
無論怎樣，導入蒸汽發(fā)生器外殼的給水沿一環(huán)形空間從頂部到底部流動，其中該環(huán)形空間垂直地沿軸向定位直到靠近管組的套筒之底部。
為實現(xiàn)蒸汽發(fā)生器的高效率和滿意的運行條件，進給的水流必需沿蒸汽發(fā)生器的環(huán)形進給空間之周邊方向分配。
為此，有人提出將一圓環(huán)形的總管垂直設置于蒸汽發(fā)生器之外殼內，并與環(huán)形給水空間的上部成一直線。該總管被連接到穿過蒸汽發(fā)生器之外殼的進水管上，而且該總管包括進給水流的分配和導向裝置，這些裝置沿環(huán)形給水空間的周邊方向分布。進給水流的分配與導向裝置可包括倒J形的管，其垂直的直支管被固定于總管上，其環(huán)路朝環(huán)形進給空間向下指向。沿周邊方向的分配和通過每個J形管的流速可實現(xiàn)進給水流沿環(huán)形空間的周邊方向滿意的分配。但是，這種裝置存在以下缺陷水流以高速從J形管排出，高速的水流干涉了朝向環(huán)形進給空間前進的水流。
還有人提出適用于具有預熱功能的蒸汽發(fā)生器的給水裝置包括一節(jié)熱器，該節(jié)熱器包括一給水導向裙板，該裙板與管組的冷卻支管之端部聯(lián)通。這樣，圓筒形的裙板與套筒一起形成一環(huán)形空間，該環(huán)形空間環(huán)繞蒸汽發(fā)生器的套筒沿一小于180°的圓弧延伸。于是，總管包括環(huán)繞套筒沿小于180°的圓弧延伸的環(huán)形空間的一部分，并且垂直方向與環(huán)形進給空間的上部一致。由于排出總管的進給水流也用J形管分配，因此這種裝置與總管包括完全環(huán)繞套筒的完整圓環(huán)形外殼之裝置具有相同的缺陷。還有人提出J形管可沿垂直方向在環(huán)形給水空間內延伸。但這種裝置還是不能完全解決干涉的問題，并且由于J形管之出口支管的長度，使蒸汽發(fā)生器的機械設計更加復雜。
法國專利FR-2,700,383(EP-0,607,071)提出給水支管可以溢流管的形式被制成，其中溢流管包括一環(huán)形的溝槽截面，該環(huán)形空間頂部開口，或者與在環(huán)形空間上部向下定位的給水導向板組合，使溝槽的截面為一開口環(huán)形空間的一部分。進給的水通過一進給管被導入總管，該進給管穿過蒸汽發(fā)生器的外殼并向總管開口。進給的水注入溝槽形截面的總管，并達到溢流管邊緣的液面水平，進給的水在溢流管的邊緣流入由導向板限定的流動空間。溢流管在一定程度上沿環(huán)形空間的周邊分配進給的水流，但是很難精確地斷定這種分配與溢流管的進給條件之間到底存在一種什么樣的函數(shù)關系。
包括溢流管的裝置之另一缺陷在于當溢流管受到水錘型的高機械應力時或在假設給水管破裂的突發(fā)情況下，不容易確定溢流管是否足夠堅固。因此，就需要設計出一種構造分配裝置的部件，其中分配裝置極其堅固并由非常厚的板材制成。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種蒸汽發(fā)生器，該蒸汽發(fā)生器包括一軸線垂直設置的圓筒形外殼；固定于圓筒形套筒內的一組熱交換管，該套筒同軸地設置于外殼內以與外殼或與導向裙板一起限定一個環(huán)形空間，其中裙板與外殼同軸，從蒸汽發(fā)生器進給的水可在環(huán)形空間內沿軸線流動；及一位于環(huán)形空間軸線上端的給水裝置，該給水裝置包括一沿至少部分環(huán)形空間之周邊設置的環(huán)形總管，至少一個穿過外殼的用于總管的進給管，和一用于將進給的水朝向環(huán)形空間向下導向的裝置，這種給水裝置用嚴格設計的周邊分配及可使其承受給水清洗的機械結構為橫向空間提供了良好的可控進給。
為此，環(huán)形總管設置有一上壁，沿總管的周邊方向分布有許多穿過上壁的流動開口；及一進給水流的導向裝置，該裝置包括一外殼，外殼沿至少部分總管設置，以與總管一起限定一個水能流動的空間；至少一個導向壁，該導向壁從外殼向下延伸，和許多徑向定向的隔板，這些隔板將水流空間沿支管的周邊方向分隔成多個相鄰的部分。
為易于理解本發(fā)明，結合附圖，參照實例對根據(jù)本發(fā)明之蒸汽發(fā)生器的一個實施例進行說明，附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明之蒸汽發(fā)生器在垂直平面上的正視的局部剖視圖；圖2為圖1中沿蒸汽發(fā)生器之水平面內的剖面線2-2的剖視圖的一半；
圖3為沿圖2之剖面線3-3的剖視圖；圖4為沿圖2之剖面線4-4的剖視圖；圖5為沿圖2之剖面線5-5的剖視圖；圖6為沿圖2之剖面線6-6的剖視圖；圖7為沿圖6之剖面線7-7的剖視圖。
圖1示出了一個用于高壓水核反應堆的蒸汽發(fā)生器，該蒸汽發(fā)生器總的由附圖標記1表示。
蒸汽發(fā)生器1包括一圓筒形的外殼2，該外殼包括一具有第一直徑的下部和具有第二直徑的上部，其中第二直徑大于第一直徑，外殼的這兩個部分通過一錐臺形的殼體2a連接在一起。
當蒸汽發(fā)生器用于核反應堆構筑物內時，蒸汽發(fā)生器垂直設置，就是說，外殼2的軸線是垂直的。
蒸汽發(fā)生器1包括一組熱交換管3，設置于圓筒形套筒4的內部，而套筒同軸地設置于蒸汽發(fā)生器之外殼2的內部。
管組3包括倒U形的彎管，彎管的支管端部固定于與外殼2成一體的管板5上。
在管板5之下穿過管組3設置有一半球形的水箱6，水箱6包括兩個隔室6a和6b，隔室6a和6b被一隔板隔開。
用于冷卻反應堆及源于包括核反應堆之芯體的容器的高壓水被導入隔室6a，并被分配到管組3的支管內，支管向隔室6a開口，這些支管組成了管組3的熱管。
冷卻反應堆的高壓水流過管組到達水箱的隔室6b，其中管組3的冷管在水箱內開口。流過管組3的冷卻水被送回核反應堆的容器。
介于管組的熱管與冷管之下部間的隔板7垂直設置于管組之間，并且其底部沿穿過管板直徑的方向固定到管板5上。
在同軸設置的蒸汽發(fā)生器之套筒4和外殼2之間沿周邊方向設置有給水導向裙板8，該裙板8以約180°的圓筒形部分的形式設置。導向裙板8的上部8a朝頂部向外擴張，并具有錐臺形的截面。
裙板8的底端與管板5的上表面接觸。
在套筒4與為蒸汽發(fā)生器的進給水流導向的裙板8之間設置有一環(huán)形空間9，蒸汽發(fā)生器的給水可在該環(huán)形空間內流動。進給的水可在其中沿軸線方向流動的環(huán)形空間9在其底部被管板5所封閉。
套筒4的下端設置于管板5上表面之上的某一高度上，從而使進給的水可在其中流動的空間9與包括管組3之冷管下端的那部分套筒4聯(lián)通，該部分由垂直的管板7所限定。
介于裙板8之錐臺部分8a與套筒4之間的環(huán)形空間9的上部設置有一給水導入及分配裝置10，該給水導入及分配裝置10導入蒸汽發(fā)生器的進給水流并將進給水流沿環(huán)繞部分套筒4的環(huán)形空間9之周邊方向分配。
下面將對根據(jù)本發(fā)明之用于導入進給水流并分配進給水流的給水導入及分配裝置10進行說明。
導入環(huán)形空間9上部的進給水流從頂部沿垂直方向向下流動，就是說沿蒸汽發(fā)生器的軸向流動，直到到達構成環(huán)形空間9下端的管板5之上表面為止。進給的水流接著進入套筒4，以與管組3的冷管之下端部分接觸。當進給的水流流過環(huán)形空間并與冷管之端部接觸時，進給的水流就會被預熱，其中在冷管內流動著反應堆的冷卻水，冷卻水接著被收集在水箱的隔室6b內。
到達隔板7上邊緣的蒸汽發(fā)生器的進給水流與管組3的熱管接觸，其中高壓冷卻水從反應堆容器流向管組。與熱管及冷管上部的接觸進一步加熱進給水流，進給水流在熱交換管組內上升，同時水流被加熱并轉化為蒸汽。
由與管組接觸被加熱的進給水流形成的蒸汽從管組的上端離開套筒，并進入蒸汽發(fā)生器之外殼2的大直徑的上部，蒸汽發(fā)生器的大直徑部分設置有蒸汽分離器和干燥器。
烘干的蒸汽被輸送到通過一管子與核反應堆相連接的渦輪機內，其中管子被連接到噴嘴11上，噴嘴11構成蒸汽發(fā)生器之外殼2的上部。
用于給水導入及分配裝置10必須沿環(huán)形空間9的周邊良好地分配進給水流。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明之給水導入及分配裝置10，該裝置主要包括一總管12，一用于將進給的水導入總管12的導管13和由兩部分組成的部件14，其中總管12為沿略小于180°的弧延伸的圓環(huán)形；部件14用于將進給的水向下朝環(huán)形空間9導向，環(huán)形空間9設置于裙板8與蒸汽發(fā)生器的套筒4之間。
一方面，將進給水流的入口導管13連接到穿過蒸汽發(fā)生器外殼的噴嘴15上，另一方面將導管13連接到部分圓環(huán)形的總管12之中部16?？偣?2包括一大直徑的環(huán)形導管部分，該導管部分在錐臺形裙板8的部分8a之上方由支架17將其固定在蒸汽發(fā)生器之外殼2的內表面上。
部分圓環(huán)形的總管12包括朝向其管壁頂部的開口18，這些開口的中心在一圓上，該圓與蒸汽發(fā)生器的軸線對中，蒸汽發(fā)生器的軸線與外殼2、套筒4及總管12的軸線共線。通常情況下，這些連續(xù)的開口18彼此間以恒定的距離隔開，以允許進給的水流沿部分圓環(huán)形的總管12之周邊方向均勻分配，其中這些連續(xù)的開口之橫截面可能不同。
當然，可根據(jù)水流沿總管和環(huán)形空間的周邊方向的所需分配，設置開口18，開口的大小和分布應適合于所需進給水流的具體分配。即使在需要均勻的分配時，這也是適用的。
從圖3和4中可看到由兩部分組成的給水導向裝置14的各部分都包括一外壁14a，該外壁包括部分圓環(huán)形的部分和一從圓環(huán)形部分向下延伸的錐臺形部分，其中部分圓環(huán)形的橫截面大致與四分之一圓的截面相當，錐臺形部分平行于裙板8的錐臺部分8a。導向裝置14還包括一圓筒形的內部14b，該部分正對導向裝置之外壁14a下部的錐臺部分設置。兩個部分14a和14b被固定于總管12上。穿過圓環(huán)形總管12之上壁的開口18向流水空間20開放，流水空間20形成于總管12的表面與導向裝置之圓環(huán)形部分14a之間，而導向裝置沿總管12之管壁設置。
導向裝置14相對總管12及蒸汽發(fā)生器同軸設置。形成于兩個圓環(huán)表面的平行部分之間的流動空間20是管形和環(huán)形的。該空間20向給水出口空間開放，給水出口空間設置于外錐臺部分14a與導向裝置14的內圓筒部分14b之間。流體出口空間本身與蒸汽發(fā)生器的環(huán)形進給空間9一致垂直地開口。
從圖2和4可看到導向裝置14的兩個部分各被徑向板19a、19b、19c及19d分別劃分為幾個連續(xù)的部分(在圖2和4中示出的三個部分26a、26b和26c)。
板19b和19c為介于導向裝置兩個連續(xù)部分之間的隔板，而板19a和19d為靠近導向裝置14端部的板。導向裝置14的兩個部分相對總管12的進給導管13對稱設置并以相同的方式形成。
從圖4中可看到隔板19c具有與導向裝置之進給水流和出口空間的截面相同的形狀。
從圖5中可看到總管12的進給導管13被連接到總管的中部16，并在低于總管上部的位置上向包括開口18的總管開放，以向總管12供水。從圖2中可看到兩個過濾裝置21a和21b設置于總管的中部，并分別位于連接進給導管13之區(qū)域的兩側。兩個過濾裝置21a和21b以相同的方式被制成，這樣就可僅對在圖5、6和7中示出的過濾裝置21b進行說明。
過濾裝置在開口區(qū)域被固定于總管12的上部，其中開口區(qū)域在圓環(huán)形總管的管壁上切出，其形狀對應于圓筒與總管的圓環(huán)形表面的相交處的形狀。過濾裝置21b包括一支承結構，該支承結構由圓筒形板23組成，板23包括一周邊凸緣22，該凸緣22支承在圓環(huán)形總管12上，從而使其與穿過圓環(huán)形總管管壁的開口同軸。
過濾裝置的過濾元件包括一平直的網狀薄板24，該薄板24在設置支承結構之圓筒形壁23的開口處固定于總管12的外殼內。固定過濾元件之平直薄板24的裝置包括一半圓形的導軌，該導軌固定于圓環(huán)形壁的內表面上；和一圓形輪廓的封口塞25，該封口塞上設置有一徑向的狹槽，該狹槽與薄板24的上邊緣接合。該封口塞25設置有一周邊凸緣，以使其通過螺紋連接到支承部件的周邊凸緣22上。此外，封口塞25的形狀使其能夠充滿支承部件的圓筒形板壁23的內部容積，以防止在支承部件的頂部存在死區(qū)。過濾薄板24具有一半圓形的端部，其形狀和大小對應于圓環(huán)12的半個橫截面。
當過濾裝置21b位于圓環(huán)上部的通孔處時，過濾薄板24穿入圓環(huán)內，以使其完全占據(jù)圓環(huán)的橫截面，這可從圖5和6中看到。
這樣，從進給導管13導入并進入總管12中部16的進給水流必須在充滿總管的兩個分配部分之前通過過濾裝置21a和21b的過濾板24，其中兩個分配部分分別設置于中部16的兩側。從而，使進給的水流被過濾，以包含在進給水流中的移動體被攔截在總管的中央入口空間內，而且移動體也不能被帶入總管的兩個分配部分或進入蒸汽發(fā)生器的環(huán)形進給空間9內。
充滿圓環(huán)形總管之兩個分配部分的進給水流通過總管12的上部開口18進入流動空間20，接著流入位于流動空間20之延長部分上的出口空間，其中兩個分配部分分別設置于中部16的兩側。這樣，進給的水流就可向下被導向蒸汽發(fā)生器的環(huán)形進給空間9。
根據(jù)本發(fā)明的裝置可實現(xiàn)進給水流沿蒸汽發(fā)生器之環(huán)形進給空間的周邊方向上的最佳分配，并可實現(xiàn)在進給裝置出口處渦流非常有限的流動，進給裝置出口處的渦流是由于水流通過開口被分配及存在隔開的導向裝置而產生的，其中開口在總管的頂部穿過總管的圓環(huán)形外殼。
另外，由封閉的圓環(huán)形殼體制成的總管之強度要大于以溝槽形式存在的溢流管之強度。
這樣，就可避免在蒸汽發(fā)生器的環(huán)形空間內的進給裝置出口處形成渦流。
圓環(huán)形總管內的水流通孔以下述方式制成如果蒸汽發(fā)生器的液面下降，可避免圓環(huán)形總管脫水，因為液面的下降將會在圓環(huán)形總管的上部形成蒸汽的積聚。當進給裝置在關閉一段時間后重新啟動時，這樣形成的蒸汽是具有破壞性的。
將導向裝置設計成由隔板隔開的連續(xù)部分形式使得導向裝置更易于制造。徑向隔板的存在可沿周邊方向形成連續(xù)的進給水流，并對改善流動的穩(wěn)定性起作用。獨立部分的設置可保持各個組成部分出口處相同的流速分布，同時保持排出總管之開口處相同的流速分布。
構成過濾元件24的網格之大小可這樣選擇使網格能夠擋住大于預定尺寸的移動物體。作為最佳實施例，該預定的尺寸應小于隔離蒸汽發(fā)生器之管組的距離，以防止產生于次級回路的移動物體夾持在管組之間損壞管組。
為改善網格的過濾能力，可在網格的上游表面設置金屬網，即在正對進給水流入口的網格表面上覆蓋金屬網。
設置于總管之中央進給區(qū)域兩側的兩個過濾網的使用具有以下優(yōu)點每個過濾網恰好各過濾供給蒸汽發(fā)生器的進給水流流速的一半，與僅使用一個過濾網的情況相比，降低了壓力損失。另外，過濾元件設置于蒸汽發(fā)生器內的事實使支承部件22、23和封閉過濾元件的封口塞25在低壓下工作，所以任何可能產生于凸緣的輕微泄漏都不會產生嚴重的后果，因為泄漏的進給水流接著直接落入蒸汽發(fā)生器的環(huán)形進給空間。
本發(fā)明不只局限于上述的實施例。
因此，可以想到蒸汽發(fā)生器之給水裝置的形狀可以是與上述形狀不同。
具體地說，總管可具有與上述不同的形狀和結構。
對于具有上述這種預熱功能的蒸汽發(fā)生器，總管可具有部分圓環(huán)的形狀，而對于未采用預熱功能的蒸汽發(fā)生器而言，總管可以是一個沿整個周邊設置于蒸汽發(fā)生器進給空間之上的完整圓環(huán)。
總管內進給水流出口的設置和大小也可與上述的情況不同。
導向裝置也可采用與上述形式不同的形式，而且可被制成整體部件或制成幾個連續(xù)的部分。類似地，徑向隔板沿導向裝置之周邊方向的分布也可以是任意的。
本發(fā)明適用于任何具有環(huán)形空間和給水裝置的蒸汽發(fā)生器，其中進給的水流可在環(huán)形空間內流動，給水裝置設置于環(huán)形空間的軸線上端。
權利要求
1.一種蒸汽發(fā)生器，包括一圓筒形的外殼(2)，該外殼的軸線垂直設置；一組熱交換管(3)，固定于圓筒形的套筒(4)內，該套筒同軸設置于外殼(2)內，以與外殼(2)或與外殼同軸的導向裙板(8)形成一個環(huán)形空間(9)，在該環(huán)形空間內蒸汽發(fā)生器(1)的給水可沿軸向流動；和一設置于環(huán)形空間(9)之軸向上端的給水裝置(10)，該給水裝置包括一圓環(huán)形的總管(12)，至少一個用于導管(12)的進給導管(13)及通過外殼(2)和用于將給水向下導向環(huán)形空間(9)的裝置(14)，其中所述的總管沿環(huán)形空間的至少部分周邊設置，其特征在于所說的環(huán)形總管(12)設置有一上壁，沿總管(12)的周邊上分布著許多穿過該上壁的流動開口(18)，而且給水導向裝置(14)包括一沿至少部分總管(12)設置的殼體(14a)，以與總管一起形成一個可流水的空間(20)；至少一個從殼體(14a)向下延伸的導向板和多個徑向定位的隔板(19a,19b,19c,19d)，這些隔板將流水空間(20)沿總管(12)的周邊方向劃分成彼此相鄰的多個部分(14a,14b,14c,14d)。
2.根據(jù)權利要求1所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于給水導向裝置(14)還包括一圓筒形壁(14b)，該壁正對導向板朝向蒸汽發(fā)生器的內部，從殼體(14a)向下延伸。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的預熱蒸汽發(fā)生器，其特征在于還包括一用于給水導向的裙板(8)，該裙板與外殼(2)及蒸汽發(fā)生器的套筒(4)同軸，并設置于外殼(2)與套筒(4)之間，在套筒(4)的部分周邊上與套筒(4)形成一個進給水流可流動的環(huán)形空間(9)，總管(12)包括部分圓環(huán)，該圓環(huán)設置于進給水流可流動的環(huán)形空間之上。
4.根據(jù)權利要求3所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于所說的環(huán)形空間(9)、總管(12)及給水導向裝置(14)沿一略小于180°的圓弧延伸。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于用于總管(12)的進給導管(13)被固定于總管的中部(16)，以將進給的水流導入總管(12)的中部(16)，接著進給的水流通過總管(12)的兩個水流分配部分被分配，其中水流分配部分分別設置于中部(16)的兩側。
6.根據(jù)權利要求5所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于兩個過濾裝置(21a,21b)設置于總管(12)的中部(16)，兩個過濾裝置分別設置于進給導管(13)與總管(12)中部(16)相交區(qū)域的兩側。
全文摘要
蒸汽發(fā)生器,包括圓筒形的外殼(2),套筒(4)與外殼同軸設置,一進給水流可流動的空間(9)設置于套筒(4)與外殼(2)或裙板(8,8a)之間。一給水裝置(10)包括一圓環(huán)形導管(12),其上壁設置有多個流動開口(18),沿總管(12)的周邊方向分布。一進給導管(13)在導管內開口,而將進給的水流朝向環(huán)形流動空間(9)向下導向的裝置(14)圍繞總管(12)設置。徑向隔板(19a,19b,19c,19d)在流水空間內橫向設置,其中流水空間形成于總管(12)與導向裝置(14)之間。
文檔編號F22B1/02GK1234586SQ99105288
公開日1999年11月10日 申請日期1999年4月30日 優(yōu)先權日1998年5月4日
發(fā)明者吉勒·達格, 蓋伊·德方丹·勒魯梅因, 丹尼爾·德斯特雷 申請人:法瑪通公司