CN108518663B - 一种适用于铅铋堆的蒸汽发生器及核设备 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供了一种适用于铅铋堆的蒸汽发生器及核设备，包括蒸汽发生器壳，蒸汽发生器壳的一侧设置有用于容纳主泵的C型开口，蒸汽发生器壳内部的空腔内均匀分布有若干换热管，蒸汽发生器壳内部的空腔从上到下依次为进水室、蒸汽室和换热室，进水室处的蒸汽发生器壳上开有自给水口，蒸汽室处的蒸汽发生器壳上设置有蒸汽出口，换热室上部C型开口处的蒸汽发生器壳上设置有与主泵连通的铅铋液体入口，换热室底部设置有铅铋液体出口。本发明创造可以有效的降低铅铋堆蒸汽发生器运行过程中铅铋液体泄漏进入二回路的可能性，提高铅铋堆蒸汽发生器的安全性，在二回路换热管出现破损的情况下，仍然保证设备的安全。

Description

一种适用于铅铋堆的蒸汽发生器及核设备
技术领域
本发明创造属于核设备技术领域，尤其是涉及一种适用于铅铋堆的蒸汽发生器及核设备。
背景技术
目前现有技术中铅铋堆蒸汽发生器的设计，存在着设计复杂，安全性差，占用空间大的问题。铅铋堆使用的设备要求可靠性高，安全性好，且结构紧凑。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种适用于铅铋堆的蒸汽发生器及核设备，以提供一种能将铅铋堆的一回路热量传递到二回路，并产生过热蒸汽的换热装置。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种适用于铅铋堆的蒸汽发生器，包括蒸汽发生器壳，蒸汽发生器壳的一侧设置有用于容纳主泵的C型开口，蒸汽发生器壳内部的空腔内均匀分布有若干换热管，蒸汽发生器壳内部的空腔从上到下依次为进水室、蒸汽室和换热室，进水室处的蒸汽发生器壳上开有自给水口，蒸汽室处的蒸汽发生器壳上设置有蒸汽出口，换热室上部C型开口处的蒸汽发生器壳上设置有与主泵连通的铅铋液体入口，换热室底部设置有铅铋液体出口。
进一步的，换热管包括从内到外依次设置的内层管、中层管和外层管，内层管的上端与进水室连通，内层管与中层管之间留有用于蒸汽从下向上流动的环腔，此环腔与蒸汽室连通，外层管位于换热室内。
进一步的，内层管的管壁内充满绝热材料。
进一步的，中层管和外层管的中间间隔有一层传热介质。
进一步的，换热管为三层直管结构。
进一步的，蒸汽出口设置在与C型开口相对的蒸汽发生器壳上。
进一步的，蒸汽出口设置在蒸汽室靠近进水室处的蒸汽发生器壳上。
进一步的，铅铋液体入口设置有若干个，铅铋液体入口围绕着C型开口的轴线均匀间隔设置。
一种核设备，包括上述的适用于铅铋堆的蒸汽发生器。
进一步的，所述蒸汽发生器设置有若干个，蒸汽发生器围绕着反应堆均匀分布。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种适用于铅铋堆的蒸汽发生器及核设备具有以下优势：
(1)本发明所述的适用于铅铋堆的蒸汽发生器，提供一种安全可靠的机械装置，可以有效的降低铅铋堆蒸汽发生器运行过程中铅铋液体泄漏进入二回路的可能性，提高铅铋堆蒸汽发生器的安全性，在二回路换热管出现破损的情况下，仍然保证设备的安全；
(2)本发明创造所述的蒸汽发生器的C型开口设计结构保证了蒸汽发生器与主泵连接的空间紧凑性，提高了铅铋反应堆的效率和紧凑性。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述的蒸汽发生器的主视图；
图2为本发明创造实施例所述的蒸汽发生器的俯视图；
图3为本发明创造实施例所述的换热管的剖视图。
附图标记说明：
1、蒸汽发生器壳；2、换热管；3、C型开口；4、进水室；5、自给水口；6、蒸汽室；7、蒸汽出口；8、换热室；801、铅铋液体入口；802、铅铋液体出口；9、内层管；10、外层管；11、中层管；12、绝热材料；13、传热介质。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1、2所示，一种适用于铅铋堆的蒸汽发生器，包括蒸汽发生器壳1，蒸汽发生器壳1的一侧设置有用于容纳主泵的C型开口3，蒸汽发生器壳1俯视图为C型结构。蒸汽发生器壳1内部的空腔内均匀分布有若干换热管2，每个换热管2为一换热单元，每个换热管2为三层直管结构。蒸汽发生器壳1内部的空腔上部为进水室4，进水室4处的蒸汽发生器壳1上开有自给水口5。进水室4下方的蒸汽发生器壳1内部的空腔为蒸汽室6，蒸汽室6处的蒸汽发生器壳1上设置有蒸汽出口7，蒸汽出口7设置在与C型开口3相对的蒸汽发生器壳1上，蒸汽出口7设置在蒸汽室6靠近进水室4处的蒸汽发生器壳1上。
蒸汽室6下方的蒸汽发生器壳1内部的空腔为换热室8，换热室8上部C型开口3处的蒸汽发生器壳1上设置有与主泵连通的铅铋液体入口801，铅铋液体入口801设置有若干个，铅铋液体入口801围绕着C型开口3的轴线均匀间隔设置。换热室8底部设置有若干铅铋液体出口802。
如图3所示，换热管2包括从内到外依次设置的内层管9、中层管11和外层管10，三者同轴心。内层管9的上端与进水室4连通，内层管9内流动的为水，内层管9的管壁内充满绝热材料12。内层管9与中层管11之间留有用于蒸汽从下向上流动的环腔，此环腔与蒸汽室6连通。中层管11和外层管10的上端齐平，中层管11和外层管10的中间间隔着一层传热介质13，一回路的铅铋液体从外层管10与外层管10之间的间隙内从上往下流，将热量传递给水。
由于铅铋堆为池式设计，空间小，对于蒸汽发生器以及主泵的布置空间有较高的要求，需要紧凑布置。如图2所示，本发明创造中将蒸汽发生器壳1设计为C型结构，C型开口3处布置有用于容纳主泵的主泵预留结构，每个铅铋堆的反应堆的堆芯周围均匀分布有若干个本发明创造。这样，一回路的铅铋液体经过主泵，通过预留的铅铋液体入口801，可以直接进入蒸汽发生器内部，避免了设置管道，实现了蒸汽发生器和主泵的紧凑布置。
二回路流道为，水从自给水口5进入，然后流入各个换热单元内层管9内，自上至下流动。流到内层管9底部后，在底部折返，流入换热单元的内层管9与中层管11之间的环腔内，并在向上流动的过程中吸收一回路铅铋液体的热量，变成过热蒸汽，经过蒸汽出口7流出。一回路的流道为，由主泵流出的铅铋液体经过铅铋液体入口801流入蒸汽发生器，并沿着外层管10与外层管10之间的缝隙，贴着换热单元外层管10外表面向下流动，并在此过程中加热二回路的水。最后，换热结束的铅铋液体流经铅铋液体出口802，流出蒸汽发生器，并流回铅铋堆堆芯。
如图3所示，蒸汽发生器采用了多层直管式结构。由于一回路的铅铋液体具有很强的腐蚀性，若采用传统的U型管或者螺旋管换热，一旦铅铋液体腐蚀掉管壁，进入二回路水中，会导致严重的放射性泄漏。本发明创造中，换热管2采用三层直管布置。内层管9本身为包壳结构，其内部充满绝热材料12，这是为了防止二回路的给水在自上至下流动过程中被加热。二回路给水经过内层管9内部自上至下流至内层管9底部后，由于底部的阻挡，开始沿着内层管9与中层管11之间的环腔自下向上流动。同时，高温的一回路铅铋液体沿着换热管2之间的外部空间自上而下流动。一回路铅铋液体和二回路水在此过程中进行换热。中层管11和外层管10中间隔着一层传热介质13。这样，即使在外层管10由于铅铋堆腐蚀出现破损时，二回路水与一回路铅铋液之间仍然隔着换热单元中层管11，避免了一回路放射性液体进入二回路，造成放射性扩散和污染。
本发明创造不仅用于铅铋堆中，还可以用于其它使用金属冷却液的换热场合，比如钠冷快堆，铅冷快堆，小型堆等。使用本设计装置可以提高设备的安全性，同时使得铅铋堆结构紧凑，便于现场安装。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于铅铋堆的蒸汽发生器，其特征在于：包括蒸汽发生器壳(1)，蒸汽发生器壳(1)的一侧设置有用于容纳主泵的C型开口(3)，蒸汽发生器壳(1)内部的空腔内均匀分布有若干换热管(2)，蒸汽发生器壳(1)内部的空腔从上到下依次为进水室(4)、蒸汽室(6)和换热室(8)，进水室(4)处的蒸汽发生器壳(1)上开有自给水口(5)，蒸汽室(6)处的蒸汽发生器壳(1)上设置有蒸汽出口(7)，换热室(8)上部C型开口(3)处的蒸汽发生器壳(1)上设置有与主泵连通的铅铋液体入口(801)，换热室(8)底部设置有铅铋液体出口(802)。
2.根据权利要求1所述的适用于铅铋堆的蒸汽发生器，其特征在于：换热管(2)包括从内到外依次设置的内层管(9)、中层管(11)和外层管(10)，内层管(9)的上端与进水室(4)连通，内层管(9)与中层管(11)之间留有用于蒸汽从下向上流动的环腔，此环腔与蒸汽室(6)连通，外层管(10)位于换热室(8)内。
3.根据权利要求2所述的适用于铅铋堆的蒸汽发生器，其特征在于：内层管(9)的管壁内充满绝热材料(12)。
4.根据权利要求2所述的适用于铅铋堆的蒸汽发生器，其特征在于：中层管(11)和外层管(10)的中间间隔有一层传热介质(13)。
5.根据权利要求1所述的适用于铅铋堆的蒸汽发生器，其特征在于：换热管(2)为三层直管结构。
6.根据权利要求1所述的适用于铅铋堆的蒸汽发生器，其特征在于：蒸汽出口(7)设置在与C型开口(3)相对的蒸汽发生器壳(1)上。
7.根据权利要求6所述的适用于铅铋堆的蒸汽发生器，其特征在于：蒸汽出口(7)设置在蒸汽室(6)靠近进水室(4)处的蒸汽发生器壳(1)上。
8.根据权利要求1至7任一项所述的适用于铅铋堆的蒸汽发生器，其特征在于：铅铋液体入口(801)设置有若干个，铅铋液体入口(801)围绕着C型开口(3)的轴线均匀间隔设置。
9.一种核设备，其特征在于：包括权利要求1至8任一项所述的适用于铅铋堆的蒸汽发生器。
10.根据权利要求9所述的核设备，其特征在于：所述蒸汽发生器设置有若干个，蒸汽发生器围绕着反应堆均匀分布。
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