RU2383814C1 - Steam generator - Google Patents

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering and can be used in steam generators exploiting liquid-metal heat carriers. Proposed steam generator comprises housing with heat exchange fluid inlet and outlet branch pipes, bundle of U-like heat exchange pipes with their ends fixed in manifolds, and perforated sheet to distribute steam generation from evaporation surface. Note here that "cold" manifold with fixed ends of tube bundles is located relative to "hot" manifold to allow uniform distribution of steam over evaporation surface via increasing heat exchange surface area of aforesaid "cold".

EFFECT: uniform distribution of stem load over evaporation surface.

1 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве вертикального парогенератора паропроизводящей ядерной энергетической установки (ЯЭУ) большой единичной мощности.The invention relates to heat transfer technology and is intended for use as a vertical steam generator of a steam generating nuclear power plant (NPP) of large unit power.

Известен однопоточный трубчатый змеевик, преимущественно для конвективной камеры трубчатой печи, содержащий ряды прямых труб, расположенных в шахматном порядке и соединенных на концах отводами с углом загиба 180° причем крайние трубы каждого ряда снабжены дополнительными отводами, оси которых расположены в плоскости ряда, а угол их загиба определен из соответствующего математического выражения [а.с. СССР 1386637].A single-threaded tubular coil is known, mainly for the convective chamber of a tubular furnace, containing rows of straight pipes arranged in a checkerboard pattern and connected at the ends by bends with a bend angle of 180 °, and the outer pipes of each row are equipped with additional bends, the axes of which are located in the row plane, and their angle the bend is determined from the corresponding mathematical expression [a.s. USSR 1386637].

Недостатком этого технического решения является ухудшение процесса теплообмена между греющей и нагреваемой жидкостями при увеличении глубины компоновки трубного пучка из-за увеличения теплогидравлических сопротивлений потоку движущегося теплоносителя и, как следствие, уменьшение ресурса надежной работы конструкции, так как большая величина температурного напора между входом и выходом теплоносителя приводит к очень существенным повреждениям в местах контакта металла труб и их опорных конструкций.The disadvantage of this technical solution is the deterioration of the heat transfer process between heating and heated fluids with an increase in the depth of the tube bundle due to an increase in thermo-hydraulic resistance to the flow of the moving coolant and, as a consequence, a decrease in the resource of reliable operation of the structure, since the large temperature head between the inlet and outlet of the coolant leads to very significant damage at the contact points of the metal pipes and their supporting structures.

Известен кожухотрубный теплообменник с пучком винтообразно закрученных труб фасонного профиля, выполненным закрученным относительно его продольной оси с уменьшающимся по радиусу пучка относительным шагом закрутки и прямыми концами труб, имеющих длину, равную диаметру входных и выходных патрубков с образованием в кожухе коллекторов для среды межтрубного пространства и пористость, большую пористости закрученной части пучка [а.с. СССР 937954].A shell-and-tube heat exchanger is known with a bundle of screw-shaped tubes of shaped profile, made twisted relative to its longitudinal axis, with a relative twist of radius decreasing along the bundle radius and with straight pipe ends having a length equal to the diameter of the inlet and outlet nozzles with the formation of collectors for the annulus and porosity in the jacket , greater porosity of the swirling part of the beam [and.with. USSR 937954].

Недостатком этого технического решения является относительно невысокая интенсивность теплообмена между греющей и нагреваемой жидкостями в конструкции теплообменника в целом и, как следствие, невысокие значения величин выходного паросодержания при использовании его в качестве вертикального парогенератора, например в составе сепаратора-пароперегревателя (СПП) высокого давления паропроизводящей ЯЭУ большой единичной мощности.The disadvantage of this technical solution is the relatively low intensity of heat transfer between the heating and heated fluids in the design of the heat exchanger as a whole and, as a result, the low values of the output steam content when used as a vertical steam generator, for example, as part of a high pressure separator-superheater (SPP) of a steam generating nuclear power plant large unit capacity.

Технический результат предлагаемого изобретения - достижение высокой степени эффективности теплообмена за счет компоновки теплообменной поверхности, увеличение ресурса надежной работы конструкции парогенератора при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого им объема.The technical result of the invention is the achievement of a high degree of heat transfer efficiency due to the layout of the heat exchange surface, an increase in the resource of reliable operation of the steam generator design at high specific heat voltages of the volume occupied by it.

Указанный технический результат достигается в парогенераторе, содержащем корпус с патрубками входа и выхода теплообменивающихся жидкостей, пучок теплообменных U-образных труб, концы которых укреплены в коллекторах, перфорированный лист для распределения генерации пара с поверхности испарения, тем, что "холодный" коллектор с укрепленными концами пучка теплообменных U-образных труб расположен относительно "горячего" так, что равномерное распределение процесса парообразования по поверхности испарения достигается путем увеличения поверхности теплообмена "холодного" участка пучка теплообменных U-образных труб.The specified technical result is achieved in a steam generator containing a housing with inlets and outlets of heat-exchanging fluids, a bundle of heat-exchanging U-shaped pipes, the ends of which are fixed in the collectors, a perforated sheet for distributing steam generation from the evaporation surface, so that a "cold" collector with reinforced ends the beam of heat-exchange U-shaped pipes is relatively “hot” so that a uniform distribution of the process of vaporization on the evaporation surface is achieved by increasing the heat exchange properties of the “cold” section of the bundle of heat-exchanging U-shaped pipes.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен продольный разрез парогенератора.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows a longitudinal section of a steam generator.

Парогенератор содержит корпус 0, пучок теплообменных U-образных труб 1, концы которых укреплены в "горячем" 2 и "холодном" 3 коллекторах, перфорированный лист 4 для распределения сгенерированного трубным пучком пара, причем пучок U-образных труб 1 помещен в обечайку 5, нижнее сечение которой открыто для входа нагреваемой жидкости. "Холодный" коллектор 3 расположен ниже "горячего", тем самым тепловая нагрузка трубного пучка 1 по высоте "горячего" коллектора на нагреваемую жидкость уравнивается с тепловой нагрузкой на нагреваемую жидкость по высоте "холодного" коллектора, при этом достигается равномерная загрузка зеркала испарения относительно перфорированного листа 4.The steam generator comprises a housing 0, a bundle of heat-exchanging U-shaped tubes 1, the ends of which are fixed in the “hot” 2 and “cold” 3 collectors, a perforated sheet 4 for distributing the steam generated by the tube bundle, the bundle of U-shaped tubes 1 being placed in the shell 5, the lower section of which is open for the entrance of the heated fluid. The “cold” collector 3 is located below the “hot” one, thereby the thermal load of the tube bundle 1 along the height of the “hot” collector on the heated fluid is equalized with the thermal load on the heated fluid along the height of the “cold” collector, thus achieving uniform loading of the evaporation mirror relative to the perforated sheet 4.

Парогенератор работает следующим образом.The steam generator operates as follows.

Теплоноситель поступает через входной "горячий" коллектор 2 в полости пучка U-образных теплообменных труб 1, на всей длине которых обеспечивается теплосъем нагреваемой жидкостью, поступающей через проходное сечение обечайки 5, снизу вверх, в соответствии с режимом эксплуатации парогенератора. Выход теплоносителя осуществляется через "холодный" коллектор 3, а сгенерированный пар, минуя перфорированный лист 4, выполняющий функцию равномерной генерации пара с пучка U-образных труб 1 и равномерную загрузку сепарационных устройств, расположенных выше перфорированного листа 4, для получения сухого насыщенного пара для потребителя.The coolant enters through the input "hot" collector 2 in the cavity of the bundle of U-shaped heat transfer tubes 1, the entire length of which is provided by the heat removal of the heated fluid coming through the passage through the shell 5, from the bottom up, in accordance with the operating mode of the steam generator. The heat carrier exit through the “cold” collector 3, and the generated steam, bypassing the perforated sheet 4, which performs the function of uniformly generating steam from the beam of U-shaped pipes 1 and uniformly loading the separation devices located above the perforated sheet 4, to obtain dry saturated steam for the consumer .

Применение конструкции вертикального парогенератора с трубным пучком предлагаемого вида для выработки сухого насыщенного пара большой величины паропроизводительности позволит равномерно распределить тепловые потоки теплоносителя и паровую нагрузку по поверхности испарения, а также исключить возникновение межкристаллитных трещин в коллекторе выхода теплоносителя, обеспечить эксплуатационную надежность в номинальном режиме в промежутке времени профилактического ремонта.The use of the design of a vertical steam generator with a tube bundle of the proposed type for generating dry saturated steam of large steam capacity will evenly distribute the heat flux of the heat carrier and the steam load on the evaporation surface, as well as eliminate the occurrence of intercrystalline cracks in the collector of the coolant outlet, and ensure operational reliability in the nominal mode in the time interval preventive repair.

Claims (1)

Парогенератор, содержащий корпус с патрубками входа и выхода теплообменивающихся жидкостей, пучок теплообменных U-образных труб, концы которых укреплены в коллекторах, перфорированный лист для распределения генерации пара с поверхности испарения, отличающийся тем, что "холодный" коллектор с укрепленными концами пучка теплообменных U-образных труб расположен относительно "горячего" так, что равномерное распределение процесса парообразования по поверхности испарения достигается путем увеличения поверхности теплообмена "холодного" участка пучка теплообменных U-образных труб. A steam generator comprising a housing with inlets and outlets of heat-exchanging fluids, a bundle of heat-exchanging U-shaped tubes, the ends of which are fixed in the collectors, a perforated sheet for distributing the generation of steam from the evaporation surface, characterized in that a “cold” collector with reinforced ends of the bundle of heat-exchanging U- of shaped pipes is located relatively "hot" so that a uniform distribution of the process of vaporization on the evaporation surface is achieved by increasing the heat exchange surface of the "cold" TCA bundle U-shaped heat exchange tubes.

Images