核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板及其蒸汽发生器的制作方法

本实用新型属于压水堆核电站技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板及其蒸汽发生器。

背景技术：

压水堆核电站目前普遍采用立式、倒U形传热管的自然循环型蒸汽发生器。U形传热管是蒸汽发生器(SG)的关键零部件，U形传热管数量大，壁厚较薄、直段长度较长，在其外侧流体的冲刷作用下容易振动，进而引起U形传热管高周疲劳破坏，因此需要在U形传热管的直段上使用支撑板对其进行有效支撑，保证其在蒸汽发生器运行寿期内具有较低的振动水平，因振动导致的磨损可以接受。同时还需要保证U形传热管外流体有效的换热，防止孔隙内发生蒸干现象，减少U形传热管应力腐蚀、泥渣沉积等。

现有压水堆核电站普遍采用的U形传热管支撑板中，在支撑板中心管廊区域开设圆孔便于U形传热管外流体自然循环。但这种支撑板难以紧凑布置，流体流通面积和孔桥结构连续性不足，容易造成蒸汽发生器运行过程中U形传热管外流体流动阻力增加，降低了蒸汽发生器的循环倍率。并且，结构连续性不足容易导致应力集中和结构疲劳损坏。此外，现有的技术方案由于没有考虑到在役检查时支撑板冲洗的需求，蒸汽发生器运行后沉积在支撑板上泥渣无法有效冲洗去除，容易导致U形传热管局部蒸干现象，支撑板和U形传热管容易发生应力腐蚀破坏。

有鉴于此，确有必要提供一种核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板及其蒸汽发生器，使得U形传热管布置紧凑，有较大换热流体流通通道，避免U形传热管蒸干现象的发生。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板及其蒸汽发生器，使得U形传热管布置紧凑，有较大换热流体流通通道，避免U形传热管蒸干现象的发生。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板，包括板体，所述板体上开设有若干贯穿板体的三叶梅花孔，相邻两个三叶梅花孔之间形成孔桥，三叶梅花孔包括凸台边、侧边和顶边，U形传热管插入三叶梅花孔后凸台边对U形传热管的管壁进行支承，三叶梅花孔的侧边和顶边与U形传热管的管壁围成U形传热管外侧换热流体通道，所述板体的中部形成有管廊区，管廊区开设有通孔，所述三叶梅花孔设置在管廊区的两侧，其中，所述三叶梅花孔中心的连线与其对应侧边的夹角为α，且0<α≤13o。

作为本实用新型核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板的一种改进，所述三叶梅花孔中心的连线与其对应侧边的夹角为α，5o≤α≤13o。

作为本实用新型核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板的一种改进，相邻两个所述三叶梅花孔的节距P与U形传热管外径D的比值P/D为1.2～1.5。

作为本实用新型核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板的一种改进，所述板体的厚度为25～35mm。

作为本实用新型核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板的一种改进，所述通孔为方孔。

作为本实用新型核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板的一种改进，所述通孔为圆孔和方孔。

作为本实用新型核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板的一种改进，所述顶边为圆弧形，所述顶边的圆弧中心与U形传热管管孔的中心同心，且所述凸台边、侧边和顶边之间通过圆弧过渡。

作为本实用新型核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板的一种改进，所述三叶梅花孔呈正三角形均匀布置在板体上。

为了实现上述目的，本实用新型还提供了一种蒸汽发生器，包括：U形传热管和支撑板，所述支撑板为上述所述的核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板。

相对于现有技术，本实用新型核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板及其蒸汽发生器具有以下有益技术效果：

1)通过三叶梅花孔结构形式设计和布置，使得U形传热管布置紧凑，相同的面积上可以布置下更多的U形传热管，进而可以减小设备整体尺寸与造价；

2)三叶梅花孔有较大的换热流体流通面积，避免U形传热管发生蒸干现象；

3)通过对三叶梅花孔孔桥特殊倾角结构处理，使得支撑板结构连续性好，并保证了最薄弱处的强度，减少了支撑板孔桥结构应力集中和结构疲劳损坏；

4)通过在支撑板中间管廊区域开孔，可以使支撑板上运行产生的泥渣在维修过程中使用泥渣冲洗设备进行冲洗，避免过量的泥渣沉积对蒸汽发生器性能和U形传热管安全产生不利影响，提高了蒸汽发生器的热工水力性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板、蒸汽发生器及其有益技术效果进行详细说明，其中：

图1为本实用新型核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板的梅花孔排列结构示意图。

图2为本实用新型核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板的梅花孔放大示意图。

图3为本实用新型蒸汽发生器的结构示意图。

图4为本实用新型蒸汽发生器A-A截面图。

图5为图4椭圆A的放大示意图。

图6为本实用新型蒸汽发生器B-B截面图。

图7为图6椭圆B的放大示意图。

附图标注：

10-板体；12-三叶梅花孔；120-凸台边；122-侧边；124-顶边；14-孔桥；16-U形传热管；18-换热流体通道；19-管廊区；190-通孔；1902-圆孔；1900-方孔；1-蒸汽发生器；2-支撑板；3-支撑板；40-检查孔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。

请参阅图1至图7所示，本实用新型核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板包括板体10，板体10上开设有若干贯穿板体10的三叶梅花孔12，相邻两个三叶梅花孔12之间形成孔桥14，三叶梅花孔12包括凸台边120、侧边122和顶边124，U形传热管16插入三叶梅花孔12后凸台边120对U形传热管16的管壁进行支承，三叶梅花孔12的侧边122和顶边124与U形传热管16的管壁围成U形传热管16外侧换热流体通道18，板体10的中部形成有管廊区19，管廊区开设有通孔190，三叶梅花孔12设置在管廊区19的两侧，其中，三叶梅花孔12中心的连线与其对应侧边122的夹角为α，且0<α≤13o。

板体10采用马氏体型不锈钢材料，有较好的耐腐蚀性能，板体10的厚度为25～35mm。

三叶梅花孔12呈正三角形均匀布置在板体10上，相邻两个三叶梅花孔12的节距P与U形传热管16外径D的比值P/D为1.2～1.5，保证U形传热管16能够紧凑布置，在相同的面积上可以布置下更多的U形传热管16，可减小设备的尺寸。三叶梅花孔12的凸台边120与U形传热管16的管壁之间有微小间隙，在核电站运行中对U形传热管16提供支承作用，防止U形传热管16在三叶梅花孔12内产生大幅振动。三叶梅花孔12的侧边122和顶边124与U形传热管16的外壁围成换热流体通道18，供U形传热管16的外侧进行换热。

顶边124为圆弧形，顶边124的圆弧中心与U形传热管16管孔的中心同心，且凸台边120、侧边122和顶边124之间通过圆弧过渡。

相邻两个三叶梅花孔12之间形成孔桥14，为了保证其强度，孔桥14的倾角(三叶梅花孔12中心的连线与其对应侧边的夹角)α为0<α≤13o，优选为

5^o<α≤13^o，在图示实施方式中，倾角α为13^o。

请参阅图3至图5所示，为本实用新型支撑板的第一种实施方式，标注为支撑板2，支撑板2的板体10中部的管廊区19开设有多个通孔190，通孔190为方孔，方孔位于支撑板2的中轴线上，方孔的长度大于方孔的宽度，优选长度大于3倍宽度，方孔的宽度小于管廊区19的宽度，三叶梅花孔12并排设置在方孔的两侧。方孔的尺寸满足在蒸汽发生器进行维修期间，允许泥渣冲洗设备通过方孔到达各层支撑板2，进而对支撑板2上运行中产生的泥渣进行冲洗。

请参阅图3、图6和图7所示，为本实用新型支撑板的第二种实施方式，标注为支撑板3，支撑板3的板体10中部的管廊区19也开设有多个通孔190，通孔190为方孔1900和圆孔1902，方孔1900有规则的均匀设置在管廊区19的中心线上，圆孔1902的规格一致，方孔1900和多个圆孔1902间隔设置，并排设置的多个圆孔1902的宽度与方孔1900的宽度大体相当，并小于管廊区19的宽度，方孔1900的长度和宽度相差不大，其宽度与图5所示方孔的宽度基本一致，三叶梅花孔12并排设置在多个圆孔1902和方孔1900的两侧。通过在管廊区19上设置方孔1900和圆孔1902，可强迫U形传热管16外侧的水进入相邻U形传热管16的间隙区域，增加阻力，使蒸汽发生器内循环的水往管廊区19以外的地方流，并防止水流直接从管廊区19流走，进而影响U形传热管16换热。方孔1900和圆孔1902的尺寸可根据实际情况进行调整。

压水堆核电站反应堆堆芯产生的热量将反应堆压力容器中的水加热，加热后的高温水流入U形传热管16内，U形传热管16内的高温水通过传热将U形传热管16外侧的水加热，产生蒸汽推动汽轮机发电。由于U形传热管16外侧的水流以及蒸汽流的冲击作用，U形传热管16将在运行中产生振动，因此需要在U形传热管16直管段上设置若干块带有通孔190的支撑板(2和/或3)以限制U形传热管16在运行过程中的振动。

因此，本实用新型设置了一种蒸汽发生器1，在其上部安装有一块支撑板3，在支撑板3的下方安装有若干块支撑板2，U形传热管16的直管段分别插入支撑板3和第支撑板2中的三叶梅花孔12中。

通过将U形传热管16依次插入支撑板3和2上的三叶梅花孔12中，支撑板3和支撑板2上的梅花孔12将会在核电站运行过程中对U形传热管16进行有效支撑并保证良好的传热。同时通过支撑板2上的方孔，在蒸汽发生器1进行维修期间，允许泥渣冲洗设备从检查孔40进入，通过管廊区19的方孔到达各层支撑板2，进而对支撑板2上运行中产生的泥渣进行冲洗。由于最上面的支撑板3在管廊区19上设置方孔1900和圆孔1902，可强迫U形传热管16外侧的水进入相邻U形传热管16的间隙区域，增加阻力，使蒸汽发生器1内循环的水往管廊区19以外的地方流，防止水流直接从管廊区19流走，以免影响U形传热管16换热，提高了蒸汽发生器1的换热性能。

相对于现有技术，本实用新型核电厂蒸汽发生器U形传热管用支撑板及其蒸汽发生器具有以下有益技术效果：

1)通过三叶梅花孔结构形式设计和布置，使得U形传热管布置紧凑，相同的面积上可以布置下更多的U形传热管，进而可以减小设备整体尺寸与造价；

2)三叶梅花孔有较大的换热流体流通面积，避免U形传热管发生蒸干现象；

3)通过对三叶梅花孔中心线与侧边的合理倾角设置，使得支撑板结构连续性好，并保证了最薄弱处的强度，减少了支撑板孔桥结构应力集中和结构疲劳损坏；

4)通过在支撑板中间管廊区域开孔，可以使支撑板上运行产生的泥渣在维修过程中使用泥渣冲洗设备进行冲洗，避免过量的泥渣沉积对蒸汽发生器性能和U形传热管安全产生不利影响，提高了蒸汽发生器的热工水力性能。

根据上述原理，本实用新型还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。