蒸汽发生器以及在蒸汽发生器内抗振地固定换热器管的方法
【专利说明】
[0001]背景
技术领域
[0002]本发明总体上涉及蒸汽发生器，具体地涉及包含抗振棒的蒸汽发生器。本发明还涉及在蒸汽发生器中利用多个抗振棒抗振地固定换热器管的方法。
[0003]背景信息
[0004]具有管束的换热器通常用于压水核反应堆系统。蒸汽发生器大致上包括竖直定向的壳体、由包含在弯部汇合的两个竖直组件的管所形成的管束、用于在与弯部相对的端部处支撑管的管板、与管板和半球形下封头配合从而在管束的一端形成一次流体入口集管并在管束的另一端形成一次流体出口集管的隔板。一次流体入口喷嘴与一次流体入口集管流体连通，一次流体出口喷嘴与一次流体出口集管流体连通。蒸汽发生器的二次侧包括被设置在管束和壳体之间以形成由外侧的壳体和内侧的围筒构成的环形腔的围筒，以及被设置在管束的弯部上方的给水环。
[0005]已被通过反应堆堆芯的循环加热的一次流体经一次流体入口喷嘴进入蒸汽发生器。一次流体离开一次流体入口喷嘴，被引导通过一次流体入口集管，通过管束的内侧，离开一次流体出口集管，通过一次流体出口喷嘴到达反应堆冷却剂栗，用于再循环。同时，给水通过给水喷嘴被引入蒸汽发生器二次侧，该给水喷嘴被连接到在蒸汽发生器内侧的给水环。进入蒸汽发生器后，给水与从定位在管束上方的汽水分离器返回的水(被称为再循环流)混合。被称为下降管流的该混合物被向下引导通过壳体和围筒之间的环形腔，直到环形腔底部附近的管板使所述水流改变方向，以与换热器管外侧呈换热关系地向上流过围筒的内侧为止。在水正以与管束换热的关系循环的同时，热量从换热器管中的一次流体被传递给包围管的水，这导致管外侧的一部分水转变成蒸汽。然后汽-水混合物上升并被引导通过用于将蒸汽夹带的水分分离出来的多个汽水分离器，然后水蒸气离开蒸汽发生器并典型地被循环通过涡轮发电机，从而以公知的方式产生电能。
[0006]主要包括管的弯部且位于下封头以下的蒸汽发生器部分通常被称为蒸发器段。在换热器管上方的包含汽水分离器的蒸汽发生器部分通常被称为汽包。给水通过被设置在筒形壳体上部的入口喷嘴进入蒸汽发生器。给水被分散并与被汽水分离器分离出的水混合，然后沿围绕管束的环形腔向下流动。
[0007]管在它的开口端以常规手段进行支撑，因此换热器管的端部被焊接到大致垂直于蒸汽发生器的纵轴线设置的管板。以彼此轴向间隔的关系布置的一系列管支撑板或支撑架沿管的笔直部分设置，从而支撑所述管系的笔直段。关于管束，各式各样的蒸汽发生器采用不同的管配置，例如所述弯部是弧形的或U形的，或者换热器管的每个竖直组件都弯折一个尖角，从而形成相对水平形状的弯曲部。
[0008]被定位在管的弯部内的是多个抗振棒，它们通常被设置在每个管列之间。抗振棒提供支撑，且基本上不与含水的蒸汽流发生干涉。抗振棒意在防止整个管束的各个换热器管发生过分振动，振动能潜在地损坏换热器管。已知的是，管束的弯部更严重地受到振动的影响，并且由于弯曲的构型更难于充分支撑以消除振动。
[0009]发生普通振动的换热器管的典型运动垂直于U形弯部的平面，因此该振动被称为平面外振动。在不常见的条件下，换热器管还经历平面内振动。在这种情况下，指定列中的相邻管能彼此接触，从而导致管的严重损坏。管束的制造和组装是解决上述问题的机械方案的主要障碍。所以，目前的抗振棒组件方案不能明显地限制换热器管的平面内振动。
【发明内容】
[0010]通过本发明满足以上需求和其他需求，其中具有增大的厚度的实心抗振棒被构造为被定位在管束内。
[0011]根据本发明的一个方案，提供一种蒸汽发生器。蒸汽发生器具有一次侧和二次侧，所述一次侧用于使受热流体循环，和所述二次侧用于使由在一次侧中循环的受热流体加热的流体循环。所述蒸汽发生器包括:用于接收受热流体的下封头;将下封头与二次侧隔开的管板;具有沿行和列布置的多根管的管束，所述管束从下封头延伸穿过管板并穿过至少一部分二次侧；以及第一数量的实心抗振棒。所述多根管包括第一管列，所述第一管列包括具有设置在第一平面内的弧形中线的第一管。所述多根管还包括第二管列，所述第一数量的实心抗振棒的每一个均设置在第一管列和第二管列之间。第二管列包括具有设置在第二平面内的弧形中线的第二管，第二平面平行于第一平面，且与第一平面隔开一距离。管的每一个均具有管外径。所述第一数量的实心抗振棒的每一个均具有大致垂直于第一平面和第二平面的厚度。所述第一数量的实心抗振棒的每一个的厚度均大于第一平面和第二平面之间的距离减去管外径的差。
[0012]根据本发明的另一个方案，提供一种在蒸汽发生器内固定管防止振动的方法，所述管被设置在管束内且沿行和列被布置，所述列之间存在管廊。所述方法包括:提供第一管列，第一管列包括具有设置在第一平面内的弧形中线的第一管;提供第一数量的实心抗振棒；以及提供第二管列，所述第一数量的实心抗振棒的每一个均设置在第一管列和第二管列之间，第二管列包括具有设置在第二平面内的弧形中线的第二管，第二平面平行于第一平面，且与第一平面隔开一距离。每根管均具有管外径。所述第一数量的实心抗振棒的每一个均具有大致垂直于第一平面和第二平面的厚度。所述第一数量的实心抗振棒的每一个的厚度均大于第一平面和第二平面之间的距离减去管外径的差。
【附图说明】
[0013]通过结合附图阅读下面的优选实施例的描述能得到对本发明的全面理解，其中:
[0014]图1是竖直管壳式蒸汽发生器的局部切开的透视图；
[0015]图2是具有抗振棒的蒸汽发生器的一部分管束的示意性剖视图；
[0016]图3是根据本发明的一个实施例具有抗振棒的蒸汽发生器的一部分管束的示意性剖视图；
[0017]图4A是图3的管束的多个换热器管的示意性正视图；
[0018]图4B是图4A的换热器管的示意性侧视图；
[0019]图4C是图4A的换热器管的示意性等视图；
[0020]图5是根据本发明的一个替代实施例具有抗振棒的蒸汽发生器的一部分管束的示意性剖视图；
[0021]图6A是根据本发明的再一个实施例具有抗振棒的蒸汽发生器的一部分管束的示意性剖视图；
[0022]图6B是抗振棒被移动后的图6A的管束的示意性剖视图；
[0023]图7是根据本发明的另一个实施例具有抗振棒的蒸汽发生器的一部分管束的示意性剖视图。
【具体实施方式】
[0024]参见附图，图1画出了采用多个换热器管3的蒸汽发生器2，换热器管形成管束4从而提供从一次流体传热以使得二次流体蒸发或沸腾所需要的加热表面。蒸汽发生器2包括容器，容器具有竖直定向的管状壳体部分6和包封上端的顶盖或碟形封头8、以及包封下端的大致半球形的下封头10。下壳体部分6在直径上小于上壳体部分12，截头圆锥形过渡部分14连接上壳体部分和下壳体部分。管板16被附接到下封头10，并具有被设置在管板上以接收换热器管3端部的多个孔18。隔板22被设置在下封头10的中央，从而将下封头10划分成作为管束4的集管的两个隔间24，26。隔间26是一次流体入口隔间并具有与该隔间流体连通的一次流体入口喷嘴27。隔间24是一次流体出口隔间并具有与该隔间流体连通的一次流体出口喷嘴28。因此，进入流体隔间26的一次流体(即反应堆冷却剂)被致使流过管束4并经出口喷嘴28流出。
[0025]管束4被围筒30环绕，这在围筒30与壳体6和围筒与过渡部分14之间形成了环形通道32。围筒30的顶部被包含多个开孔36的下盖板34所覆盖，所述多个开孔与多个上升管38流体连通。旋流叶片40被设置在上升管38内，从而在蒸汽流过该一级离心分离器时，使流过上升管的蒸汽旋转并离心地除去蒸汽中所含的部分水分。在所述一级分离器中被分离出的水返回到下盖板34的顶表面。在流过一级离心分离器后，蒸汽在到达设置在碟形封头8中央的蒸汽出口喷嘴44之前流过二级分离器42。在二级分离器42内从所述蒸汽中被分离出的水返回，在下盖板34的上方与从一级分离器返回的水混合。
[0026]所述蒸汽发生器2的给水入口结构包括具有被称为给水环48的基本水平部分的给水入口喷嘴46和在给水环48上方的排水喷嘴50。通过给水入口喷嘴46供给的给水流过给水环48，通过排水喷嘴50离开，然后与从蒸汽中被分离的水混合，并被再循环。然后，混合物向下流到下盖板34的上方，进入环形下降管通道32。然后，水在围筒30的下部部分处进入管束4，并在换热器管3之间流动且向上流过管束4，在那里它被加热以产生蒸汽。
[0027]如之前所述，管束4具有多个被定位在换热器管3之间的抗振棒(图1中未示出)。图2画出了包含多个换热器管列110，130，150的一部分管束100。被定位在第一换热器管列110和第二换热器管列130之间的是抗振棒120。被定位在第二换热器管列130和第三换热器管列150之间的是抗振棒140。抗振棒120具有厚度122，抗振棒140具有厚度142。如图所示，因为抗振棒120，140是直线形的，所以厚度122，142受到换热器管列110，130，150之间的距离1I的限制。所以，在运行中，抗振棒120，140不会明显地减少换热器管列110，130，150内可能发