壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器中組合汽-液分離方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器中組合汽-液分離方法及裝置，提供了一種壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器中組合汽-液分離方法，該方法包括以下步驟：(a)流入蒸汽發(fā)生器的主給水在換熱管壁發(fā)生泡核沸騰，由此產(chǎn)生的濕蒸汽進(jìn)入初級(jí)旋流分離器進(jìn)行旋流分離，以將大顆粒液滴從濕蒸汽中分離出來(lái)，得到水相和含微細(xì)液滴的濕蒸汽；(b)將步驟(a)中得到的濕蒸汽通過(guò)微旋流分離器進(jìn)行微旋流分離，以進(jìn)一步脫除其中的微細(xì)液滴，得到濕度≤0.05％的干燥蒸汽；以及(c)初級(jí)旋流分離器和微旋流分離器底流得到的混合相回到蒸汽發(fā)生器二次側(cè)，繼續(xù)通過(guò)換熱管壁發(fā)生泡核沸騰并進(jìn)入初級(jí)旋流分離器進(jìn)行旋流分離，從而形成循環(huán)除濕。
【專利說(shuō)明】壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器中組合汽-液分離方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核電汽-液分離領(lǐng)域，涉及一種高溫高壓濕蒸汽快速高效脫液的方法及裝置，具體涉及一種核電站蒸汽發(fā)生器中通過(guò)U管換熱后的濕蒸汽降低濕度的方法，以及實(shí)施該方法所用的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年工業(yè)的急劇增長(zhǎng)，人類對(duì)電力的需求不斷加大；2012年，我國(guó)年消耗電量已達(dá)5萬(wàn)億千瓦時(shí)。根據(jù)電力專家統(tǒng)計(jì)，全國(guó)用電量與⑶P之間約為1:1.2的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可預(yù)見(jiàn)我國(guó)電力消耗還將在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)以至少不低于5%的速度持續(xù)增長(zhǎng)。作為主要的清潔能源，核電必將成為未來(lái)我國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)。
[0003]核電的發(fā)展，不僅要求體現(xiàn)在機(jī)組的數(shù)量上，也要體現(xiàn)在機(jī)組的效率上。通過(guò)不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和改善裝備性能以提高設(shè)備效率，并優(yōu)選新型高效設(shè)備以努力降低建造成本，是核電發(fā)展過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注和思索的。而全力降低核電站中蒸汽發(fā)生器的出口蒸汽濕度、適當(dāng)減小蒸汽發(fā)生器尺寸并盡量降低除濕能耗，就能達(dá)到降本增效的目的；而通過(guò)優(yōu)化蒸汽發(fā)生器內(nèi)上部的汽-液分離組件就是一條相對(duì)可行且安全的途徑。
[0004]目前第二代壓水堆核電站中的蒸汽發(fā)生器普遍采用旋葉分離器初步除濕，后串聯(lián)折流式波紋板強(qiáng)化除濕方式以脫除主蒸汽中的液滴，確保蒸汽發(fā)生器出口蒸汽濕度滿足(0.25%的設(shè)計(jì)要求，防止水滴對(duì)汽輪機(jī)葉片的沖蝕，并通過(guò)提高蒸汽品質(zhì)以改善其做功能力。第三代AP1000核電技術(shù)仍沿用了傳統(tǒng)的工藝技術(shù)，但通過(guò)將第二代壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器內(nèi)的單鉤波形板干燥器改為雙鉤波形板，并將波形板由雙層布置改為單層布置，并在干燥器結(jié)構(gòu)參數(shù)上做出適當(dāng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了出口蒸汽濕度提高到< 0.1%的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
[0005]隨著國(guó)產(chǎn)化要求的逐漸提升，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高單機(jī)組發(fā)電效率的呼聲逐漸高漲，在進(jìn)一步提高設(shè)備效率的同時(shí)、適當(dāng)降低設(shè)備成本能有效滿足核電發(fā)展的需求。旋葉分離器屬于粗狂型的初級(jí)分離，用以脫除泡核沸騰后含有大量液滴的汽水混合物中的大部分大尺寸液滴；它通過(guò)在分離桶內(nèi)裝配一組固定的螺旋葉片，將流經(jīng)的汽水混合物由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)槁菪€運(yùn)動(dòng)，在離心力作用下使汽水分離，在中心形成汽柱而在筒壁形成環(huán)狀水層；水沿壁面螺旋上升至阻擋器，然后折返流經(jīng)分離筒與外套筒構(gòu)成的疏水通道而進(jìn)入水空間；經(jīng)過(guò)旋葉分離器除濕后的濕蒸汽再次進(jìn)入折流式波紋板進(jìn)一步除濕，折流板利用設(shè)備外形的變化改變濕蒸汽的流動(dòng)軌跡，使得濕蒸汽中的液滴逐步在波紋板上聚集，達(dá)到汽液分離的目的。通過(guò)旋葉分離與折流式波紋板耦合形成的汽-液分離工藝，能基本滿足蒸汽除濕的目的，但也存在單位體積設(shè)備分離效率偏低、分離效率不穩(wěn)定等缺陷，在長(zhǎng)期連續(xù)工況下存在損傷設(shè)備隱患，需采取更為高效和穩(wěn)定的工藝、以及尺寸更小的設(shè)備以改善分離效率和降低設(shè)備成本。因此，核電站蒸汽發(fā)生器內(nèi)主給水在U型管周邊發(fā)生泡核沸騰，大量上升濕蒸汽在更小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高效率的除濕是今后的發(fā)展方向。
[0006]旋流分離工藝以其設(shè)備體積小、分離效率高、能耗低且設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，目前已被廣泛應(yīng)用至石油化工、生物醫(yī)藥、環(huán)保等多領(lǐng)域。作為旋流分離工藝的核心，旋流器的研發(fā)和優(yōu)化設(shè)計(jì)始終受到各行業(yè)的廣泛關(guān)注。目前美國(guó)的School of Mechanical andMaterials Engineering of Washington State University (華盛頓州立大學(xué)機(jī)械和材料工程學(xué)院)等單位設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了 5mm、10mm、15mm、25mm的微型汽-液旋流分離器。采用19mm旋流分離器，3 μ m生物質(zhì)的汽溶膠顆粒分離效率可以達(dá)到95%，2 μ m生物質(zhì)的汽溶膠顆粒分離效率也達(dá)到了 80%以上。但是研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，工業(yè)應(yīng)用還需解決諸多難題。
[0007]我國(guó)在旋流分離工業(yè)應(yīng)用方面也做了很多工作，中國(guó)專利CN200995173Y發(fā)明了一種氣液旋流分離器；中國(guó)專利CN20081020168 6.5公開(kāi)了一種用于加氫裝置中循環(huán)氫脫烴的氣-液分離用旋流器，該旋流器公稱直徑為75mm。在旋流分離設(shè)備結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新正在不斷地拓展旋流分離的應(yīng)用領(lǐng)域，但對(duì)于持續(xù)提高分離效率與降低分離能耗的矛盾，旋流分離技術(shù)的應(yīng)用仍受到技術(shù)上的限制。
[0008]總之，由于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，故至今為止尚無(wú)能適當(dāng)提高除濕效率和降低設(shè)備成本的工藝技術(shù)及設(shè)備，實(shí)屬核電技術(shù)獲得有效改善和提高的可行切入點(diǎn)。因此，本領(lǐng)域迫切需要開(kāi)發(fā)除濕效率高且能有效縮小設(shè)備體積的先進(jìn)工藝及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供了一種新穎的壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器中組合汽-液分離方法及裝置，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供了一種核電站蒸汽發(fā)生器中分離效率更高且所占空間更小的汽水分離處理方法及裝置。
[0010]一方面，本發(fā)明提供了一種壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器中組合汽-液分離方法，該方法包括以下步驟:
[0011](a)流入蒸汽發(fā)生器的主給水在換熱管壁發(fā)生泡核沸騰，由此產(chǎn)生的濕蒸汽進(jìn)入初級(jí)旋流分離器進(jìn)行旋流分離，以將大顆粒液滴從濕蒸汽中分離出來(lái)，得到水相和含微細(xì)液滴的濕蒸汽；
[0012](b)將步驟(a)中得到的濕蒸汽通過(guò)微旋流分離器進(jìn)行微旋流分離，以進(jìn)一步脫除其中的微細(xì)液滴，得到濕度< 0.05%的干燥蒸汽；以及
[0013](c)初級(jí)旋流分離器和微旋流分離器底流得到的混合相回到蒸汽發(fā)生器二次側(cè)，繼續(xù)通過(guò)換熱管壁發(fā)生泡核沸騰并進(jìn)入初級(jí)旋流分離器進(jìn)行旋流分離，從而形成循環(huán)除濕。
[0014]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述換熱管是U型換熱管。
[0015]在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，初級(jí)旋流分離的體積分離效率達(dá)到99.8% ;微旋流分離的體積分離效率達(dá)到90%。
[0016]在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過(guò)步驟(a)和(b)，蒸汽發(fā)生器出口液滴的標(biāo)準(zhǔn)粒徑為3微米，對(duì)5微米或更大液滴的脫除率超過(guò)95%。
[0017]另一方面，本發(fā)明提供了一種壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器中組合汽-液分離裝置，該裝置包括:
[0018]置于蒸汽發(fā)生器內(nèi)的初級(jí)旋流分離器，用于對(duì)通過(guò)流入蒸汽發(fā)生器的主給水在換熱管壁發(fā)生泡核沸騰而產(chǎn)生的濕蒸汽進(jìn)行旋流分離，以將大顆粒液滴從濕蒸汽中分離出來(lái)，得到水相和含微細(xì)液滴的濕蒸汽；
[0019]與初級(jí)旋流分離器的溢流口連接的微旋流分離器，用于對(duì)得到的含微細(xì)液滴的濕蒸汽進(jìn)行微旋流分離，以進(jìn)一步脫除其中的微細(xì)液滴，得到濕度< 0.05%的干燥蒸汽。
[0020]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述初級(jí)旋流分離器和微旋流分離器均立式置于蒸汽發(fā)生器內(nèi)。
[0021]在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述初級(jí)旋流分離器作為整體，采取管板固定連接形式安裝于蒸汽發(fā)生器內(nèi)換熱管上端；所述微旋流分離器作為整體，采用管板固定連接形式安裝于蒸汽發(fā)生器內(nèi)初級(jí)旋流分離器上端。
[0022]在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述初級(jí)旋流分離器的溢流口的產(chǎn)物通過(guò)形成的封閉腔室進(jìn)入微旋流分離器的進(jìn)口。
[0023]在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述初級(jí)旋流分離器的底流口和微旋流分離器的底流口均通入蒸汽發(fā)生器的換熱腔室，使得兩級(jí)旋流分離的底流產(chǎn)物均返回循環(huán)脫液。
[0024]在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，經(jīng)兩級(jí)旋流分離后，蒸汽發(fā)生器的出口蒸汽濕度(0.05%。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]根據(jù)結(jié)合附圖進(jìn)行的如下詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的目的和特征將變得更加明顯，附圖中:
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的蒸汽發(fā)生器中組合汽-液分離裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本申請(qǐng)的發(fā)明人在經(jīng)過(guò)了廣泛而深入的研究之后發(fā)現(xiàn)，將初級(jí)旋流分離器組件作為整體，采取管板固定連接形式安裝于蒸汽發(fā)生器內(nèi)U型管上端，取代了現(xiàn)有壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器慣用的旋葉分離器，形成旋流分離的初級(jí)蒸汽脫液工藝；同時(shí)將微旋流分離器組件作為整體，采用管板固定連接形式安裝于蒸汽發(fā)生器內(nèi)初級(jí)旋流分離器上端，取代了現(xiàn)有壓水堆核電站慣用的折流式波紋板，形成微旋流強(qiáng)化蒸汽脫液工藝，從而克服了現(xiàn)有壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器的缺陷，開(kāi)發(fā)出了更為高效和穩(wěn)定的工藝和尺寸更小的設(shè)備以改善分離效率并降低設(shè)備成本?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明得以完成。
[0028]在本發(fā)明的第一方面，提供了一種高效低耗脫除核電站蒸汽發(fā)生器濕蒸汽中水分的方法，它包括以下步驟:
[0029](i)被U型管加熱后的二次側(cè)給水迅速氣化，汽水混合物在重力作用下迅速上升并在壓差作用下進(jìn)入旋流分離器，以將絕大部分液相從連續(xù)相蒸汽中分離出來(lái)，得到含液量更低的濕蒸汽；
[0030](ii)通過(guò)將旋流分離所得的含液量更低的濕蒸汽再次進(jìn)入微旋流分離器，進(jìn)一步脫出其中的水，得到濕度更進(jìn)一步降低的濕蒸汽；
[0031](iii)旋流分離器和微旋流分離器底流口產(chǎn)物均返回旋流分離器進(jìn)口循環(huán)分離，以實(shí)現(xiàn)濕蒸汽中液滴的回收。
[0032]在本發(fā)明中，在步驟(i)中，初級(jí)脫液工藝采用旋流分離技術(shù)，其體積分離效率可達(dá) 99.8%o
[0033]在本發(fā)明中，在步驟(ii)中，次級(jí)脫液工藝采用微旋流分離技術(shù)，其體積分離效率可達(dá)到90%。
[0034]在本發(fā)明中，溫度為290°C、壓力為7MPa、流量達(dá)lt/h的濕蒸汽通過(guò)兩級(jí)耦合旋流分離，末級(jí)微旋流分離器溢流口的蒸汽濕度< 0.05%。
[0035]在本發(fā)明中，針對(duì)溫度為290°C、壓力為7MPa、流量達(dá)lt/h的濕蒸汽，末級(jí)微旋流分離器溢流口的液滴計(jì)算分離精度為3微米，5微米及以上液滴脫除率超過(guò)95 %，壓力降小于 0.0 IMPa。
[0036]本發(fā)明的通過(guò)步驟(i)、(ii)和(iii)三步形成的兩級(jí)串聯(lián)旋流分離工藝適用于第二代和第三代壓水堆核電站中蒸汽發(fā)生器內(nèi)的蒸汽干燥。
[0037]在本發(fā)明的第二方面，提供了一種高效低耗脫除核電站蒸汽發(fā)生器濕蒸汽中水分的裝置，它包括:
[0038]用于初級(jí)脫液的旋流分離器，以及與所述旋流分離器的溢流口連接的、用于進(jìn)一步除濕的微旋流分離器。
[0039]在本發(fā)明中，所述初級(jí)旋流分離器可根據(jù)氣體流量適當(dāng)調(diào)整初級(jí)旋流分離器組件中旋流芯管的數(shù)量，以滿足工況波動(dòng)所引起的分離效率變化。
[0040]在本發(fā)明中，初級(jí)旋流分離器和微旋流分離器底流口的液滴均通入蒸汽發(fā)生器的換熱腔室，直接通過(guò)循環(huán)返回，繼續(xù)進(jìn)入初級(jí)旋流分離器進(jìn)口進(jìn)行循環(huán)分離，以提高分離效率。
[0041 ] 在本發(fā)明中，初級(jí)旋流分離器和微旋流分離器均立式置于蒸汽發(fā)生器內(nèi)。
[0042]在本發(fā)明中，將初級(jí)旋流分離器組件作為整體，采取管板固定連接形式安裝于蒸汽發(fā)生器內(nèi)U型管上端，取代了壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器慣用的旋葉分離器，形成旋流分離的初級(jí)蒸汽脫液工藝。
[0043]在本發(fā)明中，將微旋流分離器組件作為整體，采用管板固定連接形式安裝于蒸汽發(fā)生器內(nèi)初級(jí)旋流分離器上端，取代了壓水堆核電站慣用的折流式波紋板，形成微旋流強(qiáng)化蒸汽脫液工藝。
[0044]在本發(fā)明中，初級(jí)旋流分離溢流口產(chǎn)物通過(guò)形成的封閉腔室進(jìn)入微旋流分離器進(jìn)□。
[0045]在本發(fā)明中，采用耦合旋流分離組件除濕工藝，相對(duì)傳統(tǒng)壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器的旋葉分離和波紋管組合脫液工藝，可將組件體積減小20%，有效降低了蒸汽發(fā)生器尺寸。
[0046]以下根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的方法。
[0047]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的蒸汽發(fā)生器中組合汽-液分離裝置的示意圖。如圖1所示，蒸汽發(fā)生器I包括出口 10，其內(nèi)置初級(jí)旋流分離器3，所述初級(jí)旋流分離器3包括底流口 2、進(jìn)口 4和溢流口 5 ;微旋流分離器7與初級(jí)旋流分離器3的溢流口 5連接，所述微旋流分離器7包括底流口 6、進(jìn)口 8和溢流口 9。
[0048]本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于:
[0049]本發(fā)明方法的工藝緊湊、設(shè)備所占空間小，蒸汽除濕效率高、耗損低且工況穩(wěn)定，能高效解決蒸汽發(fā)生器二次側(cè)除濕問(wèn)題，并適當(dāng)提高蒸汽品質(zhì)，有效降低蒸汽液滴對(duì)汽輪機(jī)葉片的沖蝕。
[0050]實(shí)施例[0051]下面結(jié)合具體的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。但是，應(yīng)該明白，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。下列實(shí)施例中未注明具體條件的試驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另有說(shuō)明，所有的百分比和份數(shù)按重量計(jì)。
[0052]實(shí)施例1:
[0053]采用CPR1000技術(shù)路線的百萬(wàn)千瓦級(jí)陽(yáng)江核電站主回路蒸汽發(fā)生器汽液分離系統(tǒng):
[0054](I)蒸汽發(fā)生器內(nèi)旋流器布置
[0055]參看圖1。
[0056](2)關(guān)鍵設(shè)備
[0057]該工藝流程中關(guān)鍵設(shè)備為蒸汽發(fā)生器內(nèi)的初級(jí)旋流分離器和微旋流分離器。其中，初級(jí)旋流分離器組件和微旋流分離器組件均滿足蒸汽機(jī)直徑空間要求，且兩套組件高度為 4500mm，處理量為 473000Nm3/h。
[0058](3)工藝控制
[0059]滿負(fù)荷工況下，初級(jí)旋流分離器濕蒸汽進(jìn)氣量為473000Nm3/h，操作壓力為
7.26MPa (表壓)，操作溫度為291.4°C。
[0060](4)運(yùn)行效果
[0061]穩(wěn)定工況下，初級(jí)旋流分離器的進(jìn)口兩相流為蒸汽發(fā)生器U型管周邊泡核沸騰后的產(chǎn)物；實(shí)驗(yàn)研究表明，汽水混合物在U型管周邊的沸騰區(qū)域逐步上升，并在旋流分離器進(jìn)口區(qū)域形成較為均勻的汽水混合物區(qū)域，此時(shí)的水汽體積比約為1:6.40 ;由于蒸汽發(fā)生器內(nèi)分離區(qū)間內(nèi)溫度及壓力變化幅度較小，且其變化波動(dòng)對(duì)水汽密度影響甚小，因此可粗略取7MPa、290°C條件下水汽密度數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)的水汽密度比例為742.4:35.74。通過(guò)初級(jí)旋流分離器分離，其出口蒸汽含液量明顯降低，其水汽體積比降至1:3981.47 ;再經(jīng)第二級(jí)微旋流分離，混合物中水汽體積比進(jìn)一步降低至1:4.15X104，此時(shí)出口蒸汽濕度已降至0.05%標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足蒸汽發(fā)生器出口排放標(biāo)準(zhǔn)，并相對(duì)于旋葉分離器耦合波紋板工藝有了明顯提升。隨機(jī)組功率的變化、以及啟停和流場(chǎng)紊亂造成的不穩(wěn)定工況，旋流分離技術(shù)分離效率會(huì)略有波動(dòng)，但整體運(yùn)行良好。
[0062]能耗方面，初級(jí)旋流分離能耗在220-230mmH20之間波動(dòng)，微旋流分離器壓降穩(wěn)定在160mmH20左右，在進(jìn)口濕蒸汽參數(shù)劇烈波動(dòng)并考慮余量的情況下，兩級(jí)旋流分離的壓降確定穩(wěn)固在500Η20以內(nèi)，相對(duì)旋葉分離器耦合波紋板工藝有明顯優(yōu)勢(shì)。
[0063](5)技術(shù)效果
[0064]a、降低蒸汽發(fā)生器尺寸
[0065]通過(guò)采用初級(jí)旋流分離和微旋流分離耦合脫液工藝，取代傳統(tǒng)的旋葉分離器與折流式波紋板組合的脫液流程，通過(guò)選用結(jié)構(gòu)外形及尺寸完全不同的裝置，實(shí)現(xiàn)了明顯降低脫液裝置尺寸的效果。傳統(tǒng)應(yīng)用至百萬(wàn)KW/h的CPR1000壓水堆蒸汽發(fā)生器的旋葉分離器與折流式波紋板組合的脫液裝置，其外形尺寸在橫向滿足蒸汽發(fā)生器直徑要求的基礎(chǔ)上，其縱向尺寸約為5500_ ;而通過(guò)耦合旋流分離工藝搭建的脫液裝置，其縱向尺寸可控制在4500mm以內(nèi)，粗略以蒸汽發(fā)生器高度為20m算，即可將蒸汽發(fā)生器耗材降低5 %，僅此一項(xiàng)獲得材料節(jié)約成本就極為可觀；同時(shí)，蒸汽發(fā)生器尺寸的縮小還能明顯提高設(shè)備的安裝性能、降低設(shè)備安裝風(fēng)險(xiǎn)、并減少熱量損耗。
[0066]b、蒸汽脫液效率
[0067]旋流分離器通過(guò)其特殊的結(jié)構(gòu)特征大幅提高流體的切相加速度，通過(guò)兩相間的密度差實(shí)現(xiàn)汽液高效分離，其突出的汽液分離效率已經(jīng)在石油化工中加氫裂化裝置上的循環(huán)氫脫烴液等多類工業(yè)應(yīng)用上得到體現(xiàn)和驗(yàn)證。蒸汽發(fā)生器中的蒸汽脫液裝置，不僅關(guān)乎到蒸汽的做功效率和汽輪機(jī)葉輪的沖蝕程度，更關(guān)乎機(jī)組的安全。
[0068]旋葉分離器與折流式波紋板的組合式脫液工藝雖能基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求的出口蒸汽濕度< 0.25%，但隨機(jī)組功率的波動(dòng)和蒸汽發(fā)生器內(nèi)流場(chǎng)的變化，其分離效率可能出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，造成區(qū)段性的蒸汽濕度波動(dòng)，大亞灣核電站和秦山核電站均出現(xiàn)過(guò)類似的案例，對(duì)設(shè)備及機(jī)組整體造成危害。旋流分離技術(shù)作為典型的靜態(tài)穩(wěn)定設(shè)備，在其分離效率基本不受流體狀態(tài)影響的前提下，可有效緩解分離過(guò)程出現(xiàn)的流場(chǎng)波動(dòng)，確保出口蒸汽濕度的穩(wěn)定性。同時(shí)旋流分離器與微旋流器的耦合脫液工藝，通過(guò)分級(jí)分選脫液，能有效實(shí)現(xiàn)汽液分離，兩級(jí)耦合的汽液分離效率可達(dá)到99.95%，超額滿足蒸汽發(fā)生器出口蒸汽的濕度設(shè)計(jì)要求。
[0069]C、節(jié)能效果
[0070]蒸汽發(fā)生器內(nèi)脫液工藝除了需要滿足分離效率要求，出口蒸汽的壓降程度也將決定蒸汽的品質(zhì)和做功效率。相對(duì)而言，兩級(jí)耦合旋流分離器設(shè)備結(jié)構(gòu)流暢，設(shè)備內(nèi)的局部變形區(qū)域有限，從而有效避免了流體在設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生具備阻力，相對(duì)旋葉分離器和折流式波紋板組合具有明顯優(yōu)勢(shì)。
[0071]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，單級(jí)汽-液旋流分離的壓降均在數(shù)百毫米水柱區(qū)間，具體數(shù)據(jù)依流體壓力、溫度、粘度等條件變化而不同。以6.5MPa、300°C的濕蒸汽分離數(shù)據(jù)為例，其單級(jí)旋流分離能耗約為200mmH20，兩級(jí)旋流分離壓降不超過(guò)500mmH20，在進(jìn)口濕蒸汽參數(shù)劇烈波動(dòng)并考慮余量的情況下，兩級(jí)旋流分離的壓降確定穩(wěn)固在0.0lMPa0
[0072]通過(guò)冷模和熱態(tài)試驗(yàn)，完整模擬實(shí)驗(yàn)研究將旋流分離技術(shù)應(yīng)用至CPR1000技術(shù)路線的百萬(wàn)千瓦級(jí)陽(yáng)江核電站主回路蒸汽發(fā)生器干燥蒸汽，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明旋流分離工藝運(yùn)行平穩(wěn)，操作方便且易于控制，達(dá)到了蒸汽發(fā)生器出口蒸汽濕度< 0.25%的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，且能耗不超過(guò)0.0lMPa，完全滿足了工業(yè)應(yīng)用要求。蒸汽發(fā)生器旋流脫液技術(shù)，不僅明顯減小了設(shè)備尺寸，確保了蒸汽發(fā)生器出口蒸汽濕度達(dá)到設(shè)計(jì)要求、提高了汽輪機(jī)效率和可靠性，同時(shí)還降低了分離能耗，進(jìn)一步確保了裝置的安全運(yùn)行周期，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和資源效益。
[0073]在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請(qǐng)中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨(dú)引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器中組合汽-液分離方法，該方法包括以下步驟: (a)流入蒸汽發(fā)生器的主給水在換熱管壁發(fā)生泡核沸騰，由此產(chǎn)生的濕蒸汽進(jìn)入初級(jí)旋流分離器進(jìn)行旋流分離，以將大顆粒液滴從濕蒸汽中分離出來(lái)，得到水相和含微細(xì)液滴的濕蒸汽； (b)將步驟(a)中得到的濕蒸汽通過(guò)微旋流分離器進(jìn)行微旋流分離，以進(jìn)一步脫除其中的微細(xì)液滴，得到濕度≤0.05%的干燥蒸汽；以及 (C)初級(jí)旋流分離器和微旋流分離器底流得到的混合相回到蒸汽發(fā)生器二次側(cè)，繼續(xù)通過(guò)換熱管壁發(fā)生泡核沸騰并進(jìn)入初級(jí)旋流分離器進(jìn)行旋流分離，從而形成循環(huán)除濕。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述換熱管是U型換熱管。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，初級(jí)旋流分離的體積分離效率達(dá)到99.8% ;微旋流分離的體積分離效率達(dá)到90%。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過(guò)步驟(a)和(b)，蒸汽發(fā)生器出口液滴的標(biāo)準(zhǔn)粒徑為3微米，對(duì)5微米或更大液滴的脫除率超過(guò)95%。
5.一種壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器中組合汽-液分離裝置，該裝置包括: 置于蒸汽發(fā)生器(I)內(nèi)的初級(jí)旋流分離器(3)，用于對(duì)通過(guò)流入蒸汽發(fā)生器(I)的主給水在換熱管壁發(fā)生泡核沸騰而產(chǎn)生的濕蒸汽進(jìn)行旋流分離，以將大顆粒液滴從濕蒸汽中分離出來(lái)，得到水相和含微細(xì)液 滴的濕蒸汽； 與初級(jí)旋流分離器(3)的溢流口(5)連接的微旋流分離器(7)，用于對(duì)得到的含微細(xì)液滴的濕蒸汽進(jìn)行微旋流分離，以進(jìn)一步脫除其中的微細(xì)液滴，得到濕度< 0.05%的干燥蒸汽。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述初級(jí)旋流分離器(3)和微旋流分離器(7)均立式置于蒸汽發(fā)生器(I)內(nèi)。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述初級(jí)旋流分離器(3)作為整體，采取管板固定連接形式安裝于蒸汽發(fā)生器(I)內(nèi)換熱管上端；所述微旋流分離器(7)作為整體，采用管板固定連接形式安裝于蒸汽發(fā)生器(I)內(nèi)初級(jí)旋流分離器(3)上端。
8.如權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述初級(jí)旋流分離器(3)的溢流口(5)的產(chǎn)物通過(guò)形成的封閉腔室進(jìn)入微旋流分離器(7)的進(jìn)口(8)。
9.如權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述初級(jí)旋流分離器(3)的底流口(2)和微旋流分離器(7)的底流口(6)均通入蒸汽發(fā)生器(I)的換熱腔室，使得兩級(jí)旋流分離的底流產(chǎn)物均返回循環(huán)脫液。
10.如權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，經(jīng)兩級(jí)旋流分離后，蒸汽發(fā)生器⑴的出口(10)蒸汽濕度≤0.05%。
【文檔編號(hào)】B04C5/26GK104014202SQ201410205943
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】劉毅, 汪華林, 張艷紅, 錢(qián)鵬 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)