一种二氧化碳工质的简化进出口连接结构的蒸发器的制作方法

本发明涉及一种蒸发器。

背景技术：

1、现有的高温气冷堆蒸汽发生器以水蒸汽为工质，且进出口连接管结构复杂，大多采用小管连接，连接数量多，小管、弯管、绕管繁多，连接复杂，需要的安装精度高，因此制造工艺难度大。并且需要安装工时长，受热单元制造的良品率较低，制造成本居高不下。且空间受限，不能实现模块化。这种以水蒸汽为工质的蒸汽发生器工质侧水蒸汽管一旦泄漏氦气会导致反应堆作废，核电站停运，会造成巨大经济损失和社会效益，且泄漏后氦气污染环境，危害人类的生命安全。同时采用水作为工质，水侧对锅炉受热面有冲刷、腐蚀速率快，还易产生水垢和热阻。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有的高温气冷堆蒸汽发生器结构复杂、以及以水为工质存在腐蚀水垢和热阻的问题，提出一种二氧化碳工质的简化进出口连接结构的蒸发器。

2、本发明二氧化碳工质的简化进出口连接结构的蒸发器由多个换热单元、上集箱、上部小集箱、下部小集箱和下集箱构成；

3、所述换热单元由多个不同半径的且同心叠套在一起的复合管构成，复合管由外套管、螺旋管和内套管构成，螺旋管设置在外套管和内套管之间；螺旋管内的工质为co2；蒸发器的上部设置有顶壳通道，顶壳通道的壳体向下延伸形成护板；多个换热单元设置在蒸发器的中部的护板内，蒸发器的下部设置有底壳通道，底壳通道的壳体向上延伸形成压力壳，压力壳上端敞口，护板由压力壳的上端敞口插入至压力壳内；顶壳通道的左侧设置有氦气进口；上集箱设置在顶壳通道右侧的集箱壳体内；数个上部小集箱设置在顶壳通道内多个换热单元的上方；每个上部小集箱均与数个换热单元中的螺旋管连通，上部小集箱与上集箱通过上集箱连接管连通；下集箱设置在蒸发器外部下方；数个下部小集箱设置在底壳通道内多个换热单元的下方；每个下部小集箱均与数个换热单元中的螺旋管连通，下部小集箱与下集箱通过下集箱连接管连通；上部小集箱为水平设置的条形集箱，数个上部小集箱之间相互平行设置且分布在两个平面层内；下部小集箱为水平设置的条形集箱，数个下部小集箱之间相互平行设置且分布在两个平面层内。

4、本发明原理及有益效果为：

5、一、本发明蒸汽发生器的运行过程为：

6、①、氦气流程：来自反应堆的高温氦气经过氦气进口进入蒸汽发生器，氦气自上而下流动，从内套管、外套管之间的间隙形成的一次流流道流向底壳通道，最终经压力壳和护板之间的间隙排出蒸汽发生器，返回反应堆。期间高温氦气将携带的热量通过螺旋管传递给内部的co2工质；②、co2气的流程：低温的co2气在下集箱内分配给多个下部小集箱，下部小集箱再分配给相连接的螺旋管，螺旋管内的co2吸热后汇集至不同的上部小集箱，再由上部小集箱汇总至上集箱，完成收集，高温的co2可以用于汽轮机高压缸驱动发电机发电。

7、二、本发明采用的co2的化学性质相对稳定，在中低温条件下腐蚀速率较慢，co2工质不产生污垢，无相变发生，降低了泄漏的风险，co2对部件选材要求范围相对较宽，降低了关键部件选材的难度。本发明以co2为工质使得蒸汽发生器的效率高，可以减少传热面积，受热面面积小，结构更加紧凑；关键部件和整个系统所占空间较小，与水蒸气所需的大量锅炉管道设备相比，减小各换热单元流量偏差，减小对氦气流动阻力，降低由于高温高压气流冲刷导致热应力、热疲劳、高温腐蚀或金属脆化的发生。本发明通过对工质的进、出口管束结构优化，简化了工质的进出口结构，结构成熟可靠、可以实现模块化建造和安装，降低工艺制造难度，缩短安装、建造工时，减少投入。

技术特征：

1.一种二氧化碳工质的简化进出口连接结构的蒸发器，其特征在于：二氧化碳工质的简化进出口连接结构的蒸发器由多个换热单元(7)、上集箱(4)、上部小集箱(6)、下部小集箱(10)和下集箱(13)构成；

2.根据权利要求1所述的二氧化碳工质的简化进出口连接结构的蒸发器，其特征在于：所述换热单元(7)中最内的复合管的中心设置有中心管(17)。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳工质的简化进出口连接结构的蒸发器，其特征在于：所述外套管(14)、螺旋管(15)和内套管(16)的材质为690h合金钢管或t91合金钢管。

4.根据权利要求1所述的二氧化碳工质的简化进出口连接结构的蒸发器，其特征在于：所述上部小集箱(6)为5个，下层平面层内设置3个上部小集箱(6)，上层平面层内设置2个上部小集箱(6)。

5.根据权利要求1所述的二氧化碳工质的简化进出口连接结构的蒸发器，其特征在于：所述下部小集箱(10)为5个，下层平面层内设置3个下部小集箱(10)，上层平面层内设置2个下部小集箱(10)。

6.根据权利要求1所述的二氧化碳工质的简化进出口连接结构的蒸发器，其特征在于：换热单元(7)中不同的复合管中的螺旋管(15)的长度相同。

技术总结一种二氧化碳工质的简化进出口连接结构的蒸发器，涉及一种蒸发器。为了解决现有的高温气冷堆蒸汽发生器结构复杂、以及以水为工质存在腐蚀水垢和热阻的问题。本发明二氧化碳工质的简化进出口连接结构的蒸发器由多个换热单元、上集箱、上部小集箱、下部小集箱和下集箱构成；本发明采用的CO<subgt;2</subgt;的化学性质相对稳定，降低了泄漏的风险，效率高，结构更加紧凑，减小对氦气流动阻力。本发明通过对工质的进、出口管束结构优化，简化了工质的进出口结构，结构成熟可靠、可以实现模块化建造和安装，降低工艺制造难度，缩短安装、建造工时，减少投入。技术研发人员：苗闪闪,王九崇,殷亚宁,魏国华,王永杰,王德华,韩升利,王婷,苏宏亮,李冲,郭馨,王伟来,安志勇,郭海峰,曹紫剑,吴海波受保护的技术使用者：哈尔滨锅炉厂有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/1/12