CN106257263B - 一种带轴向预热器蒸汽发生器的试验方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带轴向预热器蒸汽发生器的试验方法及应用，本发明通过合理安排带轴向预热器SG模拟体一次侧和二次侧的循环泵启动顺序，在升温过程中，对二次侧多次进行泄压的方式实现了无稳压器的SG模拟体试验。在试验过程中，确定了SG试验中一次侧和二次侧的起泵压力，可以有效防止循环泵气蚀；明确了SG试验中一次侧和二次侧的起泵顺序，可以有效防止出现局部升温过快；明确了二次侧建立初始液位的具体步骤，确保试验可以按照预定工况进行。本发明通过重新设计试验流程和步骤，在不能使用稳压器的带轴向预热器SG模拟试验中能够确保试验的正常开展，在SG相关模拟试验中也具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及蒸汽发生器试验技术领域，具体涉及一种带轴向预热器蒸汽发生器的试验方法及应用。
背景技术
标准蒸汽发生器（SG）的原理是：进入SG的给水与位于给水环上面的分离器与干燥器的再循环水相混合，随后，混合水流入压力围板和管束围板之间，直到管板；然后这种混合水以360°角的扇形面同时流入热支路面和冷支路面的管束。
在标准蒸汽发生器（SG）的模拟试验过程中，对于SG模拟体的二次侧一般都是都是采用氮气或者蒸汽进行稳压。但对于带轴向预热器的SG模拟体而言，试验过程中需要依靠试验模拟体自身的换热能力实现对二次侧水介质的升温升压过程，因此，带轴向预热器SG模拟体的二次侧稳压器在试验过程中必须进行隔离。这样，就存在一个在试验过程中如何建立带轴向预热器SG模拟体初始液位的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带轴向预热器蒸汽发生器的试验方法，该试验方法是针对带轴向预热器蒸汽发生器的特殊性对现有试验方法进行的改进，本发明在不使用稳压器的情况下，能够保持带轴向预热器蒸汽发生器的二次侧压力稳定在合理范围内，该试验方法也可以经过简易调整后推广到其他不能使用稳压器的试验工况中去。
此外，本发明还提供一种带轴向预热器蒸汽发生器的试验方法的应用
本发明通过下述技术方案实现：
一种带轴向预热器蒸汽发生器的试验方法，包括以下步骤：
1）、试验前，分别对一次侧和二次侧进行充水排气，并开展打压试验；
上述操作能够确保试验回路的压力设备以及管路的良好密封性，检查并确认各子系统处于正常状态；
2）、打压试验完成后，一次侧和二次侧保持满水状态，然后先启动二次侧的第二循环泵，再启动一次侧的第一循环泵，此时二次侧保持稳压器始终为隔离状态；
3）、对一次侧启动加热电源，逐步提升功率至一次侧所需的压力和入口温度；
4）、通过排水阀对二次侧多次进行排水，直至建立壳体内的初始水位；
5）、依据预定试验工况，测量相关的热工参数，开展正式试验；
6）、完成一组试验工况后，通过调节二次侧冷端入口和二次侧热端入口的流量和温度，重复步骤1）至步骤5），开展下一组工况试验，直至完成全部试验工况；
7）、切断一次侧加热电源，并保持二次侧入口流量一定时间，等带轴向预热器蒸汽发生器开始逐步冷却后，再切断二次侧进水。
以往对于SG的模拟试验的二次侧都是采用氮气或者蒸汽稳压器进行稳压，在带轴向预热器SG模拟试验中，对于二次侧不能使用稳压器的工况下，如何开展相关试验，没有成熟的经验。
因此，本发明的目的是设计一种在带轴向预热器SG试验中不使用稳压器的情况下，能够保持SG模拟体二次侧压力稳定在合理范围内的试验方法。该试验方法也可以经过简易调整后推广到其他不能使用稳压器的试验工况中去。
在带轴向预热器SG的模拟试验中，二次侧压力变化过程如图4所示。从附图4中可见，在“泄压点”左侧，二次侧压力不断上升。由于二次侧是在满水的情况下启动，随着一次侧对二次侧不断加热，如果不对二次侧进行泄压，二次侧介质必然不断升温升压。因此，在二次侧压力达到一定值时，必须对二次侧进行泄压操作。在二次侧进行泄压操作后，二次侧的压力会达到一个“压力平衡点”，此时，二次侧压力的上升速率会比较平缓。试验过程中对二次侧需要多次进行泄压操作，直至建立二次侧初始的试验液位。
通过设计一次侧和二次侧起泵的顺序和压力，对二次侧多次进行泄压操作的方式，使二次侧稳压器在隔离的情况下，也能够正常开展SG相关的试验。
在不能使用稳压器的带轴向预热器SG相关试验中，都可以应用本发明所述试验方法。
进一步地，步骤3）中升温速度小于30℃/h。
进一步地，一次侧的起泵压力为0.1～5.0MPa，温度为5～264℃；二次侧的起泵压力为0.1～2.0MPa，温度5～212℃。
进一步地，一次侧的工作压力为0.1～15.0MPa，温度为5～342℃；二次侧的工作压力为0.1～10.0MPa，温度5～311℃。
进一步地，带轴向预热器蒸汽发生器包括包括壳体，壳体的下端设置有管板，管板上设置有U形管，U形管一端与一次侧入口连通，另一端与一次侧出口连通，所述管板上在U形管的外侧环设有一次围筒，所述管板上设置有隔离板，所述隔离板将一次围筒内部分隔成冷支路和热支路，所述管板上在冷支路的外侧设置有二次围板，所述一次围筒的下部在隔离板的两侧均设置有通孔，所述壳体的顶部设置有湿蒸汽出口，所述壳体上设置有与湿蒸汽出口连接的二次侧热端入口和二次侧冷端入口，所述二次侧热端入口与热支路配合，所述二次侧冷端入口与冷支路配合。
标准蒸汽发生器（SG）在产生可利用的蒸汽的同时，产生湿蒸汽，湿蒸冷凝后形成饱和水再回流利用形成再循环水，再循环水与给水混合后流入压力围板和管束围板之间，直到管板； 由于现有的标准蒸汽发生器（SG）内，没有根据换热管两侧温度的不同进行区分，进而在循环水和给水混合后全部与标准蒸汽发生器（SG）内部的水混合，这样一导致将原有温度较高的水介质的温度降低，进而导致预热效果差，蒸汽产生较为缓慢。
本发明所述壳体具体是指一种压力容器罐，所述换热管具体是指一种热流体流通的管道，其与一次侧入口连通的一端通入热流体，热流体在壳体内将热量传递给壳体内的水介质后，由一次侧出口排出加热后由进入换热管，所述一次围筒具体是指将换热管与水介质隔开的结构，其上设置有通孔，所述通孔用于使一次围筒外侧的水介质进入到其内侧，次围筒的设置能够避免再循环水和给水直接与换热管接触；所述隔离板的底部与管板连接相对称的2个侧壁与一次围筒的内侧连接，所述热支路具体是指换热管进入热流体的一端周围区域；所述冷支路具体是指换热管热流体流出的一端周围区域；所述二次围板具体是指一种半圆弧状的结构，其作用是与一侧围筒之间形成导入从二次侧冷端入口进入的再循环水和给水的通道，在壳体与一侧围筒之间形成导入从二次侧热端入口进入的再循环水通道，进而避免从二次侧冷端入口进入的再循环水和给水与从二次侧热端入口进入的再循环水在壳体内混合；所述一次侧入口具体是指热流体进入换热管的结构，所述一次侧出口具体是指热流体流出换热管的结构；所述二次侧冷端入口具体是指温度较低的在循环水流入壳体内的结构，所述二次侧热端入口具体是指温度较高的在循环水流入壳体内的结构；为使蒸汽发生器的效果最佳化，只用少量再循环水同给水相混合；其余再循环水直接流入返回热支路；所述二次侧冷端入口和二次侧热端入口优选设置在与换热管顶端配合的位置。
本发明通过在壳体内设置相互配合的一次围筒、二次围板和隔离板，在一次围筒内形成热支路和冷支路，通过设置二次侧冷端入口和二次侧热端入口，将从湿蒸汽出口出来的再循环水分成温度较高的热部分和冷部分，热部分由二次侧热端入口进入到热支路，冷部分由二次侧冷端入口进入到冷支路，如此结构，能够充分利用再循环水的余热，温度较高的再循环水在热支路能够快速的蒸发产生蒸汽，提高预热效果。
进一步地，带轴向预热器蒸汽发生器还涉及试验回路，所述试验回路包括热源流体回路和再循环水回路，所述热源流体回路为再循环水和给水提供热源，所述再循环水回路包括换热器、第二循环泵，换热器将湿蒸汽出口的湿蒸汽冷却成给定温度的饱和水后通过屏蔽泵分成冷回路和热回路，所述冷回路用于将温度较低的饱和水回流到U形管的冷端，所述热回路用于将温度较高的饱和水回流到U形管的热端。
本发明所述屏蔽泵为现有技术，是能够驱动不同温度的流体循环起来的循环泵；所述U形管的热端具体是指热流体进入的一端，所述U形管的冷端具体是指热流体在U形管内换热后流出的一端。
一种带轴向预热器蒸汽发生器的试验方法的应用，该试验方法应用于水介质、蒸汽介质或流体介质。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明确定了SG试验中一次侧和二次侧的起泵压力，可以有效防止循环泵气蚀。
2、本发明明确了SG试验中一次侧和二次侧的起泵顺序，可以有效防止出现局部升温过快。
3、本发明明确了二次侧建立初始液位的具体步骤，确保试验可以按照预定工况进行。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是带轴向预热器蒸汽发生器的结构示意图；
图2是带轴向预热器蒸汽发生器在径向上的截面图；
图3是试验回路的流程图；
图4是二次侧试验泄压过程的压力变化图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-壳体，2-一次围筒，3-二次围板，4-管板，5-U形管，6-隔离板，7-湿蒸汽出口，8-一次侧入口，9-一次侧出口，10-二次侧热端入口，11-二次侧冷端入口，12-热支路，13-冷支路，14-排水阀，15-换热器，16-第二循环泵，17-第一循环泵， 110-热源流体回路，220-再循环水回路，221-冷回路，222-热回路，330-一次侧，440-二次侧。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1至图3所示，一种带轴向预热器蒸汽发生器的试验方法，包括以下步骤：
1）、试验前，分别对一次侧330和二次侧440进行充水排气，并开展打压试验；
2）、打压试验完成后，一次侧330和二次侧440保持满水状态，然后先启动二次侧440的第二循环泵16，再启动一次侧330的第一循环泵17，此时二次侧440保持稳压器18始终为隔离状态；
一次侧330的起泵压力为0.1MPa，温度为5℃；二次侧440的起泵压力为0.1MPa，温度为5℃；
3）、对一次侧330启动加热电源，逐步提升功率至一次侧330所需的压力和入口温度；升温速度小于25℃/h；
一次侧330的工作压力为0.1MPa，温度为5℃；二次侧440的工作力为0.1MPa，温度为5℃；
4）、通过排水阀14对二次侧440多次进行排水，直至建立壳体1内的初始水位；
5）、依据预定试验工况，测量相关的热工参数，开展正式试验；
6）、完成一组试验工况后，通过调节二次侧冷端入口11和二次侧热端入口10的流量和温度，重复步骤1）至步骤5），开展下一组工况试验，直至完成全部试验工况；
7）、切断一次侧330加热电源，并保持二次侧440入口流量一定时间，等带轴向预热器蒸汽发生器开始逐步冷却后，再切断二次侧440进水。
其中，带轴向预热器蒸汽发生器包括包括壳体1，壳体1的下端设置有管板4，管板4上设置有U形管5，U形管5一端与一次侧入口8连通，另一端与一次侧出口9连通，所述管板4上在U形管5的外侧环设有一次围筒2，所述管板4上设置有隔离板6，所述隔离板6将一次围筒2内部分隔成冷支路13和热支路12，所述管板4上在冷支路13的外侧设置有二次围板3，所述一次围筒2的下部在隔离板6的两侧均设置有通孔，所述壳体1的顶部设置有湿蒸汽出口7，所述壳体1上设置有与湿蒸汽出口7连接的二次侧热端入口10和二次侧冷端入口11，所述二次侧热端入口10与热支路12配合，所述二次侧冷端入口11与冷支路13配合。
其中，带轴向预热器蒸汽发生器还涉及试验回路，所述试验回路包括热源流体回路110和再循环水回路220，所述热源流体回路110为再循环水和给水提供热源，所述再循环水回路220包括换热器15、第二循环泵16，换热器15将湿蒸汽出口7的湿蒸汽冷却成给定温度的饱和水后通过屏蔽泵分成冷回路221和热回路222，所述冷回路221用于将温度较低的饱和水回流到U形管5的冷端，所述热回路用于将温度较高的饱和水回流到U形管5的热端。
实施例2：
如图1至图3所示，本实施例与实施例1相比，具有以下区别：
一次侧330的起泵压力为5.0MPa，温度为264℃；二次侧440的起泵压力为2.0MPa，温度为212℃；
一次侧330的工作压力为15.0MPa，温度为342℃；二次侧440的工作压力为10.0MPa，温度为311℃；
实施例1或实施例2所述该试验方法应用于水介质、蒸汽介质或流体介质。
实施例1或实施例2所述该试验方法能够应用于开展带轴向预热器SG模拟试验或开展标准SG模拟试验。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种带轴向预热器蒸汽发生器的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、试验前，分别对一次侧（330）和二次侧（440）进行充水排气，并开展打压试验；
2）、打压试验完成后，一次侧（330）和二次侧（440）保持满水状态，然后先启动二次侧（440）的第二循环泵（16），再启动一次侧（330）的第一循环泵（17），此时二次侧（440）保持稳压器（18）始终为隔离状态；
3）、对一次侧（330）启动加热电源，逐步提升功率至一次侧（330）所需的压力和入口温度；
4）、通过排水阀（14）对二次侧（440）多次进行排水，直至建立壳体（1）内的初始水位；
5）、依据预定试验工况，测量相关的热工参数，开展正式试验；
6）、完成一组试验工况后，通过调节二次侧冷端入口（11）和二次侧热端入口（10）的流量和温度，重复步骤1）至步骤5），开展下一组工况试验，直至完成全部试验工况；
7）、切断一次侧（330）加热电源，并保持二次侧（440）入口流量一定时间，等带轴向预热器蒸汽发生器开始逐步冷却后，再切断二次侧（440）进水；
所述带轴向预热器蒸汽发生器包括壳体（1），壳体（1）的下端设置有管板（4），管板（4）上设置有U形管（5），U形管（5）一端与一次侧入口（8）连通，另一端与一次侧出口（9）连通，所述管板（4）上在U形管（5）的外侧环设有一次围筒（2），所述管板（4）上设置有隔离板（6），所述隔离板（6）将一次围筒（2）内部分隔成冷支路（13）和热支路（12），所述管板（4）上在冷支路（13）的外侧设置有二次围板（3），所述一次围筒（2）的下部在隔离板（6）的两侧均设置有通孔，所述壳体（1）的顶部设置有湿蒸汽出口（7），所述壳体（1）上设置有与湿蒸汽出口（7）连接的二次侧热端入口（10）和二次侧冷端入口（11），所述二次侧热端入口（10）与热支路（12）配合，所述二次侧冷端入口（11）与冷支路（13）配合；
带轴向预热器蒸汽发生器还涉及试验回路，所述试验回路包括热源流体回路（110）和再循环水回路（220），所述热源流体回路（110）为再循环水和给水提供热源，所述再循环水回路（220）包括换热器（15）、第二循环泵（16），换热器（15）将湿蒸汽出口（7）的湿蒸汽冷却成给定温度的饱和水后通过屏蔽泵分成冷回路（221）和热回路（222），所述冷回路（221）用于将温度较低的饱和水回流到U形管（5）的冷端，所述热回路用于将温度较高的饱和水回流到U形管（5）的热端。
2.根据权利要求1所述的一种带轴向预热器蒸汽发生器的试验方法，其特征在于，步骤3）中升温速度小于30℃/h。
3.根据权利要求1所述的一种带轴向预热器蒸汽发生器的试验方法，其特征在于，一次侧（330）的起泵压力为0.1～5.0MPa，温度为5～264℃；二次侧（440）的起泵压力为0.1～2.0MPa，温度5～212℃。
4.根据权利要求1所述的一种带轴向预热器蒸汽发生器的试验方法，其特征在于，一次侧（330）的工作压力为0.1～15.0MPa，温度为5～342℃；二次侧（440）的工作压力为0.1～10.0MPa，温度5～311℃。
5.如权利要求1-4任一所述的一种带轴向预热器蒸汽发生器的试验方法的应用，其特征在于，该试验方法应用于水介质、蒸汽介质或流体介质。
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