CN105953605B - 一种地下核电站冷却竖井 - Google Patents

一种地下核电站冷却竖井 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种地下核电站冷却竖井，包括位于山体内的上方开口的圆台形竖井本体，竖井本体底部设置有集水池，集水池设置有冷却水出水管和排污管，竖井本体内腔下方设置有输送冷空气的送风系统，送风系统的上方设置有与汽轮发电机冷凝器连接的热水配水系统，热水配水系统将输入的热水雾化喷洒，竖井本体内腔中部设置有与地表外部连通的冷却通风廊道，竖井本体内腔上部设置有除雾器。本发明利用竖井结构取代冷却塔结构，通过喷雾降温原理使进入冷却竖井内的热水形成雾化微粒，增强了热水蒸发吸热过程，并通过送风系统在冷却竖井内形成螺旋旋风，加强热交换。同时摈弃了淋水填料设置，冷却竖井在结构上减小很多，有效地降低了建设和运行成本。

Description

一种地下核电站冷却竖井
技术领域
本发明涉及核电技术，具体地指一种地下核电站冷却竖井。
背景技术
核能发电是将核能转换为水蒸汽的内能，再通过蒸汽推动汽轮机发电。为提高发电效率，蒸汽推动汽轮机发电的过程中，会有近三分之二的能量以乏汽冷却的方式耗散到环境中去。为减小热污染对环境的影响，地下核电站的布置形式如图1所示，将核岛102布置在山体101内部，汽轮机厂房103布置在离核岛102不远的地面平台上。核岛102将岩体作为实体屏障，其安全性更高。自然通风冷却塔104设置在地面平台上，冷却从汽轮机厂房103出来的乏汽。
为达到足够的冷却效果，现有核电站在地面建设巨大的自然通风冷却塔。一个典型的核电站冷却塔尺寸为直径100米，高150米。从抗风性能和用料节省方面考虑，通常自然通风冷却塔设计成双曲面，这种设计增加了施工困难和工程费用。同时，自然通风冷却塔占地范围很大，特别是多反应堆堆布置时，极大的浪费了核电站厂址区域的土地资源，如原双堆布置的核电站厂址若不考虑冷却塔占地，其厂址上可布置三个反应堆，带来的经济利益巨大。此外，现有的冷却塔采用淋水填料技术，热水流经淋水填料，形成液膜以增大与空气的热交换，此种技术需要将循环水提升至淋水填料的布置高度以上，由于核电站冷却水循环量巨大，每年仅循环水提升成本花费就达几千万元。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，提出一种地下核电站冷却竖井，利用竖井结构取代现有技术中的冷却塔结构，减少施工困难，节约工程费用，并利用喷雾降温原理使进入冷却竖井的热水形成雾化微粒，极大的增强了热水的蒸发吸热过程，并通过送风系统在冷却竖井内形成螺旋旋风，加强热交换。同时摈弃了淋水填料的设置，冷却竖井在结构上可以减小很多，并且能有效地降低了建设和运行成本。
本发明的目的是通过如下措施来达到的：一种地下核电站冷却竖井，其特殊之处在于，包括位于山体内的上方开口的圆台形竖井本体，所述竖井本体底部设置有集水池，所述集水池设置有冷却水出水管和排污管，所述竖井本体内腔下方设置有输送冷空气的送风系统，所述送风系统的上方设置有与汽轮发电机冷凝器连接的热水配水系统，所述热水配水系统将输入的热水雾化喷洒，所述竖井本体内腔中部设置有与地表外部连通的冷却通风廊道，所述竖井本体内腔上部设置有除雾器。
在上述技术方案中，所述送风系统包括进风干管、进风分配管和若干个进风支管，所述进风干管的一端与冷风源连通，另一端与进风分配管的一端连通，所述进风分配管的另一端与若干个进风支管连通，所述进风支管上设置进风分配口。送风系统向竖井本体内腔输送大量冷空气，促使从热水配水系统中喷洒出的热水快速散热。
在上述技术方案中，所述热水配水系统包括热水配管主管、热水配水支管，所述热水配管主管的一端通过过滤器与汽轮发电机冷凝器连接，另一端与热水配管支管连接，所述热水配管支管上布置有雾化喷头。热水配水系统将热水形成微小水雾微粒喷出，使得液体表面积迅速增加，达到快速散热的效果。
在上述技术方案中，所述除雾器底部与竖井本体内壁连接处设置有排水槽。所述除雾器为圆锥面形金属丝网除雾器，圆锥面倾斜度为小于30°，方便冷凝水向排水槽流出。
在上述技术方案中，所述进风分配管倾斜布置，低端连接所述进风支管，高端连接所述进风干管，倾斜度为小于30°，使得冷却风快速进入竖井本体内腔。
在上述技术方案中，所述热水配水支管上设置有高频超声换能器。冷却竖井检修期间，通过外置电源给高频超声换能器通电，对雾化喷头和热水配管支管清洗，有效地防止堵塞。
在上述技术方案中，所述进风分配口与垂直方向呈倾斜布置，倾斜度为小于45°。进风分配口的倾角具有导流作用，从外界通过进风干管吸入的冷空气在竖井内形成右螺旋旋风，延长冷空气与热水雾粒的接触时间，并促使冷空气与热水雾粒充分混合。
在上述技术方案中，所述圆台形竖井本体上方出口处和冷却通风廊道出口处设置有地表护栏。
在上述技术方案中，所述冷却通风廊道出口处也设置有除雾器。
本发明提供的地下核电站冷却竖井利用竖井结构取代现有技术中的冷却塔结构，减少施工困难，节约工程费用，并利用喷雾降温原理使进入冷却竖井内的热水形成雾化微粒，极大的增强了热水的蒸发吸热过程，同时通过送风系统在冷却竖井内形成右螺旋旋风，加强竖井内的热交换过程。同时，由于增强了冷却竖井的热交换能力，摈弃了淋水填料的设置，冷却竖井在结构上可以减小很多，并且能有效地降低了建设和运行成本，仅循环水提升成本一项节约成本几千万。
附图说明
图1为地下核电站的布置形式图；
图2为本发明一种地下核电站冷却竖井的结构示意图；
图3为图2中送风系统的仰视结构示意图。
图中：101.山体，102.地下核电站核岛，103.汽轮机厂房，104.常规冷却塔，105.地下核电站冷却竖井，201.山体地面，202.地表护栏，203.冷却通风廊道，204.除雾器，205.排水槽，206.竖井本体，207.热水配管主管，208.过滤器，209.热水配管支管，210.雾化喷头，211.高频超声换能器，212.进风干管，213.进风分配管，214.进风支管，215.进风分配口，216.排污管，217.冷却水出水管，218.集水池，316.支撑圈。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
本发明一种地下核电站冷却竖井105如图1～图3所示，包括位于山体地面201以下的上方开口的圆台形竖井本体206，竖井本体206底部设置有集水池218，集水池218设置有冷却水出水管217和排污管216，竖井本体206内腔下方设置有输送冷空气的送风系统。
送风系统包括进风干管212、进风分配管213和若干个进风支管214。进风干管212的一端与冷风源连通，另一端与进风分配管213连通，进风分配管213与水平呈15°或者10°、20°、25°、30°、35°、40°倾斜布置，高端连接进风干管212，低端连接进风支管214。若干个进风支管214安装在支撑圈316上。进风支管214顶端设置进风分配口215，进风分配口215与垂直线呈30度夹角，整体上使冷却竖井进风在竖井内形成右螺旋旋风。进风分配口215底部设置开口，使落入的水滴能向下滴入集水池218中。
送风系统的上方设置有与汽轮发电机冷凝器连接的热水配水系统，热水配水系统包括与汽轮发电机冷凝器连接的热水配管主管207、设置在热水配管主管207上的过滤器208和连接在热水配管主管207上的热水配管支管209。热水配管支管209顶端连接高频超声换能器211，热水配管支管209上部间隔10厘米设置有雾化喷头210。
竖井本体206内腔中部设置有与地表外部连通的冷却通风廊道203。冷却通风廊道203出口处和圆台形竖井本体206上方出口处均设置有地表护栏202。
冷却通风廊道203出口上方和竖井本体206内腔上部设置有圆锥面形金属丝网除雾器204，除雾器204底部与竖井本体206内壁相连处设置排水槽205，金属丝网除雾器204圆锥面与水平方向有15°或者10°、20°、25°夹角，方便冷凝水从排水槽205流出。
地下核电站冷却竖井运行时，从汽轮发电机冷凝器出来的热水经过滤器208过滤后，由热水配管主管207送至热水配管支管209，在雾化喷头210处，热水形成成千上万的微小水雾微粒喷出，此时液体表面积迅速增加，相比原有的淋水填料技术，液体表面积增加为原有的几百甚至上千倍。巨大的液体表面积有很强的热交换能力，迅速将热量传给从进风分配口215吹出的冷空气，完成散热过程。与此同时，由于进风分配口215的倾角导流作用，从外界通过进风干管212吸入的冷空气在竖井内形成右螺旋旋风，延长冷空气与热水雾粒的接触时间，热水雾粒与冷空气充分混合，加强换热。湿热的空气在烟囱效应的抽吸力作用下不断上浮，从竖井口排出。当湿热的空气上浮到竖井中部时，在抽吸力作用下，外界冷空气经冷却通风廊道203吸入竖井，湿热的空气与冷空气在除雾器204处混合并凝结，空气中绝大部分水滴在除雾器204上凝结并沿排水槽205返回竖井底部的集水池218内，完成循环冷却过程。冷却竖井检修期间，通过外置电源给高频超声换能器211通电，利用超声波的空化作用对雾化喷头210和热水配管支管209清洗，有效地防止堵塞。
本发明利用竖井结构取代现有技术中的冷却塔结构，避免建设占地巨大、花费昂贵的双曲冷却塔，并通过因地制宜的竖井开挖减少施工难度，节约成本。此外，还利用喷雾降温原理使进入冷却竖井的热水形成雾化微粒，极大的增强了热水的蒸发吸热过程，并通过送风系统在冷却竖井内形成螺旋旋风，加强热交换，一定程度上可减小竖井开挖规模。同时摈弃了淋水填料的设置，冷却竖井在结构上可以减小很多，并且能有效地降低了建设和运行成本。
其它未详细说明的部分均为现有技术。

Claims (8)

1.一种地下核电站冷却竖井，其特征在于：包括位于山体内的上方开口的圆台形竖井本体(206)，所述竖井本体(206)底部设置有集水池(218)，所述集水池(218)设置有冷却水出水管(217)和排污管(216)，所述竖井本体(206)内腔下方设置有输送冷空气的送风系统，所述送风系统的上方设置有与汽轮发电机冷凝器连接的热水配水系统，所述热水配水系统将输入的热水雾化喷洒，所述竖井本体(206)内腔中部设置有与地表外部连通的冷却通风廊道(203)，所述竖井本体(206)内腔上部设置有除雾器(204)；所述送风系统包括进风干管(212)、进风分配管(213)和若干个进风支管(214)，所述进风干管(212)的一端与冷风源连通，另一端与进风分配管(213)的一端连通，所述进风分配管(213)的另一端与若干个进风支管(214)连通，所述进风支管(214)上设置进风分配口(215)；所述热水配水系统包括热水配管主管(207)、热水配水支管(209)，所述热水配管主管(207)的一端通过过滤器(208)与汽轮发电机冷凝器连接，另一端与热水配管支管(209)连接，所述热水配管支管(209)上布置有雾化喷头(210)。
2.根据权利要求1所述的一种地下核电站冷却竖井，其特征在于：所述除雾器(204)底部与竖井本体(206)内壁连接处设置有排水槽(205)。
3.根据权利要求1所述的一种地下核电站冷却竖井，其特征在于：所述进风分配管(213)倾斜布置，低端连接所述进风支管(214)，高端连接所述进风干管(212)，倾斜度为小于30°。
4.根据权利要求1所述的一种地下核电站冷却竖井，其特征在于：所述热水配水支管(209)上设置有高频超声换能器(211)。
5.根据权利要求2所述的一种地下核电站冷却竖井，其特征在于：所述除雾器(204)为圆锥面形金属丝网除雾器，圆锥面倾斜度为小于30°。
6.根据权利要求3所述的一种地下核电站冷却竖井，其特征在于：所述进风分配口(215)与垂直方向呈倾斜布置，倾斜度为小于45°。
7.根据权利要求2所述的一种地下核电站冷却竖井，其特征在于：所述圆台形竖井本体(206)上方出口处和冷却通风廊道(203)出口处设置有地表护栏(202)。
8.根据权利要求7所述的一种地下核电站冷却竖井，其特征在于：所述冷却通风廊道(203)出口处也设置有除雾器(204)。
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