CN106653108B - 核电站一回路净化冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站一回路净化冷却系统，其包括再生换热器、两台余热排出泵、两台余排换热器和过滤除盐净化单元，其中，再生换热器、余热排出泵、余排换热器和过滤除盐净化单元通过管线依次串联连接，且还设置有用于旁通再生换热器的再生换热器旁通管线、用于旁通过滤除盐净化单元的余排隔离旁通管线。相对于现有技术，本发明核电站一回路净化冷却系统将传统的化学和容积控制系统以及余热排出系统合二为一，系统更加简化，设备数量减少，布置空间要求降低，相应的运行和设备维护费用也明显减少，从而提高核电站经济性，具有较好的推广应用价值。

Description

核电站一回路净化冷却系统

技术领域

本发明属于核电站辅助系统技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站一回路净化冷却系统。

背景技术

核电站核岛工艺辅助系统的设计中，有两个重要的辅助功能需要实现：一回路冷却剂系统(RCS)的净化和水装量控制，以及停堆冷却阶段下，从堆芯和一回路冷却剂系统中排出热量。我国百万千瓦级压水堆核电厂中，通过分别设置化学和容积控制系统，以及余热排出系统来实现上述两个辅助功能。

但是，由于现有的化学和容积控制系统、余热排出系统具有设备多而杂、空间要求高、能耗大等特点，而且化学和容积控制系统、余热排出系统多次进出安全壳，容易引起反应堆冷却剂旁通安全壳事故。

有鉴于此，确有必要提供一种可有效净化一回路冷却剂、排出堆芯及一回路系统热量、系统配置简单高效、能耗低的核电站一回路净化冷却系统。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种简单高效的核电站一回路净化冷却系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站一回路净化冷却系统，其包括：

再生换热器，用于将冷却剂初步冷却；

两台余热排出泵，用于为核电站一回路净化冷却系统提供循环驱动力；

两台余排换热器，用于将冷却剂进一步冷却和排出热量；

过滤除盐净化单元，用于将冷却剂过滤除盐；

其中，所述再生换热器、余热排出泵、余排换热器和反应堆冷却剂净化单元通过管线依次串联连接，且还设置有用于旁通所述再生换热器的再生换热器旁通管线、用于旁通所述过滤除盐净化单元的余排隔离旁通管线。

作为本发明核电站一回路净化冷却系统的一种改进，所述余排换热器前设置有用于旁通余排换热器的余排流量调节管线，且该管线与所述余排隔离旁通管线相通。

作为本发明核电站一回路净化冷却系统的一种改进，所述过滤除盐净化单元的下游还设置有下泄管线；用于根据一回路系统的水装量控制需要，调节冷却剂的量。

作为本发明核电站一回路净化冷却系统的一种改进，所述过滤除盐净化单元的下游还设置有补水管线；用于根据一回路系统的化学控制或反应性控制需要，补充硼酸或除盐除氧水。

作为本发明核电站一回路净化冷却系统的一种改进，所述系统设置有两台余热排出泵，以增强一回路净化冷却系统的可靠性，提高核电站的可用率。

作为本发明核电站一回路净化冷却系统的一种改进，所述系统设置有两台余排换热器，以增强一回路净化冷却系统的可靠性，提高核电站的可用率。

作为本发明核电站一回路净化冷却系统的一种改进，所述核电站一回路净化冷却系统整体容置于安全壳内，可有效避免反应堆冷却剂旁通安全壳事故，提高核电站的安全性。

本发明核电站一回路净化冷却系统的运行模式包括净化模式和余热排出模式。正常运行或余热排出未接入的启停堆期间，本发明核电站一回路净化冷却系统用于一回路冷却剂的净化和水装量控制；余热排出接入后的机组启停堆期间，本发明核电站一回路净化冷却系统用于排出堆芯余热、一回路冷却剂和设备的显热以及运行的余热排出泵产生的热量。

其中，所述净化模式包括如下步骤：

来自一回路系统的冷却剂经再生换热器初步冷却；

通过余热排出泵输送至余排换热器进一步冷却；

进入过滤除盐净化单元净化；

净化后的冷却剂在再生换热器壳侧经净化出流加热，返回到一回路系统。

所述余热排出模式包括如下步骤：

来自一回路系统的冷却剂经过再生换热器旁通管线及余热排出泵，输送至余排换热器；

经余排换热器排出热量后，大部分冷却剂经过余排隔离旁通管线进入再生换热器壳侧的下游；

小部分冷却剂经过滤除盐净化单元净化处理后，与进入再生换热器壳侧下游的冷却剂汇合，返回到一回路系统。

作为本发明核电站一回路净化冷却系统的一种改进，当余排换热器前设置有余排流量调节管线时，在余热排出模式下，部分冷却剂经过余热排出泵后，进入余排流量调节管线，与经过余排隔离旁通管线的冷却剂汇合，进入再生换热器的下游。净化流量相对较小，余热排出模式下不需要全流量净化，例如余排流量要求为50t/h，而净化流量只需要5t/h就可满足净化要求

与现有技术相比，本发明核电站一回路净化冷却系统具有如下优点：

1)本发明核电站一回路净化冷却系统通过将传统的两个系统合二为一，配置简单高效，所用设备显著减少，大大降低了对空间布置控制的要求及生产运行成本，明显提高了核电站的经济性；

2)本发明核电站一回路净化冷却系统全部容置于安全壳内，可有效避免反应堆冷却剂旁通安全壳事故，提高核电站的安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站一回路净化冷却系统及其有益效果进行详细说明。

图1为本发明核电站一回路净化冷却系统的结构示意图。

图2为本发明核电站一回路净化冷却系统在净化模式下的运行配置示意图。

图3为本发明核电站一回路净化冷却系统在余热排出模式下的运行配置示意图。

附图标记说明：

10-再生换热器；20-余热排出泵；30-余排换热器；32-余排流量调节管线；40-过滤除盐净化单元；42-余排隔离旁通管线；50-下泄管线；60-补水管线；M1-余排流量调节阀；M2-温度调节阀；M3-余排隔离阀；M4-净化流量调节阀。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明，实施例的配方、比例等可因地制宜做出选择而对结果并无实质性影响。

请参阅图1，本发明核电站一回路净化冷却系统包括：

再生换热器10，用于将冷却剂初步冷却；

两台余热排出泵20，用于为核电站一回路净化冷却系统提供循环驱动力；

两台余排换热器30，用于将冷却剂进一步冷却和排出热量；

过滤除盐净化单元40，用于将冷却剂过滤除盐；

其中，再生换热器10、余热排出泵20、余排换热器30和反应堆冷却剂净化单元40通过管线依次串联连接，且还设置有用于旁通再生换热器10的再生换热器旁通管线、用于旁通过滤除盐净化单元40的余排隔离旁通管线42。

为了达到更好的净化冷却效果，余排换热器30前可设置用于旁通余排换热器30的余排流量调节管线32，且该管线与所述余排隔离旁通管线42相通。

为了实现对本发明核电站一回路净化冷却系统的控制，可在各装置及其旁通管线的相应位置设置有调节阀，如在余排流量调节管线32上设置余排流量调节阀M1、在余排换热器30的管线上设置温度调节阀M2以控制进入余排换热器30的反应堆冷却剂的流量、在余排隔离旁通管线42上设置余排隔离阀M3、在过滤除盐净化单元40的管线上设置净化流量调节阀M4等。

为了更好的适应一回路系统的水装量控制需要及化学控制或反应性需要，可根据实际情况在过滤除盐净化单元40的下游设置下泄管线50和补水管线60，该两个管线不分前后。

为了提升本发明核电站一回路净化冷却系统的安全性，可将整个系统全部容置于安全壳内，这样可有效避免反应堆冷却剂旁通安全壳事故。

实施例1

以下为本发明核电站一回路净化冷却系统在净化模式下运行的配置说明。

请参阅图2，其中的黑色粗线代表一回路系统的冷却剂循环路线来自一回路系统的冷却剂经再生换热器10初步冷却；

通过余热排出泵20输送至余排换热器30进一步冷却；

进入过滤除盐净化单元40净化；

净化后的冷却剂在再生换热器10壳侧经净化出流加热，返回到一回路系统。

其中，净化后的冷却剂在再生换热器10壳侧经净化出流后，可根据实际需要对稳压器进行辅助喷淋。

在净化模式下，本发明核电站一回路净化冷却系统通过将传统的化学和容积控制系统、余热排出系统合二为一，减少了三台需连续运行的高扬程上冲泵、一台容积控制箱、一台下泄换热器以及大量的阀门和管道。

本发明可在核电站反应堆冷却剂泵无轴封水注入要求的前提下应用，因此，取消了轴封水及过剩下泄回路，且余排换热器还可以兼做下泄换热器运行，因此可减少两台轴封水过滤器、一台轴封回流水过滤器、一台轴封回流换热器、一台过剩下泄换热器以及大量的阀门和管道。

实施例2

以下为本发明核电站一回路净化冷却系统在余热排出模式下运行的配置说明。

请参阅图3，其中的黑色粗线代表一回路系统的冷却剂循环路线。来自一回路系统的冷却剂经过再生换热器旁通管线及余热排出泵20，输送至余排换热器30；

经余排换热器30排出热量后，大部分冷却剂经过余排隔离旁通管线42进入再生换热器10的下游；

小部分冷却剂经过滤除盐净化单元40净化处理后，与进入再生换热器10的下游的冷却剂汇合，返回到一回路系统；

其中，余排换热器30前可设置用于旁通余排换热器30的余排流量调节管线32，且该管线与所述余排隔离旁通管线42相通。系统可通过余排流量调节管线32控制余热排出泵20保持在恒定流量下运行；在系统运行过程中，经余排换热器30排出热量后，大部分的冷却剂中的一部分冷却剂可经过余排流量调节管线32，与另一部分经过余排隔离旁通管线42的冷却剂汇合，进入再生换热器10的下游。

为了增强系统的可靠性，提高核电站的可用率，本发明核电站一回路净化冷却系统可采用如下冗余配置：

两台并联的余热排出泵20(容量2×50％)，在净化模式下可只有一台投运，另一台备用；在余热排出模式下可一台或两台同时投运。

两台并联的余排换热器30(容量2×50％)，在净化模式下可只有一台投运，另一台备用；在余热排出模式下可一台或两台同时投运。

在余热排出模式下，即使仅投用一台余热排出泵20和一台余排换热器30，也不会导致系统停止运作，但当投用两台并联的余热排出泵20和两台并联的余排换热器30时，可提高系统运作效率，保证不受换料工况的影响。

结合以上对本发明实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明核电站一回路净化冷却系统具有如下优点：

1)本发明核电站一回路净化冷却系统通过将传统的两个系统合二为一，配置简单高效，所用设备显著减少，大大降低了对空间布置控制的要求及生产运行成本，明显提高了核电站的经济性；

2)本发明核电站一回路净化冷却系统全部容置于安全壳内，可有效避免反应堆冷却剂旁通安全壳事故，提高核电站的安全性。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种核电站一回路净化冷却系统，其特征在于，所述核电站一回路净化冷却系统整体容置于安全壳内，其包括：

再生换热器，用于将冷却剂初步冷却；

两台余热排出泵，用于为核电站一回路净化冷却系统提供循环驱动力；

两台余排换热器，用于将冷却剂进一步冷却和排出热量；

过滤除盐净化单元，用于将冷却剂过滤除盐；

其中，所述再生换热器、余热排出泵、余排换热器和反应堆冷却剂净化单元通过管线依次串联连接，且还设置有用于旁通所述再生换热器的再生换热器旁通管线、用于旁通所述过滤除盐净化单元的余排隔离旁通管线；所述余排换热器前设置有用于旁通余排换热器的余排流量调节管线，且该管线与所述余排隔离旁通管线相通。

2.根据权利要求1所述的核电站一回路净化冷却系统，其特征在于，所述过滤除盐净化单元的下游还设置有下泄管线。

3.根据权利要求1所述的核电站一回路净化冷却系统，其特征在于，所述过滤除盐净化单元的下游还设置有补水管线。

4.根据权利要求1所述的核电站一回路净化冷却系统，其特征在于，设置有两台余热排出泵。

5.根据权利要求1所述的核电站一回路净化冷却系统，其特征在于，设置有两台余排换热器。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的核电站一回路净化冷却系统，其特征在于，其运行模式包括净化模式和余热排出模式。

7.根据权利要求6所述的核电站一回路净化冷却系统，其特征在于，所述净化模式包括如下步骤：

来自一回路系统的冷却剂经再生换热器冷却；

通过余热排出泵输送至余排换热器进一步冷却；

进入过滤除盐净化单元净化；

净化后的冷却剂在再生换热器壳侧经净化出流加热，返回到一回路系统。

8.根据权利要求6所述的核电站一回路净化冷却系统，其特征在于，所述余热排出模式包括如下步骤：

来自一回路系统的冷却剂经过再生换热器旁通管线及余热排出泵，输送至余排换热器；

经余排换热器排出热量后，大部分冷却剂经过余排隔离旁通管线进入再生换热器壳侧的下游；

小部分冷却剂经过滤除盐净化单元净化处理后，与进入再生换热器壳侧下游的冷却剂汇合，返回到一回路系统。

9.根据权利要求8所述的核电站一回路净化冷却系统，其特征在于，当余排换热器前设置有余排流量调节管线时，在余热排出模式下，部分冷却剂经过余热排出泵后，进入余排流量调节管线，与经过余排隔离旁通管线的冷却剂汇合，进入再生换热器壳侧的下游。