CN110186026B - 直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法 - Google Patents

直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，包括：直流式蒸汽发生器采用初始干式启动，待一回路平均温度升至第一工作温度时，二回路通入给水，维持蒸汽发生器的出口压力，一回路升至第二工作温度，堆芯由冷态启动至第一设定功率；维持出口压力，一回路平均温度上升，给水流量上升，堆芯上升至第二设定功率；维持出口压力，由第一给水流量降至第二给水流量，再升至第三给水流量，并让出口压力下降，堆芯上升至第三设定功率；维持出口压力，一回路平均温度上升，给水流量上升，堆芯上升到启动功率。该方法缩短了启堆过程所用的时间；通过测量进出口的温度、压力，来标定反应堆功率；避免了强烈的流动不稳定和壁温波动状况。

Description

直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法
技术领域
本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法。
背景技术
现有技术直流蒸汽发生器的启动一般采用干式启动或湿式启动。干式启动开始时，二次侧为空气，在一回路温度达到一定值时，直接投入给水，会引入较大的热冲击；湿式启动开始时，一、二次侧均为水，通过调节出口压力或给水流量，使一次侧温度逐渐升高，启动过程耗电高，时间长。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，用于核反应堆，包括以下步骤：
S1、在直流式蒸汽发生器中未注入水的情况下启动所述直流式蒸汽发生器，待一回路平均温度升至第一工作温度时，打开二回路中的给水阀，向所述直流式蒸汽发生器内注入水，维持所述直流式蒸汽发生器出口的压力，所述一回路持续升温至第二工作温度，所述核反应堆的堆芯由冷态启动至第一设定功率；
S2、维持所述直流式蒸汽发生器出口的压力，所述一回路平均温度逐渐上升，注入所述直流式蒸汽发生器的水的流量逐渐上升，所述堆芯的功率上升至第二设定功率；
S3、维持所述直流式蒸汽发生器出口的压力，所述直流式蒸汽发生器的给水流量由第一给水流量降至第二给水流量；所述直流式蒸汽发生器的给水流量再由第二给水流量升至第三给水流量，并让所述直流式蒸汽发生器的出口压力下降，所述第三给水流量介于所述第一给水流量和所述第二给水流量之间，所述堆芯的功率上升至第三设定功率；
S4、所述直流式蒸汽发生器的出口压力维持在所述步骤S3下降后的压力，所述一回路平均温度逐渐上升，增加所述二回路流入所述直流式蒸汽发生器的流量，待所述堆芯的功率上升到启动功率后，启动结束。
优选地，所述第一工作温度为140±5℃。
优选地，所述步骤S1中，所述第二工作温度为280±5℃。
优选地，所述步骤S1、S2中，以及在所述步骤S3中所述直流式蒸汽发生器的给水流量由所述第一给水流量降至第二给水流量时，所述直流式蒸汽发生器出口压力维持在7.6±1MPa。
优选地，在所述步骤S3中，所述直流式蒸汽发生器的给水流量由第二给水流量升至第三给水流量时，出口压力降至4±1MPa。
优选地，所述第一给水流量、第二给水流量、第三给水流量分别为满功率给水流量的30％±2％、10％±2％以及16％±2％。
优选地，所述步骤S3中，在720±10秒内，所述直流式蒸汽发生器给水流量由所述第一给水流量降至第二给水流量；
所述步骤S3中，在3600±10秒内，所述直流式蒸汽发生器给水流量由第二给水流量升至第三给水流量。
优选地，所述步骤S3中，在调节所述直流式蒸汽发生器的给水流量时，提升调节控制棒的位置。
优选地，所述第一设定功率、第二设定功率、第三设定功率分别为满功率的0％、8％、16％。
优选地，所述堆芯的启动功率为满功率的20％。
优选地，所述步骤S1、S2、S3中，所述直流式蒸汽发生器入口和出口均为过冷水状态。
优选地，所述步骤S4中，所述直流式蒸汽发生器入口为过冷水状态，出口为过热蒸汽状态。
优选地，所述二回路包括依次连通形成循环回路的给水泵、给水阀、直流式蒸汽发生器、控制阀、启动分离器、换热器、除氧器。
实施本发明的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，具有以下有益效果：本发明中的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法可以大大缩短启堆过程所用的时间，提高了小堆的经济性；相对于干式启动，能够通过测量进出口的温度、压力，来标定反应堆功率，能够在低功率台阶标定反应堆功率，提高了小堆的安全性；在蒸发器水-汽转换期间，有效避免了在启动期间强烈的流动不稳定和壁温波动状况，有利于保护蒸发器设备。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中一回路、二回路的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明一个优选实施例中的一回路2可包括依次连接形成循环回路的蒸汽发生器1、压力容器21。压力容器21内安装有堆芯22，堆芯22包括控制棒221。二回路3可包括依次连接形成循环回路的给水泵31、给水阀32、直流式蒸汽发生器1、控制阀33、启动分离器34、换热器35、除氧器36。一回路2、二回路3之间通过直流式蒸汽发生器1进行热交换。
在一些实施例中，直流式蒸汽发生器1的启动包括以下步骤：
S1、在直流式蒸汽发生器1中未注入水的情况下启动直流式蒸汽发生器1(即直流式蒸汽发生器1采用初始干式启动)，待一回路2平均温度升至第一工作温度时，打开给水阀32，向直流式蒸汽发生器1内注入水，维持直流式蒸汽发生器1出口的压力；一回路2持续升温至第二工作温度，堆芯22由冷态启动至第一设定功率。
S2、维持直流式蒸汽发生器1出口的压力，一回路2平均温度逐渐上升，注入直流式蒸汽发生器1的水的流量逐渐上升，堆芯22的功率上升至第二设定功率。
S3、维持直流式蒸汽发生器1出口的压力，直流式蒸汽发生器1的给水流量由第一给水流量降至第二给水流量；
直流式蒸汽发生器1的给水流量再由第二给水流量升至第三给水流量，并让直流式蒸汽发生器1的出口压力下降，堆芯22的功率上升至第三设定功率；
其中，第三给水流量介于第一给水流量和第二给水流量之间。
S4、直流式蒸汽发生器1的出口压力维持在步骤S3下降后的压力，一回路2平均温度逐渐上升，增加二回路3流入直流式蒸汽发生器1的流量，待堆芯22的功率上升到启动功率后，启动结束。
本实施例中的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法可以大大缩短启堆过程所用的时间，提高了小堆的经济性；相对于干式启动，能够通过测量进出口的温度、压力，来标定反应堆功率，能够在低功率台阶标定反应堆功率，提高了小堆的安全性；本发明在蒸发器水-汽转换期间，有效避免了在启动期间强烈的流动不稳定和壁温波动状况，有利于保护蒸发器设备。
可选择的，第一设定功率、第二设定功率、第三设定功率分别为满功率的0％、8％、16％。
进一步地，步骤S1中，第一工作温度为140±5℃，一回路2温度升至第一工作温度才通入二回路3给水，可以避免在此过程中加热水，降低电能消耗。
另外，第二工作温度为280±5℃，堆芯22由冷态启动至满功率的0％，使得堆芯22由冷态启动至第一台阶。
步骤S1中，直流式蒸汽发生器1出口压力维持在7.6±1MPa，另外，在向直流式蒸汽发生器1注入水的过程中，直流式蒸汽发生器1入口和出口均为过冷水状态，没有产生汽泡，可以保证压力稳定。
换热器35为疏水换热器35，流出直流式蒸汽发生器1的水先流经启动分离器34，再经疏水换热器35降温后，回水至除氧器36，再经主给水泵31将水输送进直流式蒸汽发生器1，建立循环流动。
给水阀32可以控制流进直流式蒸汽发生器1的流量，控制阀33可以控制流出直流式蒸汽发生器1的流量，通过控制和调节流量可以控制和调节直流式蒸汽发生器1出口的压力。
进一步地，步骤S2中，直流式蒸汽发生器1出口压力维持在7.6±1MPa，让直流式蒸汽发生器1出口过冷水稳定运行，可长期停留。另外，在向直流式蒸汽发生器1注入水的过程中，直流式蒸汽发生器1入口和出口均为过冷水状态，没有产生汽泡，可以保证压力稳定。
步骤S2中，堆芯22的功率上升至满功率的8％，使得堆芯22由冷态启动至第二台阶。
进一步地，步骤S3中，在步骤S3中直流式蒸汽发生器1的给水流量由第一给水流量降至第二给水流量时，直流式蒸汽发生器1出口压力维持在7.6±1MPa。
另外，直流式蒸汽发生器1的给水流量由第二给水流量升至第三给水流量时，出口压力降至4±1MPa。
通常，以上直流式蒸汽发生器1出口压力值也可适当的调节。
可选择的，第一给水流量、第二给水流量、第三给水流量分别为满功率给水流量的30％±2％、10％±2％以及16％±2％。在其他实施例中，第一给水流量、第二给水流量、第三给水流量也可分别为满功率给水流量的其他比例。
步骤S3中，在720±10秒内，直流式蒸汽发生器1给水流量由第一给水流量降至第二给水流量；另外，在3600±10秒内，直流式蒸汽发生器1给水流量由第二给水流量升至第三给水流量。在特定时间内调节流量，可以利于协调控制温度和压力。
在向直流式蒸汽发生器1注入水的过程中，直流式蒸汽发生器1入口和出口均为过冷水状态，没有产生汽泡，可以保证压力稳定。
另外，步骤S3中，在调节直流式蒸汽发生器1的给水流量时，提升调节控制棒221的位置。
在步骤S3中直流式蒸汽发生器1的给水流量由第一给水流量降至第二给水流量时，降低给水流量，引入负反应性；再提升控制棒221，引入正反应性，最终通过手动调节控制棒221，保持堆芯的功率平稳上升。
在直流式蒸汽发生器1的给水流量由第二给水流量升至第三给水流量时，提升给水流量，降低出口压力，确保直流式蒸汽发生器1二次侧功率升至16％FP(FP：满功率)；再提升控制棒221，引入正反应性，配合二次侧，保持堆芯功率平稳上升至16％FP。在其他实施例中，当堆芯功率为满功率的其他比例时，上述直流式蒸汽发生器1二次侧功率所占满功率的比例值相应调整。
步骤S3中，堆芯22的功率上升至满功率的16％，使得堆芯22由冷态启动至第三台阶。
步骤S4中，直流式蒸汽发生器1入口为过冷水状态，出口为过热蒸汽状态。进一步地，堆芯22的启动功率为满功率的20％，使得堆芯22由冷态启动至第四台阶，同时，也代表启动阶段结束。
在一些实施例中，堆芯22由冷态启动至的第一台阶、第二台阶、第三台阶时的功率也可占满功率的其他比例。
可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，用于核反应堆，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在直流式蒸汽发生器(1)中未注入水的情况下启动所述直流式蒸汽发生器(1)，待一回路(2)平均温度升至第一工作温度时，打开二回路(3)中的给水阀(32)，向所述直流式蒸汽发生器(1)内注入水，维持所述直流式蒸汽发生器(1)出口的压力，所述一回路(2)持续升温至第二工作温度，所述核反应堆的堆芯(22)由冷态启动至第一设定功率；
S2、维持所述直流式蒸汽发生器(1)出口的压力，所述一回路(2)平均温度逐渐上升，注入所述直流式蒸汽发生器(1)的水的流量逐渐上升，所述堆芯(22)的功率上升至第二设定功率；
S3、维持所述直流式蒸汽发生器(1)出口的压力，所述直流式蒸汽发生器(1)的给水流量由第一给水流量降至第二给水流量；所述直流式蒸汽发生器(1)的给水流量再由第二给水流量升至第三给水流量，并让所述直流式蒸汽发生器(1)的出口压力下降，所述第三给水流量介于所述第一给水流量和所述第二给水流量之间，所述堆芯(22)的功率上升至第三设定功率；
S4、所述直流式蒸汽发生器(1)的出口压力维持在所述步骤S3下降后的压力，所述一回路(2)平均温度逐渐上升，增加所述二回路(3)流入所述直流式蒸汽发生器(1)的流量，待所述堆芯(22)的功率上升到启动功率后，启动结束。
2.根据权利要求1所述的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，其特征在于，所述第一工作温度为140±5℃。
3.根据权利要求1或2所述的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述第二工作温度为280±5℃。
4.根据权利要求1所述的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，其特征在于，所述步骤S1、S2中，以及在所述步骤S3中所述直流式蒸汽发生器(1)的给水流量由所述第一给水流量降至第二给水流量时，所述直流式蒸汽发生器(1)出口压力维持在7.6±1MPa。
5.根据权利要求4所述的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述直流式蒸汽发生器(1)的给水流量由第二给水流量升至第三给水流量时，出口压力降至4±1MPa。
6.根据权利要求1、4、5任一项所述的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，其特征在于，所述第一给水流量、第二给水流量、第三给水流量分别为满功率给水流量的30％±2％、10％±2％以及16％±2％。
7.根据权利要求1、4、5任一项所述的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，其特征在于，所述步骤S3中，在720±10秒内，所述直流式蒸汽发生器(1)给水流量由所述第一给水流量降至第二给水流量；
所述步骤S3中，在3600±10秒内，所述直流式蒸汽发生器(1)给水流量由第二给水流量升至第三给水流量。
8.根据权利要求1、4、5任一项所述的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，其特征在于，所述步骤S3中，在调节所述直流式蒸汽发生器(1)的给水流量时，提升调节控制棒(221)的位置。
9.根据权利要求1、4、5任一项所述的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，其特征在于，所述第一设定功率、第二设定功率、第三设定功率分别为满功率的0％、8％、16％。
10.根据权利要求9所述的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，其特征在于，所述堆芯(22)的启动功率为满功率的20％。
11.根据权利要求1、4、5任一项所述的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，其特征在于，所述步骤S1、S2、S3中，所述直流式蒸汽发生器(1)入口和出口均为过冷水状态。
12.根据权利要求1、4、5任一项所述的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述直流式蒸汽发生器(1)入口为过冷水状态，出口为过热蒸汽状态。
13.根据权利要求1、4、5任一项所述的直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法，其特征在于，所述二回路(3)包括依次连通形成循环回路的给水泵(31)、给水阀(32)、直流式蒸汽发生器(1)、控制阀(33)、启动分离器(34)、换热器(35)、除氧器(36)。
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