CN110246597A - 百万千瓦级核电站辅助给水系统贮水箱的降温系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及百万千瓦级核电站辅助给水技术领域，特别是涉及一种百万千瓦级核电站辅助给水系统贮水箱的降温系统和降温方法。该降温系统包括除气器循环泵和热交换器；辅助给水系统ASG贮水箱的出水口连接除气器循环泵的进水口，除气器循环泵的出水口连接热交换器的进水口，热交换器的出水口连接ASG贮水箱的进水口，形成循环冷却回路；除气器循环泵，用于提供循环动力将ASG贮水箱中的水注入至热交换器；热交换器，用于对流入的水进行降温处理，并将降温处理后的水输出至ASG贮水箱。通过采用热交换器进行降温处理，可以保证ASG贮水箱的水温在技术规范内，避免ASG贮水箱的水温超过温度上限而引发报警，进而避免机组后撤到余热排出/冷却正常停堆模式。

Description

百万千瓦级核电站辅助给水系统贮水箱的降温系统和方法

技术领域

本申请涉及百万千瓦级核电站辅助给水技术领域，特别是涉及一种百万千瓦级核电站辅助给水系统贮水箱的降温系统和方法。

背景技术

辅助给水系统ASG是核电站中专设的安全设施之一，其作用是在核电站的主给水系统发生故障时，向蒸汽发生器二回路侧供水，以维持蒸汽发生器的液位。例如，900MW压水堆在换料大修的启动阶段，当机组处于双相中间停堆或者热停堆时，如果主给水系统发生故障，辅助给水系统ASG将以低流量启动运行。

在这种情况下，辅助给水系统ASG的贮水箱的水温有可能超过温度上限(50℃)而引发报警，甚至会导致机组后撤到余热排出/冷却正常停堆模式。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够避免贮水箱的水温超温度上限引发报警的百万千瓦级核电站辅助给水系统贮水箱的降温系统和方法。

一方面，本发明实施例提供了一种百万千瓦级核电站辅助给水系统贮水箱的降温系统，该降温系统包括除气器循环泵和热交换器；辅助给水系统ASG贮水箱的出水口连接除气器循环泵的进水口，除气器循环泵的出水口连接热交换器的进水口，热交换器的出水口连接ASG贮水箱的进水口，形成循环冷却回路；

除气器循环泵，用于提供循环动力将ASG贮水箱中的水注入至热交换器；

热交换器，用于对流入的水进行降温处理，并将降温处理后的水输出至ASG贮水箱。

在其中一个实施例中，系统还包括补水阀门；补水阀门将凝结水循环系统CEX的补水管路连接到循环冷却回路中；

补水阀门，用于在除气器循环泵运行时，若接收到开启触发指令，则切换至导通状态，使CEX补给的水通过补水阀门与热交换器流出的水混合并流入ASG贮水箱。

在其中一个实施例中，补水阀门，还用于在满足预设条件时切换至关闭状态，使CEX补给的水停止流入循环冷却回路；

其中，预设条件包括接收到关闭触发指令、ASG贮水箱中的水位达到第一预设水位中的至少一种。

在其中一个实施例中，循环冷却回路上设置有第一流量计，CEX的补水管路上设置有第二流量计；

第一流量计，用于检测循环冷却回路中的水流量；

第二流量计，用于检测CEX的补水管路中的水流量。

在其中一个实施例中，补水阀门包括隔离阀；

隔离阀，用于根据第一流量计和第二流量计检测到的水流量，调节CEX补给的水流量。

在其中一个实施例中，CEX补给的水的温度低于ASG贮水箱的温度上限。

在其中一个实施例中，系统还包括水位阀门，水位阀门设置在ASG贮水箱的进水口前；

水位阀门，用于在ASG贮水箱中的水位高于第二预设水位时切换至关闭状态，以停止向ASG贮水箱中补水；

其中，第二预设水位高于第一预设水位。

在其中一个实施例中，热交换器的冷源为闭路冷却水系统SRI的冷却水。

在其中一个实施例中，热交换器的启用条件包括：ASG贮水箱的外壁温度高于40摄氏度，ASG的电动泵运行超过3小时中的至少一种。

另一方面，本发明实施例提供了一种百万千瓦级核电站辅助给水系统ASG贮水箱的降温方法，应用于如上述的辅助给水系统贮水箱的降温系统，降温系统包括除气器循环泵和热交换器，方法包括：

运行除气器循环泵，将辅助给水系统ASG贮水箱中的水注入至热交换器；

控制热交换器对流入的水进行降温处理，并将降温处理后的水输出至ASG贮水箱。

上述百万千瓦级核电站辅助给水系统贮水箱的降温系统及降温方法，该降温系统包括除气器循环泵和热交换器；辅助给水系统ASG贮水箱的出水口连接除气器循环泵的进水口，除气器循环泵的出水口连接热交换器的进水口，热交换器的出水口连接ASG贮水箱的，形成循环冷却回路；除气器循环泵提供循环动力将ASG贮水箱中的水注入至热交换器；热交换器对流入的水进行降温处理，并将降温处理后的水输出至ASG贮水箱。通过本发明实施例，ASG贮水箱在给蒸汽发生器供水时，除气器循环泵将ASG贮水箱中的水循环至热交换器，由热交换器对流入的水进行降温处理，降温后的水再流回ASG贮水箱。由于采用了热交换器进行降温处理，因此可以保证ASG贮水箱的水温在技术规范内，避免ASG贮水箱的水温超过温度上限而引发报警，进而避免机组后撤到余热排出/冷却正常停堆模式。

附图说明

图1为一个实施例中ASG贮水箱的降温系统的结构示意图；

图2为另一个实施例中ASG贮水箱的降温系统的结构示意图；

图3为一个实施例中ASG贮水箱的降温方法的步骤流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1所示，本发明实施例提供了一种百万千瓦级核电站辅助给水系统贮水箱的降温系统。该降温系统包括除气器循环泵102和热交换器103；辅助给水系统ASG贮水箱101的出水口连接除气器循环泵102的进水口，除气器循环泵102的出水口连接热交换器103的进水口，热交换器103的出水口连接ASG贮水箱101的进水口，形成循环冷却回路；除气器循环泵102，用于提供循环动力将ASG贮水箱101中的水注入至热交换器103；热交换器103，用于对流入的水进行降温处理，并将降温处理后的水输出至ASG贮水箱101。

本实施例中，ASG贮水箱101的出水口连接除气器循环泵102的进水口，除气器循环泵102的出水口连接热交换器103的进水口，热交换器103的出水口连接ASG贮水箱101的进水口，这样，ASG贮水箱101与除气器循环泵102、热交换器103就连成一个循环冷却回路。除气器循环泵102运行时，可以提供循环动力，使ASG贮水箱101中的水流入除气器循环泵102再流至热交换器103。热交换器103对流入的水进行降温处理，降温后的水流至ASG贮水箱101。这样，就降低了ASG贮水箱101中的水温，避免ASG贮水箱101的水温超过温度上限而引发报警，从而避免机组后撤到余热排出/冷却正常停堆模式。

可选地，热交换器103的冷源为闭路冷却水系统SRI的冷却水。

具体地，从除气器循环泵102流入热交换器103的水温度较高，而闭路冷却水系统SRI的冷却水温度较低，热交换器103对从除气器循环泵102流入的水和从SRI流入的冷却水进行热交换，使从除气器循环泵102流入的水降温。可选地，热交换器103为板式热交换器103，设计换热功率为700kW。本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

在实际操作中，ASG贮水箱101开始为蒸汽发生器供水时可以不启用热交换器103，而是在达到启用条件时再启用热交换器103。可选地，热交换器103的启用条件包括：ASG贮水箱101的外壁温度高于40摄氏度，ASG的电动泵运行超过3小时中的至少一种。

具体地，ASG贮水箱101的温度上限可以设置为50摄氏度，在ASG贮水箱101的外壁温度高于40摄氏度时，ASG贮水箱101中的水温容易达到温度上限，从而触发报警，使机组后撤到余热排出/冷却正常停堆模式。此时，启用热交换器103对ASG贮水箱101中的水进行降温处理，可以避免ASG贮水箱101的水温超过温度上限而引发报警，从而避免机组后撤到余热排出/冷却正常停堆模式。或者，ASG的电动泵以低流量(30m³/h)运行3小时以上，ASG贮水箱101中的水温也容易达到温度上限，此时，启用热交换器103对ASG贮水箱101中的水进行降温处理。本发明实施例对启用条件不作详细限定，可以根据ASG贮水箱的水温和温升趋势，在合适时机启用热交换器，确保ASG贮水箱各项指标不超过技术规范的要求值。

上述辅助给水系统ASG贮水箱的降温系统包括除气器循环泵和热交换器；除气器循环泵提供循环动力使ASG贮水箱中的水从ASG贮水箱流至热交换器；热交换器对流入的水进行降温处理，并将降温处理后的水输出至ASG贮水箱。由于采用了热交换器对ASG贮水箱中的水进行降温处理，因此可以保证ASG贮水箱的水温在技术规范内，避免ASG贮水箱的水温超过温度上限而引发报警，进而避免机组后撤到余热排出/冷却正常停堆模式。

在另一个实施例中，如图2所示，本实施例涉及的是ASG贮水箱101的降温系统的一种可选结构。在上述图1所示实施例的基础上，系统还包括补水阀门104；补水阀门104将凝结水循环系统CEX的补水管路连接到循环冷却回路中；补水阀门104，用于在除气器循环泵102运行时，若接收到开启触发指令，则切换至导通状态，使CEX补给的水通过补水阀门104与热交换器103流出的水混合并流入ASG贮水箱101。

本实施例中，该系统还包括补水阀门104，补水阀门104的进水口连接凝结水循环系统CEX的补水管路，补水阀门104的出水口连接在循环冷却回路上，例如，补水阀门104的出水口连接在热交换器103的出水口与ASG贮水箱101的进水口之间的管路上。在除气器循环泵102运行时，如果补水阀门104接收到开启触发指令，则切换至导通状态，CEX补给的水通过补水阀门104与热交换器103流出的水进行混合，然后混合后的水流入ASG贮水箱101。由于ASG贮水箱101为蒸汽发生器供水，采用CEX对ASG贮水箱101进行补水可以避免ASG贮水箱101中的水位过低引起水位报警。

在实际操作中，除气器循环泵102与ASG贮水箱101连接，一方面给ASG贮水箱101中的水提供循环动力，另一方面将除气器中的除气水供给ASG贮水箱101，在这两种情况下，ASG贮水箱101是不需要通过补水阀门104补水的，所以设计上除气器循环泵102的启动信号会闭锁补水阀门104的开启。但是，现在ASG贮水箱101需要为蒸汽发生器供水，除气器并不需要启动给ASG补水箱补水，但需要投运热交换器借助除气器循环泵102提供循环动力，同时在这种情况下ASG贮水箱101是需要通过补水阀门104补水的。针对这个问题，可以调整控制逻辑，取消除气器循环泵102的启动信号与补水阀门104的开启信号之间的互锁，这样，在除气器循环泵102运行时，补水阀门104如果接收到开启触发指令即开启信号，可以实现切换至导通状态。

可选地，补水阀门104，还用于在满足预设条件时切换至关闭状态，使CEX补给的水停止流入循环冷却回路；其中，预设条件包括接收到关闭触发指令、ASG贮水箱101中的水位达到第一预设水位中的至少一种。

具体地，如果补水阀门104接收到关闭触发指令，则切换至关闭状态；如果ASG贮水箱101中的水位达到第一预设水位，补水阀门104也切换至关闭状态。补水阀门104切换到关闭状态后，就切断了CEX的补水管路与循环冷却回路的连接，即切断了CEX的补水管路与ASG贮水箱101的连接。此时，不影响热交换器103与ASG贮水箱101的连接，热交换器103流出的水仍然可以流入ASG贮水箱101中进行循环冷却，可以避免ASG贮水箱101中水温过高避免违反技术规范。

在实际操作中，由于CEX补水泵和除气器循环泵102这两路泵的压力存在较大偏差(CEX补水泵的出口压力为24bar,；除气器循环泵102的出口压力最大为10.55bar，在70m³/h时最小为0.36bar)，这种偏差可能会导致除气器循环泵102和热交换器103这一循环冷却回路中没有水流，进而影响除气器循环泵102的运行。或者，CEX补给的水流量不满足设计要求，比如低于60吨/小时，违反设计基准，可能会引起ASG贮水箱水位不能保证机组依据技术规范要求后撤到NS/RRA模式，引发核事故。因此，在循环冷却回路上设置有第一流量计，在CEX的补水管路上设置有第二流量计；第一流量计，用于检测除气器循环泵102的输出管路中的水流量；第二流量计，用于检测CEX的补水管路中的水流量。具体地，可以在除气器循环泵102的输出管路上设置第一流量计，检测除气器循环泵102的输出管路中的水流量；或者在热交换器103的输出管路上设置第一流量计，检测热交换器103的输出管路中的水流量，避免循环冷却回路中没有水流，影响除气器循环泵102的运行。

可选地，补水阀门104包括隔离阀；隔离阀，用于根据第一流量计和第二流量计检测到的水流量，调节CEX补给的水流量。

具体地，补水阀门104包括隔离阀，隔离阀被调节时，可以调节通过补水阀门104的水流量，即调节CEX补给的水流量。在实际操作中，根据第一流量计和第二流量计检测到的水流量，可以调节隔离阀减少CEX补给的水流量，从而避免CEX补水泵的出口压力过大，导致循环冷却回路中没有水流。

可选地，CEX补给的水的温度低于ASG贮水箱101的温度上限。

具体地，CEX补给的水的温度要低于ASG贮水箱101的水温上限，避免CEX补给的水流入ASG贮水箱101中造成ASG贮水箱101的水温达到水温上限而引起报警。

上述ASG贮水箱的降温系统还包括补水阀门，补水阀门在除气器循环泵运行时，若接收到开启触发指令，则切换至导通状态，使CEX补给的水通过补水阀门后与热交换器流出的水混合并流入ASG贮水箱；在满足预设条件时切换至关闭状态，使CEX补给的水停止流入循环冷却回路。通过本实施例，补水阀门可以连通补水通道，也可以切断补水通道，即可以严格控制ASG贮水箱中的水位，避免ASG贮水箱中的水位过低或过高而引起水位报警。

在另一个实施例中，如图2所示，本实施例涉及的是ASG贮水箱101的降温系统的一种可选结构。在上述图1所示实施例的基础上，该系统还包括水位阀门105，水位阀门105设置ASG贮水箱101的进水口前；水位阀门105，用于在ASG贮水箱101中的水位高于第二预设水位时切换至关闭状态，以停止向ASG贮水箱101中补水；其中，第二预设水位高于第一预设水位。

本实施例中，还可以在补水阀门104和ASG贮水箱101之间设置水位阀门105，ASG贮水箱101、除气器循环泵102、热交换器103和水位阀门105依次连接形成循环冷却回路，补水阀门104将CEX的补水管路连入循环冷却回路中。

水位阀门105的作用是在ASG贮水箱101中的水位高于第二预设水位时切换至关闭状态，切断管路与ASG贮水箱101进水口之间的连接，从而停止向ASG贮水箱101中通水。其中，第二预设水位高于第一预设水位，例如，第一预设水位为11.5米，第二预设水位为11.58米。这样，在ASG贮水箱101中的水位到达第一预设水位时，补水阀门104应该切换至关闭状态，但水位阀门105不受影响，即循环冷却回路不受影响；如果此时补水阀门104未切换至关闭状态，继续向ASG贮水箱101中补水，则在ASG贮水箱101中的水位到达第二预设水位时，水位阀门105会关闭，从而停止向ASG贮水箱101中继续补水，进而避免ASG贮水箱101中水位过高发生危险。

上述ASG贮水箱的降温系统还包括水位阀门，水位阀门在ASG贮水箱中的水位高于第二预设水位时切换至关闭状态，停止向ASG贮水箱中补水，避免ASG贮水箱中水位过高发生危险。

参照图3所示，本发明实施例还提供了一种百万千瓦级核电站辅助给水系统贮水箱的降温方法。该方法应用于如上述的辅助给水系统贮水箱的降温系统，该降温系统包括除气器循环泵102和热交换器103，该方法包括：

步骤201，运行除气器循环泵102，将辅助给水系统ASG贮水箱101中的水注入至热交换器103。

步骤202，控制热交换器103对流入的水进行降温处理，并使降温处理后的水流回ASG贮水箱101。

本实施例中，在ASG贮水箱101为蒸汽发生器供水时，ASG的电动泵以低流量运行，此时可以监测ASG贮水箱101的外壁温度，以及电动泵的运行时间，如果满足ASG贮水箱101的外壁温度大于40摄氏度，电动泵的运行时间大于3小时中的至少一个条件，则启用热交换器103。在实际操作中，可以根据贮水箱水温变化趋势，选择合适时机启用热交换器103，本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。启用热交换器103后，ASG贮水箱101的出水口连接除气器循环泵102的进水口，除气器循环泵102的出水口连接热交换器103的进水口，热交换器103的进水口连接ASG贮水箱101的进水口，即形成循环冷却回路。

形成循环冷却回路后，运行除气器循环泵102，除气器循环泵102为循环冷却回路中的水提供循环动力，使ASG贮水箱101中的水从ASG贮水箱101流至热交换器103。然后，控制热交换器103对流入的水进行降温处理，降温处理后的水最后流回ASG贮水箱101。由于采用了热交换器103对ASG贮水箱101中的水进行降温处理，因此可以保证ASG贮水箱101的水温在技术规范内，避免ASG贮水箱101的水温超过温度上限而引发报警，进而避免机组后撤到余热排出/冷却正常停堆模式。

进一步地，参照图2所示，还可以通过补水阀门104在循环眼冷却回路中连接CEX的补水管路。在运行除气器循环泵102时，如果补水阀门104接收到开启触发指令，则切换至导通状态，使CEX补给的水通过补水阀门104与热交换器103流出的水混合，混合后的水流入ASG贮水箱101中。如果补水阀门104接收到关闭触发指令，或者ASG贮水箱101中的水位高于第一预设水位，则切换至关闭状态，停止CEX向循环冷却回路中补水，即停止向ASG贮水箱101中补水。并且，补水阀门104包括隔离阀，在隔离阀被调节时，可以调节CEX补给的水流量。

可选地，在循环冷却回路中设置有第一流量计，在CEX的补水管路中设置有第二流量计；可以根据第一流量计检测到的循环冷却回路中的水流量，以及第二流量计检测到的CEX的补水管路中的水流量来调节隔离阀，以避免CEX补水泵的出口压力过大导致循环冷却回路中没有水流，影响除气器循环泵102的运行；或者，避免CEX补给的水流量不满足设计要求，违反设计基准，可能会引起ASG贮水箱水位不能保证机组依据技术规范要求后撤到NS/RRA模式，引发核事故。

可选地，参照图2所示，在ASG贮水箱的进水口前还可以设置水位阀门105，水位阀门105在检测到ASG贮水箱101中的水位高于第二预设水位时关闭，停止向ASG贮水箱101补水，避免ASG贮水箱101中的水位过高而出现的危险。

上述ASG贮水箱的降温方式中，运行除气器循环泵，使ASG贮水箱中的水从ASG贮水箱流至热交换器；控制热交换器对流入的水进行降温处理，并将降温处理后的水输出至所ASG贮水箱。由于采用了热交换器进行降温处理，因此可以保证ASG贮水箱的水温在技术规范内，避免ASG贮水箱的水温超过温度上限而引发报警，进而避免机组后撤到余热排出/冷却正常停堆模式。

应该理解的是，虽然图3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种百万千瓦级核电站辅助给水系统贮水箱的降温系统，其特征在于，所述降温系统包括除气器循环泵和热交换器；所述辅助给水系统ASG贮水箱的出水口连接所述除气器循环泵的进水口，所述除气器循环泵的出水口连接所述热交换器的进水口，所述热交换器的出水口连接所述ASG贮水箱的进水口，形成循环冷却回路；

所述除气器循环泵，用于提供循环动力将所述ASG贮水箱中的水注入至所述热交换器；

所述热交换器，用于对流入的水进行降温处理，并将降温处理后的水输出至所述ASG贮水箱。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括补水阀门；所述补水阀门将凝结水循环系统CEX的补水管路连接到所述循环冷却回路中；

所述补水阀门，用于在所述除气器循环泵运行时，若接收到开启触发指令，则切换至导通状态，使所述CEX补给的水通过所述补水阀门与所述热交换器流出的水混合并流入所述ASG贮水箱。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述补水阀门，还用于在满足预设条件时切换至关闭状态，使所述CEX补给的水停止流入所述循环冷却回路；

其中，所述预设条件包括接收到关闭触发指令、所述ASG贮水箱中的水位达到第一预设水位中的至少一种。

4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述循环冷却回路上设置有第一流量计，所述CEX的补水管路上设置有第二流量计；

所述第一流量计，用于检测所述循环冷却回路中的水流量；

所述第二流量计，用于检测所述CEX的补水管路中的水流量。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述补水阀门包括隔离阀；

所述隔离阀，用于根据所述第一流量计和所述第二流量计检测到的水流量，调节所述CEX补给的水流量。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述CEX补给的水的温度低于所述ASG贮水箱的温度上限。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括水位阀门，所述水位阀门设置在所述ASG贮水箱的进水口前；

所述水位阀门，用于在所述ASG贮水箱中的水位高于第二预设水位时切换至关闭状态，以停止向所述ASG贮水箱中补水；

其中，所述第二预设水位高于所述第一预设水位。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述热交换器的冷源为闭路冷却水系统SRI的冷却水。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述热交换器的启用条件包括：所述ASG贮水箱的外壁温度高于40摄氏度，所述ASG的电动泵运行超过3小时中的至少一种。

10.一种百万千瓦级核电站辅助给水系统贮水箱的降温方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一项所述的百万千瓦级核电站辅助给水系统贮水箱的降温系统，所述降温系统包括除气器循环泵和热交换器，所述方法包括：

运行所述除气器循环泵，将所述辅助给水系统ASG贮水箱中的水注入至所述热交换器；

控制所述热交换器对流入的水进行降温处理，并将降温处理后的水输出至所述ASG贮水箱。