CN111023072B - 一种直流式蒸汽发生器二回路启停系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种直流式蒸汽发生器二回路启停系统,包括直流式蒸汽发生器、启动分离器、启动换热器、除氧器、给水泵、蒸汽联箱、冷凝器和汽轮机,给水泵的出水口与蒸汽发生器之间设有给水流量调节阀,蒸汽发生器与蒸汽联箱之间设有主蒸汽管道,启动分离器通过旁路蒸汽管道与主蒸汽管道连接于第一位置,第一位置与蒸汽联箱间设有第一蒸汽隔离阀,启动分离器与第一位置之间设置启动分离器入口隔离阀,启动分离器与蒸汽联箱间设置启动分离器出口隔离阀和启动分离器出口调节阀,启动换热器与除氧器之间设置疏水调节阀和疏水隔离阀。本申请满足蒸汽发生器启停过程中汽水分离、工质回收和进出口参数控制的要求,提高控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及核电技术领域,更具体的涉及一种直流式蒸汽发生器二回路启停系统。
背景技术
直流式蒸汽发生器启停过程中,其出口工质一般会经历过冷水、汽水两相流、过热蒸汽三种相态。压水堆核电站冷启动过程中,首先要实现一回路冷却剂的升温升压过程。而且一回路系统的升温速率必须严格控制在30-40℃/h以下,压力上升也不能太快。为满足启动要求,必须保证二次侧给水全部加热为过热蒸汽,这就要求反应堆启动完成以后要有与给水流量相对应的反应堆功率。为了避免工质流动的不稳定,启动初期维持二回路的给水为水实体状态。现有的直流式蒸汽发生器二回路启停系统包括启动分离器、启动分离器入口调节阀、启动分离器疏水调节阀、给水泵、给水调节阀。在低功率时通过手动控制给水泵和给水调节阀实现恒定流量给水,30%反应堆功率之前,主给水系统维持30%反应堆功率对应的给水,通过手动控制启动分离器入口调节阀和给水泵实现蒸汽发生器出口较大的压力,保持反应堆功率前期过程中二回路处于水实体状态,渡过蒸汽发生器的不稳定期。当蒸汽发生器出口为汽水两相时,启动分离器入口调节阀控制蒸汽发生器的出口压力维持恒定。由于低功率前期一直采用恒定给水流量、恒定蒸汽发生器出口压力,一回路反应堆功率和二回路带热不匹配,二回路带热过多,导致一回路温度降低;同时该系统控制精度不高。
因此,有必要提供一种直流式蒸汽发生器二回路启停系统以解决现有的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直流式蒸汽发生器二回路启停系统可避免一回路反应堆功率和二回路带热不匹配,二回路带热过多,导致一回路温度降低的问题,避免于启动分离器前设置调节阀,减少控制难度,同时提高控制精度。
为实现上述目的,本发明提供了一种直流式蒸汽发生器二回路启停系统,包括直流式蒸汽发生器、启动分离器、启动换热器、除氧器、给水泵、蒸汽联箱、与所述蒸汽联箱相连的冷凝器和汽轮机,所述除氧器的出口与所述给水泵的进水口相连,所述给水泵的出水口与所述蒸汽发生器之间设有给水流量调节阀,所述直流式蒸汽发生器与所述蒸汽联箱之间设有主蒸汽管道,所述启动分离器通过旁路蒸汽管道与所述主蒸汽管道连接于第一位置,所述第一位置与所述蒸汽联箱间设有第一蒸汽隔离阀,所述启动分离器与所述第一位置之间设置启动分离器入口隔离阀,所述启动分离器与所述蒸汽联箱间设置启动分离器出口隔离阀和启动分离器出口调节阀,所述启动分离器的出口与所述启动换热器相连,所述启动换热器的出口与所述除氧器相连,所述启动换热器与所述除氧器之间设置疏水调节阀和疏水隔离阀,所述汽轮机与所述蒸汽联箱之间设置有汽轮机隔离阀,所述冷凝器与所述蒸汽联箱之间设置有冷凝器隔离阀。
与现有技术相比,本申请的直流式蒸汽发生器二回路启停系统,利用启动分离器对直流式蒸汽发生器出口为过冷水和汽水两相阶段实现汽水分离,并将分离出来的水输送至启动换热器进行降温降压,最终回收至除氧器;而分离出来的蒸汽通过蒸汽联箱进入凝汽器。当直流式蒸汽发生器出口介质为水实体时,借助启动分离器出口调节阀控制蒸汽发生器出口压力;当直流式蒸汽发生器出口介质为汽水两相状态时,利用启动分离器出口调节阀控制蒸汽发生器出口压力,疏水调节阀控制启动分离器的液位,同时借助给水泵和给水流量调节阀的配合控制给水流量,借助反应堆功率变化来改变直流式蒸汽发生器出口温度。当启动分离器内处于高液位时,关闭启动分离器出口调节阀;当启动分离器内处于低液位时,关闭疏水调节阀。因此,该直流式蒸汽发生器二回路启停系统可实现蒸汽发生器出口工质分别为过冷水、汽水两相流、过热蒸汽时出口压力的恒定不变,满足直流式蒸汽发生器启停过程中的汽水分离、工质回收和进出口参数控制的要求,可避免一回路反应堆功率和二回路带热不匹配,二回路带热过多,导致一回路温度降低的问题,避免于启动分离器前设置调节阀,减少控制难度,同时提高控制精度。
较佳的,所述给水流量调节阀包括主给水流量调节阀和与所述主给水流量调节阀并联设置的旁路给水流量调节阀。
较佳的,所述主给水流量调节阀为高功率流量调节阀,所述旁路给水流量调节阀为低功率流量调节阀。
较佳的,所述给水流量调节阀与所述蒸汽发生器之间设置有主给水安全壳隔离阀,所述蒸汽发生器与所述主给水安全壳隔离阀之间设置有内二次侧余热排出系统。
较佳的,所述内二次侧余热排出系统与所述主给水安全壳隔离阀之间设置有给水止回阀。
较佳的,所述直流式蒸汽发生器与所述第一位置之间设置有第二蒸汽隔离阀。
较佳的,所述直流式蒸汽发生器与所述第二蒸汽隔离阀之间设有外二次侧余热排出系统。
较佳的,所述启动分离器入口隔离阀包括第一入口隔离阀和与所述第一入口隔离阀并联的第二入口隔离阀。
较佳的,所述启动分离器出口调节阀与所述启动分离器之间设置有安全阀。
较佳的,所述给水泵的出口与所述除氧器相连,且所述给水泵的出口与所述除氧器之间设置有回水调节阀。
附图说明
图1为本发明直流式蒸汽发生器二回路启停系统的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例,附图中类似的元件标号代表类似的元件。
请参考图1,本申请的直流式蒸汽发生器二回路启停系统100,包括直流式蒸汽发生器10、启动分离器20、启动换热器30、除氧器40、给水泵50、蒸汽联箱60、与蒸汽联箱60相连的冷凝器70和汽轮机80,除氧器40的出口与给水泵50的进水口相连,给水泵50的出水口与直流式蒸汽发生器10之间设有给水流量调节阀52,直流式蒸汽发生器10与蒸汽联箱60之间设有主蒸汽管道11,启动分离器20通过旁路蒸汽管道13与主蒸汽管道11连接于第一位置111,第一位置111与蒸汽联箱60间设有第一蒸汽隔离阀21,启动分离器20与第一位置111之间设置启动分离器入口隔离阀22,启动分离器20与蒸汽联箱60间设置启动分离器出口隔离阀24和启动分离器出口调节阀25,启动分离器20的出口与启动换热器30相连,启动换热器30的出口与除氧器40相连,启动换热器30与除氧器40之间设置疏水调节阀31和疏水隔离阀33,汽轮机80与蒸汽联箱60之间设置有汽轮机隔离阀81,所述冷凝器70与所述蒸汽联箱60之间设置有冷凝器隔离阀71。其中,蒸汽发生器10位于安全壳内K1,启动分离器20、启动换热器30、除氧器40、给水泵50、蒸汽联箱60位于安全壳外K2。
进一步,给水流量调节阀52包括主给水流量调节阀521和与主给水流量调节阀521并联设置的旁路给水流量调节阀523。利用主给水流量调节阀521与旁路给水流量调节阀523更精确调节给水流量。更进一步,主给水流量调节阀521为高功率流量调节阀,旁路给水流量调节阀523为低功率流量调节阀。即低功率调节旁路给水流量调节阀523以控制给水流量,高功率控制主给水流量调节阀521以控制给水流量。
请继续参考图1,给水流量调节阀52与直流式蒸汽发生器10之间设置有主给水安全壳隔离阀54,直流式蒸汽发生器10与主给水安全壳隔离阀54之间设置有内二次侧余热排出系统91。发生事故时,将主给水安全壳隔离阀54关闭,可提高系统的安全性。内二次侧余热排出系统91用于将一回路产生的余热排出。内二次侧余热排出系统91与主给水安全壳隔离阀54之间设置有给水止回阀56,给水止回阀56用于阻止水的回流。
请继续参考图1,直流式蒸汽发生器10与第一位置111件之间设置有第二蒸汽隔离阀23。发生事故时,操作第二蒸汽隔离阀23关闭,避免蒸汽发生器10中的放射性物质流入启动分离器20和蒸汽联箱60。直流式蒸汽发生器10与第二蒸汽隔离阀23之间设有外二次侧余热排出系统93,外二次侧余热排出系统93用于将一回路产生的余热排出。
请继续参考图1,启动分离器入口隔离阀22包括第一入口隔离阀221和与第一入口隔离阀221并联的第二入口隔离阀223,第一入口隔离阀221和第二入口隔离阀223其中之一出现故障仍可正常工作,提高安全性。启动分离器出口调节阀25与启动分离器20之间设置有安全阀26,当启动分离器20内压力过大,可通过安全阀26释放。给水泵50的出口与除氧器40相连,且给水泵50的出口与除氧器40之间设置有回水调节阀41,回水调节阀41可将给水泵50的出口水回流至除氧器40。
下面结合图1详细说明本申请的直流式蒸汽发生器二回路启停系统100的工作原理:
启动给水泵50,给水泵50从除氧器40提取水并通过给水流量调节阀52调节流量,然后输送至直流式蒸汽发生器10,其中,除氧器40对给水进行除氧。直流式蒸汽发生器10在启、停过程中,出口工质为过冷水时,此时一回路功率处于0%FP~8%FP。关闭第一蒸汽隔离阀21,打开启动分离器入口隔离阀22,关闭启动分离器出口隔离阀24,直流式蒸汽发生器10二次侧出口的过冷水进入启动分离器20处理后流入启动换热器30。打开疏水调节阀31和疏水隔离阀33,疏水调节阀31可调节启动分离器20的压力,比如疏水调节阀31控制阀前压力为8MPa(a)。经启动换热器30处理后流入除氧器40,以实现除盐水及热量的循环利用,提高机组运行的经济性。其中,给水流量通过旁路给水调节阀根据一回路反应堆功率的增加对应阶梯上升调整。具体地,可将主给水流量调节阀521前后压差恒定在0.35MPa.a左右,旁路给水流量调节阀523控制给水流量成阶梯上升趋势。
当直流式蒸汽发生器10的出口工质为汽水两相流时,此时,直流式蒸汽发生器10中一回路功率处于8%FP-16%FP。给水泵50的出水流入水流量调节阀,具体地,主给水流量调节阀521前后压差恒定在0.35MPa.a左右,旁路给水流量调节阀523控制给水流量根据实际要求按照一定量下降。第一蒸汽隔离阀21维持关闭状态,启动分离器入口隔离阀22维持打开状态,启动分离器20中到1/3液位时,打开启动分离器出口隔离阀24和启动分离器出口调节阀25,疏水调节阀31和疏水隔离阀33维持打开状态。汽水混合物进入启动分离器20后,启动分离器20中到1/3液位时,疏水调节阀31由压力自动控制模式转换为液位自动控制模式,将维持启动分离器20的液位处于一定范围内,启动分离器出口调节阀25自动控制启动分离器20的压力处于8MPa.a。冷凝器隔离阀71处于打开状态,而汽轮机隔离阀81处于关闭状态。从启动分离器20分离出来的蒸汽流入凝汽器回收,从启动分离器20分离出来的疏水通过启动换热器30降温后进入除氧器40。当启动分离器20液位下降至1米液位时,关闭第一蒸汽隔离阀21、关闭疏水调节阀31和疏水隔离阀33。
随着反应堆功率的增大,当一回路功率处于16%FP-20%FP时,蒸汽发生器10的出口工质为过热蒸汽。主给水泵50自动运行给水,主给水流量调节阀521前后压差恒定在0.35MPa.a左右,旁路给水流量调节阀523控制给水流量根据实际要求按照一定量上升。第一蒸汽隔离阀21维持关闭状态,疏水调节阀31和疏水隔离阀33维持关闭状态,启动分离器入口隔离阀22维持打开状态,启动分离器出口隔离阀24和启动分离器出口调节阀25维持打开状态。启动分离器出口调节阀25自动控制启动分离器20的压力。冷凝器隔离阀71处于关闭状态,而汽轮机隔离阀81处于打开状态。从启动分离器20分离出来的蒸汽流入汽轮机80,提高给水量的精度。当第一蒸汽隔离阀21在20%核功率时,待蒸汽参数稳定之后,启动分离器入口隔离阀22慢关,第一蒸汽隔离阀21慢开,逐渐将蒸汽介质过渡至主蒸汽管道11。
与现有技术相比,本申请的直流式蒸汽发生器二回路启停系统100,利用启动分离器20对蒸汽发生器10出口为过冷水和汽水两相阶段实现汽水分离,并将分离出来的水输送至启动换热器30进行降温降压,最终回收至除氧器40;而分离出来的蒸汽通过蒸汽联箱60进入凝汽器。当蒸汽发生器10出口介质为水实体时,借助启动分离器出口调节阀25控制蒸汽发生器10出口压力;当蒸汽发生器10出口介质为汽水两相状态时,利用启动分离器出口调节阀25控制蒸汽发生器10出口压力,疏水调节阀31控制启动分离器20的液位,同时借助给水泵50和给水流量调节阀52的配合控制给水流量,借助反应堆功率变化来改变蒸汽发生器10出口温度。当启动分离器20内处于高液位时,关闭启动分离器出口调节阀25;当启动分离器20内处于低液位时,关闭疏水调节阀31。因此,该直流式蒸汽发生器二回路启停系统100可实现蒸汽发生器10出口工质分别为过冷水、汽水两相流、过热蒸汽时出口压力的恒定不变,满足蒸汽发生器10启停过程中的汽水分离、工质回收和进出口参数控制的要求,可避免一回路反应堆功率和二回路带热不匹配,二回路带热过多,导致一回路温度降低的问题,避免于启动分离器20前设置调节阀,减少控制难度,同时提高控制精度。
应当指出,以上具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求限定的范围。
Claims (10)
1.一种直流式蒸汽发生器二回路启停系统,其特征在于,包括直流式蒸汽发生器、启动分离器、启动换热器、除氧器、给水泵、蒸汽联箱、与所述蒸汽联箱相连的冷凝器和汽轮机,所述除氧器的出口与所述给水泵的进水口相连,所述给水泵的出水口与所述直流式蒸汽发生器之间设有给水流量调节阀,所述直流式蒸汽发生器与所述蒸汽联箱之间设有主蒸汽管道,所述启动分离器通过旁路蒸汽管道与所述主蒸汽管道连接于第一位置,所述第一位置与所述蒸汽联箱间设有第一蒸汽隔离阀,所述启动分离器与所述第一位置之间设置启动分离器入口隔离阀,所述启动分离器与所述蒸汽联箱间设置启动分离器出口隔离阀和启动分离器出口调节阀,所述启动分离器的出口与所述启动换热器相连,所述启动换热器的出口与所述除氧器相连,所述启动换热器与所述除氧器之间设置疏水调节阀和疏水隔离阀,所述汽轮机与所述蒸汽联箱之间设置有汽轮机隔离阀,所述冷凝器与所述蒸汽联箱之间设置有冷凝器隔离阀。
2.根据权利要求1所述的直流式蒸汽发生器二回路启停系统,其特征在于,所述给水流量调节阀包括主给水流量调节阀和与所述主给水流量调节阀并联设置的旁路给水流量调节阀。
3.根据权利要求2所述的直流式蒸汽发生器二回路启停系统,其特征在于,所述主给水流量调节阀为高功率流量调节阀,所述旁路给水流量调节阀为低功率流量调节阀。
4.根据权利要求1所述的直流式蒸汽发生器二回路启停系统,其特征在于,所述给水流量调节阀与所述蒸汽发生器之间设置有主给水安全壳隔离阀,所述直流式蒸汽发生器与所述主给水安全壳隔离阀之间设置有内二次侧余热排出系统。
5.根据权利要求4所述的直流式蒸汽发生器二回路启停系统,其特征在于,所述内二次侧余热排出系统与所述主给水安全壳隔离阀之间设置有给水止回阀。
6.根据权利要求1所述的直流式蒸汽发生器二回路启停系统,其特征在于,所述直流式蒸汽发生器与所述第一位置件之间设置有第二蒸汽隔离阀。
7.根据权利要求6所述的直流式蒸汽发生器二回路启停系统,其特征在于,所述直流式蒸汽发生器与所述第二蒸汽隔离阀之间设有外二次侧余热排出系统。
8.根据权利要求1所述的直流式蒸汽发生器二回路启停系统,其特征在于,所述启动分离器入口隔离阀包括第一入口隔离阀和与所述第一入口隔离阀并联的第二入口隔离阀。
9.根据权利要求1所述的直流式蒸汽发生器二回路启停系统,其特征在于,所述启动分离器出口调节阀与所述启动分离器之间设置有安全阀。
10.根据权利要求1所述的直流式蒸汽发生器二回路启停系统,其特征在于,所述给水泵的出口与所述除氧器相连,且所述给水泵的出口与所述除氧器之间设置有回水调节阀。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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