CN112382419A - 一种核能浮动平台核岛取排水冗余保护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核能浮动平台核岛取排水冗余保护系统,包括低位海水进水阀箱、高位海水进水阀箱、核岛冷源总管和换热供水支路系统,以及排水阀箱;所述低位海水进水阀箱设于浮动平台的内底部,高位海水进水阀箱设于浮动平台舷侧部,低位海水进水阀箱和高位海水进水阀箱均分别通过进水管路与核岛冷源总管相连通;所述换热供水支路系统包括海水滤器和海水泵,核岛冷源总管、海水滤器、海水泵、设备冷却水换热器与排水阀箱依次连通。本发明的有益效果为:本发明为核岛取排水系统提供三重冗余保护,确保了核反应堆一回路系统及其辅助系统在正常工况和应急情况下冷源海水的持续供应,大大提高了核岛取排水系统的安全性、冗余性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及海上浮动式核能供应平台相关设计技术,具体涉及一种核能浮动平台核岛取排水冗余保护系统。
背景技术
随着我国经济的快速发展,尤其是沿海地区经济的飞速发展,电力需求量明显增加。为满足沿海经济发达地区的电力需求,同时随着海洋经济开发的逐渐深化,对海上能源基地的需求已经显现。海上浮动式核能供应平台以其功率密度高、燃料寿命长、安全经济、多用途、清洁无污染的特点,成为经济发达沿海地区的首选。海上浮动式核能供应平台不仅可以节省陆地空间,还可以为临海经济区、远海岛礁、海上油田提供电力、热力、淡水等资源。海上浮动式核能供应平台符合集约发展、绿色发展、可持续发展的科学理念,其建设将对我国海上能源供应、海洋经济和生态环境协调发展、节能减排等发挥重要作用。
核能发电虽然相比于煤炭发电、燃油发电、风力发电、水力发电有很大的优势,但其安全性不容忽视。为确保核反应堆在正常工况及应急情况下的安全,需确保反应堆在正常运行、停堆、换料以及平台倾斜、摇摆、航渡等情况下最终冷源的安全。
对于陆上核电站,核岛取排水系统设置两个独立的系列(A系列和B系列)分别从循环水进水渠取水,由循环水排水渠排水,两个系列一备一用确保核岛冷源系统取水安全。常规蒸汽船舶取排水或循环水系统左右舷独立设置,左舷的取排水系统由左舷的海水阀箱取水供左舷单元的系统和设备用水,右舷的取排水系统供右舷的相关系统和设备用水,左右舷之间无共用海水总管,如一侧的海水阀箱拥堵此单元的设备将无法正常运行。
浮动式核能供应平台核岛取排水系统是反应堆一回路系统及其辅助系统的最终冷源,其用途与核安全相关。海上浮动式核能供应平台由于其功能性、安全性和所处的海域环境,导致平台的取排水系统不能完成采用陆用电站或常规船舶的取排水系统设计方案,目前陆用核电厂和常规蒸汽船舶的取排水系统或循环水系统的设计方案无法满足浮动式核能供应平台核岛取排水系统在海洋情况(起伏、摇摆、倾斜)和浅滩航渡区域连续、可靠、稳定运行的需求(海水阀箱位置的设计将会对取排水系统的稳定运行起到重要作用),以及在核应急情况下的堆芯安全。因此,海上浮动平台取排水系统需根据平台的具体情况进行适应性改进设计。
发明内容
本发明的目的在于,针对现有技术的不足,提供一种安全可靠的核能浮动平台核岛取排水冗余保护系统。
本发明采用的技术方案为:一种核能浮动平台核岛取排水冗余保护系统,包括低位海水进水阀箱、高位海水进水阀箱、核岛冷源总管和换热供水支路系统,以及排水阀箱;所述低位海水进水阀箱设于浮动平台的内底部,高位海水进水阀箱设于浮动平台舷侧部,低位海水进水阀箱和高位海水进水阀箱均分别通过进水管路与核岛冷源总管相连通;所述换热供水支路系统包括海水滤器和海水泵,所述海水滤器的入口经管路与核岛冷源总管连通,海水滤器的出口经管路与海水泵的入口连通,海水泵的出口经管路与浮动平台内的设备冷却水换热器其冷源入口连通,设备冷却水换热器的冷源出口通过排水管路与排水阀箱连通;所述各进水管路及排水管路上均分别对应设置有阀门。
按上述方案,所述换热供水支路系统设有两组,两组换热供水支路系统的海水泵出口通过管路连通。
按上述方案,所述低位海水进水阀箱和高位海水进水阀箱均分别至少设有两个。
按上述方案,所述核岛冷源总管通过海水总管截止止回阀分别与设于浮动平台内部的常规岛取排水总管和平台取排水总管连通。
按上述方案,常规岛取排水总管和平台取排水总管均分别设有对应的位于浮动平台内底部的低位海水进水阀箱,常规岛取排水总管和平台取排水总管均分别通过进水管路与其对应的低位海水进水阀箱连通;各进水管路上均分别对应配置有阀门。
按上述方案,所述常规岛取排水总管和平台取排水总管均分别通过截止止回阀与设于浮动平台前后端内侧的压载舱连通。
本发明的有益效果为:
1、本发明基于海上浮动平台的特点和资源,设计满足倾斜、摇摆、浅滩航行等工况下的“一用、一备、一应急”多重保护系统,为核岛取排水系统提供三重冗余保护,确保了核反应堆一回路系统及其辅助系统在正常工况和应急情况下冷源海水的持续供应,大大提高了核岛取排水系统的安全性、冗余性和可靠性,同时满足了核安全设计的单一故障原则和多样性原则。具体如下:
(1)、通过高、低海水进水阀箱和双系列设备的设置,实现了海上浮动平台在起伏、摇摆,浅滩航行等海洋情况下核岛取排水系统的正常运行;
(2)、采用浮动平台其他海水系统向核岛冷源总管单向供水的方式,提高了核岛取排水系统的安全性、可靠性、冗余性,在核岛取排水系统阀箱拥堵的情况下可实现反应堆满功率或降功率运行,提高了经济效益;
(3)、在核应急情况下,采用浮动平台压载水为核岛冷源总管供水,为反应堆的紧急停堆提供冷源,确保了在应急情况下反应堆的安全。
2、本发明所述保护系统有效利用了浮动平台空间、重量、压载水资源,不需要额外增加资源占用。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的正视图。
图2为本实施例的侧视图。
其中:1—低位海水进水阀箱,2—高位海水进水阀箱,3—海水蝶阀,4—海水滤器,5—海水泵,6—设备冷却水换热器,7—闸阀,8—海水排水闸阀,9—排水阀箱,10—截止止回阀,11—海水总管截止止回阀,12-核岛冷源总管,13-常规岛取排水总管,14-平台取排水总管,15-压载舱,16-浮动平台,17-汽轮机舱,18-核堆舱,19-柴油机舱。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
如图1和图2所述的一种核能浮动平台16核岛取排水冗余保护系统,包括低位海水进水阀箱1、高位海水进水阀箱2、核岛冷源总管12和换热供水支路系统,以及排水阀箱9;所述低位海水进水阀箱1设于浮动平台16的内底部,高位海水进水阀箱2设于浮动平台16舷侧部,低位海水进水阀箱1和高位海水进水阀箱2均分别通过进水管路与核岛冷源总管12相连通;所述换热供水支路系统包括海水滤器4和海水泵5,所述海水滤器4的入口经管路与核岛冷源总管12连通,海水滤器4的出口经管路与海水泵5的入口连通,海水泵5的出口经管路与浮动平台16内的设备冷却水换热器6其冷源入口连通,设备冷却水换热器6的冷源出口通过排水管路与排水阀箱9连通;所述各进水管路及排水管路上均分别对应设置有阀门。
优选地,所述换热供水支路系统设有两组,两组换热供水支路系统的海水泵5出口通过管路连通,该管路上设置有闸阀7。
本实施例中,所述核岛取排水冗余保护系统包括两个低位海水进水阀箱1、两个高位海水进水阀箱2、核岛冷源总管12、两组换热供水支路系统和两个排水阀箱9,低位海水进水阀箱1设于浮动平台16内底部,高位海水进水阀箱2位于浮动平台16两侧,排水阀箱9设于两舷侧;各进水阀箱均分别通过进水管路与核岛冷源总管12连通,各进水管路上均分别配置有海水蝶阀3,具体为电动海水蝶阀3;两个排水阀箱9均分别通过海水排水闸阀8与排水管路连通。
本实施例中,两组换热供水支路系统的海水滤器4其入口分别与核岛冷源总管12连通,两组换热供水支路系统的海水泵5均分别与对应的设备冷却水换热器6的冷源入口连通;两个海水泵5的出口之间设有连通管路,该连通管路上配置有闸阀7;所述海水滤器4为自清洗海水滤器4;所述海水泵5为电动海水泵5。
优选地,所述低位海水进水阀箱1和高位海水进水阀箱2均分别至少设有两个。
优选地,所述核岛冷源总管12通过海水总管截止止回阀11分别与设于浮动平台16内部的常规岛取排水总管13和平台取排水总管14连通。本实施例中,常规岛取排水总管13和平台取排水总管14均分别设有对应的位于浮动平台16内底部的低位海水进水阀箱1,常规岛取排水总管13和平台取排水总管14均分别通过进水管路与其对应的低位海水进水阀箱1连通;各进水管路上均分别对应配置有海水蝶阀3,具体为电动海水蝶阀3。
优选地,所述常规岛取排水总管13和平台取排水总管14均分别通过截止止回阀10与设于浮动平台16前后端内侧的压载舱15连通。
本实施例中,如图1和图2所示的浮动平台16,其内部沿长度方向分隔为多个舱室,包括柴油机舱19、核堆舱18和汽轮机舱17,其中平台取排水总管14设于柴油机舱19内、核岛冷源总管12设于核堆舱内,常规岛取排水总管13设于汽轮机舱内;两个压载舱15设于浮动平台16前后端内侧。
本发明为核岛取排水提供三重保护,具体如下:
1、在正常工况下,核岛冷源总管12的4个海水进水阀箱均可使用(在摇摆情况下至少确保2个海水进水阀箱可用),核岛取排水系统利用其对应的2个低位海水进水阀箱1和2个高位海水进水阀箱2取水,任何一个阀箱取水口均能满足系统100%的海水需求量;在浅滩区域,为减少泥沙对设备和系统造成的危害,系统关闭核岛冷源总管12其低位海水进水阀箱1对应进水管路上的电动海水蝶阀3,仅从核岛冷源总管12的高位进水阀箱取水;在特殊情况下浮动平台16摇摆角度较大,使用核岛冷源总管12的高位海水进水阀箱2取水时,可能会有空气进入管道对海水泵5形成汽蚀,故在海况比较恶劣的情况下,系统自动关闭核岛冷源总管12其高位海水进水阀箱2对应进水管路上的电动海水蝶阀3,仅从核岛冷源总管12的低位海水进水阀箱1取水。
两台海水泵5的出口通过管路连通,可实现换热供水支路系统的互为备用。两台电动海水泵5(一用一备)由核岛冷源总管12取水,经过海水滤器4后的海水进入设备冷却水换热器6冷却辅助系统淡水,再经排水管路从舷侧的排水阀箱9排出。舷侧的排水阀箱9共设置2个,左右舷各1个,每个排水阀箱9能够满足系统100%的海水排出量。由于船舶空间有限,取排水口的距离较陆上核电更近,可能存在“热短路”风险,在排水阀箱9排水口设计时可以选择舷侧较高位置或者浮动平台16尾部等距离吸入口较远的地方。
高低位海水阀箱的双重备份及海水泵5、海水滤器4、设备冷却水换热器6的双系列设置,是核岛取排水系统的第一重保护。
2、当核岛冷源总管12对应的4个海水进水阀箱拥堵,海水流量不满足核岛冷却需求时,可打开海水总管截止止回阀11,利用常规岛取排水总管13和平台取排水总管14向核岛冷源总管12补水(如图1中对应的常规岛海水和平台海水),实现反应堆降功率或满功率运行。由浮动平台16其他海水系统向核岛取排水系统单向供水,为核岛取排水系统的第二重保护。
3、在极端情况下,当核岛取排水总管、常规岛取排水总管13、平台取排水总管14对应的海水进水阀箱均受到不同程度的拥堵,冷却海水流量大幅度降低时,可打开截止止回阀10,利用压载水向核岛冷源总管12补水(如图1中对应的压载水),确保反应堆紧急停堆所需的冷却海水量,确保反应堆的安全,防止严重核事故的发生。应急情况下采用浮动平台16已存储的水源为核岛取排水系统供水,此为核岛取排水系统的第三重保护。
本发明所述保护系统通过海水蝶阀3、截止止回阀10及相关的管路形成海水供水管网,不仅满足了在海洋情况下及浅滩区域内的核岛取排水要求,同时也实现了在应急情况下反应堆降功率运行或停堆所需要的海水量。
最后应说明的是,以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,但是凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种核能浮动平台核岛取排水冗余保护系统,其特征在于,包括低位海水进水阀箱、高位海水进水阀箱、核岛冷源总管和换热供水支路系统,以及排水阀箱;所述低位海水进水阀箱设于浮动平台的内底部,高位海水进水阀箱设于浮动平台舷侧部,低位海水进水阀箱和高位海水进水阀箱均分别通过进水管路与核岛冷源总管相连通;所述换热供水支路系统包括海水滤器和海水泵,所述海水滤器的入口经管路与核岛冷源总管连通,海水滤器的出口经管路与海水泵的入口连通,海水泵的出口经管路与浮动平台内的设备冷却水换热器其冷源入口连通,设备冷却水换热器的冷源出口通过排水管路与排水阀箱连通;所述各进水管路及排水管路上均分别对应设置有阀门。
2.如权利要求1所述的核岛取排水冗余保护系统,其特征在于,所述换热供水支路系统设有两组,两组换热供水支路系统的海水泵出口通过管路连通。
3.如权利要求1所述的核岛取排水冗余保护系统,其特征在于,所述低位海水进水阀箱和高位海水进水阀箱均分别至少设有两个。
4.如权利要求1所述的核岛取排水冗余保护系统,其特征在于,所述核岛冷源总管通过海水总管截止止回阀分别与设于浮动平台内部的常规岛取排水总管和平台取排水总管连通。
5.如权利要求4所述的核岛取排水冗余保护系统,其特征在于,常规岛取排水总管和平台取排水总管均分别设有对应的位于浮动平台内底部的低位海水进水阀箱,常规岛取排水总管和平台取排水总管均分别通过进水管路与其对应的低位海水进水阀箱连通;各进水管路上均分别对应配置有阀门。
6.如权利要求1所述的核岛取排水冗余保护系统,其特征在于,所述常规岛取排水总管和平台取排水总管均分别通过截止止回阀与设于浮动平台前后端内侧的压载舱连通。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210219 |