CN112432156A - 核电站用凝结水循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站用凝结水循环装置，连接二级循环泵和冷凝罐，循环装置包括过滤罐、储液罐、废液罐和分流管组，过滤罐包括罐体，罐体底部设有过滤层、罐体侧面设有溢流口，溢流口的外端位于储液罐上方，过滤层底部、废液罐和冷凝罐底部均连接在分流管组上，储液罐底部侧面连接至二级循环泵。分流管组中：三通分别连接进水管、下水管和虹吸管的一端，进水管的另一端连接在罐体底部，下水管的另一端连接至冷凝罐底部，虹吸管为一段先上升后下降的管体，虹吸管的最高点高于溢流口、低于冷凝罐底部，虹吸管的最低点低于过滤罐底部，虹吸管的最高点至罐体内部设有破空管，破空管插入罐体内部的一端端部低于溢流口。

Description

核电站用凝结水循环装置

技术领域

本发明涉及凝结水循环设备领域，具体是一种核电站用凝结水循环装置。

背景技术

在一般性的核电站发电系统中，有一级循环系统和二级循环系统，一级循环系统是反应堆所在的部分，该部分还有主换热器、一级循环泵和一级循环管，该部分被厚实的混凝土所包围，反应堆内的发热经由一级循环管传递在主换热器内，二级循环系统是汽轮机、发电机所在的系统，还有二级循环管，路径上的冷凝罐被冷凝管通来的水所冷却为液态，经由二级循环泵泵送进行循环，由于管路较长，而且路径上存在两个做功机器-二级循环泵和汽轮机，蒸汽在其流动路径上可能会勾带出管路内壁上的一些锈蚀或者金属物，还可能混入一些二级循环泵和汽轮机上的轴承润滑油等有机类杂物，这些杂物混入蒸汽或者凝结水后，如果不加以处理，可能会到达主换热器内，如果在主换热器内堆积或者结垢，清理起来非常麻烦。

现有技术中没有合适的循环过滤系统，只是通过选择更好的不易受到腐蚀的材质用作循环管路建设，对于循环泵与汽轮机的润滑油密封性也大做文章，虽然能起到防锈蚀，防掺杂的作用，但是，长期使用下来，仍然会有杂质混入循环水中，然后到达循环管路上的各处，尤其是主换热器，造成结垢危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核电站用凝结水循环装置，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种核电站用凝结水循环装置，连接二级循环泵和冷凝罐，凝结水循环装置包括过滤罐、储液罐、废液罐和分流管组，过滤罐包括罐体，罐体底部设有过滤层、罐体侧面设有溢流口，溢流口的外端位于储液罐上方，过滤层底部、废液罐和冷凝罐底部均连接在分流管组上，储液罐底部侧面连接至二级循环泵。

过滤是通过在冷凝罐和二级循环泵之间加入带有过滤功能的部件实现的，过滤罐内设置过滤层，从冷凝罐上流下来的凝结水从下往上通过过滤层，不溶于水的杂物被过滤下来堆积在分流管组内，当杂物等堆积地较多时，使用过滤罐内溢流口以下部分的水体从上往下通过过滤层，将其杂物冲洗下来并通过分流管组排往废液罐，定期处理废液罐即可。

进一步的，分流管组包括进水管、三通、下水管和虹吸管，三通分别连接进水管、下水管和虹吸管的一端，进水管的另一端连接在罐体底部，下水管的另一端连接至冷凝罐底部，虹吸管为一段先上升后下降的管体，虹吸管的最高点高于溢流口、低于冷凝罐底部，虹吸管的最低点低于过滤罐底部，虹吸管的最高点至罐体内部设有破空管，破空管插入罐体内部的一端端部低于溢流口。

进水管、下水管和虹吸管分别连接在三通上，三通成为主循环与排废液的交汇处，由于虹吸管的最高处位于溢流口与冷凝罐底部之间，所以，在正常的流动状态下，冷凝罐底部下来的水体经由进水管、过滤层、罐体再从溢流口流出是低阻优先的路径，而当过滤层内过滤下来较多的杂物时，水流通过过滤层的阻力会增大，从而冷凝罐底部至溢流口的流阻缓慢增大，增大至超过冷凝罐底部至虹吸管最高点处时，此时虹吸管最高点已然堆满液体，液体越过虹吸管最高点开始在下降段下落时，由于虹吸管最底端是低于过滤罐的，所以，从过滤罐底部至废液罐的虹吸建立，过滤罐内的液体开始反向流动经由虹吸管排往废液罐，反向流动的液体冲洗掉堆积在过滤层内的杂物，当二级循环系统的管路上与做功机器上混入凝结水内的杂物不多时，但是主换热器对于杂物敏感时，可以选取较细的过滤层，这样，只要有一点点的杂物被过滤下来在过滤层内，那么反向冲洗就会进行，防止细碎杂物穿过过滤层。过滤罐内部的水位下降至破空管插入罐体内部的底端时，过滤罐内部的气体经由破空管到达虹吸管最高点，将虹吸破坏。

进一步的，凝结水循环装置还包括罩框，罩框包裹过滤罐、储液罐、废液罐和分流管组构造封闭空间，储液罐与二级循环泵之间的连接管路穿过罩框壁面，分流管组与冷凝罐之间的连接管路穿过罩框壁面，罩框内部充满惰性气体，罩框壁面上设置真空泵或压缩机调配罩框内部的环境压力。

凝结水从冷凝罐排出时的压力根据发电系统的参数需求很可能不是大气压，所以，如果该处的设计压力高于大气压，那么直接排在一个敞开的储液罐内就会损失掉较大的能量，二级循环泵需要做更大的功才能将凝结水泵送进主换热器内，而且，直接裸露于空气的话，可能会掺杂溶解进氧气，这样不利于循环水在主换热器内的换热，也会导致主换热器内部的氧化腐蚀。如果该处的设计压力低于大气压，就会影响凝结水在过滤罐内的流动，反而是大气反流经由分流管组从下往上进入冷凝罐内，这是更不应发生的。所以，为了匹配不同设计条件下冷凝罐排出凝结水的压力，使用一个罩框包裹起过滤罐、储液罐、废液罐和分流管组，通过壁面上的真空泵或者压缩机构造合适的环境压力，便于凝结水在个罐体内、之间的流动。废液罐液面处压力与溢流口处的环境压力也需要进行相应的匹配才能满足虹吸条件。

进一步的，进水管上设有电极。电极可以对于凝结水内的金属离子与酸根离子进行电解分离，使其成为金属物和气体分子，金属物被过滤层过滤，气体分子析出水体汇集去虹吸管的高点位置。这样通过进水管以及过滤层后的凝结水更加纯净。

进一步的，下水管上设有通断阀，虹吸管的最高点壁面上设有物位传感器，物位传感器与通断阀电连接。

虹吸进行过程，最好要断开冷凝罐与三通的连接，否则，下水管在虹吸发生时也会排下来大量的水，直至虹吸断开，这部分水也会通过虹吸管排往废液罐，但是，这部分水只含有少量的杂物，不应浪费的。所以，本发明通过在下水管上设有通断阀进行通断，在虹吸管顶部设置物位传感器，物位传感器检测该处是否存在水体，因为这一位置存在水体时即表明虹吸过程正在进行，所以给出信号使得通断阀关闭，断开下水管的下水，虹吸结束后，虹吸管最高位置处不再有液体，通断阀再次打开，下水管往下排送凝结水。

作为优化，下水管和虹吸管下降段的管内设有细孔管芯。当虹吸管和下水管较粗时，气体积攒在分流管组内，虹吸过程时，堆积于虹吸管顶部的气体可能无法排尽，因为从三通处往上的液体在越过虹吸管最高点然后往下流动时，在较粗的管道上无法完全将气体挤压往下，气体会分散为气泡形式而上浮，一直堆积在虹吸管上方，所以，在下水管和虹吸管的流动下降段内设置细孔管芯，细孔管芯为蜂窝状的细管构成的流动管，水由于表面粘滞作用，气体无法在较细的管径下往上顶开水体然后上浮，所以，虹吸管内的气体可以在虹吸过程时被充分排尽，包括电极电解酸根离子产生的气体分子，应当注意，破空管内气体的流动应当单向流动，即只应从过滤罐往虹吸管，最好不要双向流动，防止虹吸管内的氧气，二氧化碳等经由破空管到达过滤罐内，

作为优化，废液罐内盛有吸氧液，废液罐包括从其主罐底部或侧面向外伸出的泄放管，泄放管至少具有一进一出的流动方向。

经由罩框包裹起来的废液罐不方便进行废液排放，所以通过管路进行，罩框营造了一个密闭环境，废液罐内通过盛装吸氧液对虹吸管底端进行液封，虹吸管排放出的废液以及氧气等气体分子被吸氧液吸收，防止起散发进罩框内的空间，从而到达储液罐处。

进一步的，进水管上从外部引入高温蒸汽。从冷凝罐排下的凝结水常常是未饱和状态，此状态下溶解了较多的气体，而使用高温蒸汽混合进凝结水后，调节其成为当地环境压力下的饱和水，能促使更多的溶解性气体析出汇集在虹吸管内，后续的凝结水更加纯净。

为了二级循环系统中水体的流动连续性，罩框所包含的部件设置两份，并联运行，通过二级循环泵进行流量调配与稳流。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过过滤罐、储液罐、废液罐对从冷凝罐上流下来的液体进行分流处理，过滤层对于常规流动的液体进行过滤，纯净凝结水从溢流口溢出落入储液罐，储液罐内的凝结水被二级循环泵抽送进行发电循环；过滤层上堆积较多杂物时，虹吸管上升段的液位不断上升直至越过最高点，越过最高点后，虹吸建立，过滤罐内的液体反向流过过滤层，冲洗掉杂物，以便进行下一周期的过滤过程；进水管内设置的电极，去除凝结水中的金属离子与酸根离子，使其成分子态并析出凝结水，汇集在进水管、虹吸管内，在虹吸过程被排往废液罐。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为核电站发电循环的简易结构示意图；

图2为本发明的基础结构示意图；

图3为本发明带有细孔管芯、罩框、电极、物位计后的结构示意图；

图4为本发明正常循环状态下的流动示意图；

图5为本发明过滤除渣状态下的流动示意图。

图中：1-过滤罐、11-罐体、12-过滤层、13-溢流口、2-储液罐、3-废液罐、31-泄放管、4-分流管组、41-进水管、42-三通、43-下水管、44-虹吸管、49-细孔管芯、5-通断阀、6-破空管、71-罩框、72-电极、73-物位计、8-二级循环系统、81-汽轮机、82-发电机、83-冷凝罐、84-冷凝管、85-二级循环泵、86-二级循环管、9-一级循环系统、91-反应堆、92-主换热器、93-一级循环泵、94-一级循环管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，一种核电站用凝结水循环装置，连接二级循环泵85和冷凝罐83，凝结水循环装置包括过滤罐1、储液罐2、废液罐3和分流管组4，过滤罐1包括罐体11，罐体11底部设有过滤层12、罐体11侧面设有溢流口13，溢流口13的外端位于储液罐2上方，过滤层12底部、废液罐3和冷凝罐83底部均连接在分流管组4上，储液罐2底部侧面连接至二级循环泵85。

在一般性的核电站发电系统中，有一级循环系统9和二级循环系统8，一级循环系统9是反应堆91所在的部分，该部分还有主换热器92、一级循环泵93和一级循环管94，该部分被厚实的混凝土所包围，反应堆91内的发热经由一级循环管94传递在主换热器92内，二级循环系统8是汽轮机81、发电机82所在的系统，还有二级循环管86，路径上的冷凝罐83被冷凝管84通来的水所冷却为液态，经由二级循环泵85泵送进行循环，由于管路较长，而且路径上存在两个做功机器-二级循环泵85和汽轮机81，蒸汽在其流动路径上可能会勾带出管路内壁上的一些锈蚀或者金属物，还可能混入一些二级循环泵85和汽轮机81上的轴承润滑油等有机类杂物，这些杂物混入蒸汽或者凝结水后，如果不加以处理，可能会到达主换热器92内，如果在主换热器92内堆积或者结垢，清理起来非常麻烦，本发明通过过滤的方式，将二级循环上的杂物过滤出来，防止其到达主换热器92。

如图2所示，过滤是通过在冷凝罐83和二级循环泵85之间加入带有过滤功能的部件实现的，过滤罐1内设置过滤层12，从冷凝罐83上流下来的凝结水从下往上通过过滤层12，不溶于水的杂物被过滤下来堆积在分流管组1内，当杂物等堆积地较多时，使用过滤罐1内溢流口13以下部分的水体从上往下通过过滤层12，将其杂物冲洗下来并通过分流管组4排往废液罐3，定期处理废液罐3即可。

如图2所示，分流管组4包括进水管41、三通42、下水管43和虹吸管44，三通42分别连接进水管41、下水管43和虹吸管44的一端，进水管41的另一端连接在罐体11底部，下水管43的另一端连接至冷凝罐83底部，虹吸管44为一段先上升后下降的管体，虹吸管44的最高点高于溢流口13、低于冷凝罐83底部，虹吸管44的最低点低于过滤罐1底部，虹吸管44的最高点至罐体11内部设有破空管6，破空管6插入罐体11内部的一端端部低于溢流口13。

进水管41、下水管43和虹吸管44分别连接在三通42上，三通42成为主循环与排废液的交汇处，由于虹吸管44的最高处位于溢流口13与冷凝罐83底部之间，所以，在正常的流动状态下，如图4所示，冷凝罐83底部下来的水体经由进水管41、过滤层12、罐体11再从溢流口13流出是低阻优先的路径，而当过滤层12内过滤下来较多的杂物时，水流通过过滤层12的阻力会增大，从而冷凝罐83底部至溢流口的流阻缓慢增大，增大至超过冷凝罐83底部至虹吸管44最高点处时，此时虹吸管44最高点已然堆满液体，液体越过虹吸管44最高点开始在下降段下落时，由于虹吸管44最底端是低于过滤罐1的，所以，从过滤罐1底部至废液罐3的虹吸建立，过滤罐1内的液体开始反向流动经由虹吸管44排往废液罐3，反向流动的液体冲洗掉堆积在过滤层12内的杂物，当二级循环系统8的管路上与做功机器上混入凝结水内的杂物不多时，但是主换热器92对于杂物敏感时，可以选取较细的过滤层12，这样，只要有一点点的杂物被过滤下来在过滤层12内，那么反向冲洗就会进行，防止细碎杂物穿过过滤层12。过滤罐11内部的水位下降至破空管6插入罐体11内部的底端时，过滤罐11内部的气体经由破空管6到达虹吸管44最高点，将虹吸破坏。

如图3所示，凝结水循环装置还包括罩框71，罩框71包裹过滤罐1、储液罐2、废液罐3和分流管组4构造封闭空间，储液罐2与二级循环泵85之间的连接管路穿过罩框71壁面，分流管组4与冷凝罐83之间的连接管路穿过罩框71壁面，罩框71内部充满惰性气体，罩框71壁面上设置真空泵或压缩机调配罩框71内部的环境压力。

凝结水从冷凝罐83排出时的压力根据发电系统的参数需求很可能不是大气压，所以，如果该处的设计压力高于大气压，那么直接排在一个敞开的储液罐2内就会损失掉较大的能量，二级循环泵85需要做更大的功才能将凝结水泵送进主换热器92内，而且，直接裸露于空气的话，可能会掺杂溶解进氧气，这样不利于循环水在主换热器92内的换热，也会导致主换热器92内部的氧化腐蚀。如果该处的设计压力低于大气压，就会影响凝结水在过滤罐1内的流动，反而是大气反流经由分流管组4从下往上进入冷凝罐83内，这是更不应发生的。所以，为了匹配不同设计条件下冷凝罐83排出凝结水的压力，使用一个罩框71包裹起过滤罐1、储液罐2、废液罐3和分流管组4，通过壁面上的真空泵或者压缩机构造合适的环境压力，便于凝结水在个罐体内、之间的流动。废液罐3液面处压力与溢流口13处的环境压力也需要进行相应的匹配才能满足虹吸条件。

如图3所示，进水管41上设有电极72。电极72可以对于凝结水内的金属离子与酸根离子进行电解分离，使其成为金属物和气体分子，金属物被过滤层12过滤，气体分子析出水体汇集去虹吸管44的高点位置。这样通过进水管41以及过滤层12后的凝结水更加纯净。

如图3所示，下水管43上设有通断阀5，虹吸管44的最高点壁面上设有物位传感器73，物位传感器73与通断阀5电连接。

虹吸进行过程，最好要断开冷凝罐83与三通42的连接，否则，下水管43在虹吸发生时也会排下来大量的水，直至虹吸断开，这部分水也会通过虹吸管44排往废液罐3，但是，这部分水只含有少量的杂物，不应浪费的。所以，本发明通过在下水管43上设有通断阀5进行通断，在虹吸管44顶部设置物位传感器73，物位传感器73检测该处是否存在水体，因为这一位置存在水体时即表明虹吸过程正在进行，所以给出信号使得通断阀5关闭，断开下水管43的下水，虹吸结束后，虹吸管44最高位置处不再有液体，通断阀5再次打开，下水管43往下排送凝结水。

如图3所示，下水管43和虹吸管44下降段的管内设有细孔管芯49。当虹吸管44和下水管43较粗时，气体积攒在分流管组4内，虹吸过程时，堆积于虹吸管44顶部的气体可能无法排尽，因为从三通42处往上的液体在越过虹吸管44最高点然后往下流动时，在较粗的管道上无法完全将气体挤压往下，气体会分散为气泡形式而上浮，一直堆积在虹吸管44上方，所以，在下水管43和虹吸管44的流动下降段内设置细孔管芯49，细孔管芯49为蜂窝状的细管构成的流动管，水由于表面粘滞作用，气体无法在较细的管径下往上顶开水体然后上浮，所以，虹吸管44内的气体可以在虹吸过程时被充分排尽，包括电极71电解酸根离子产生的气体分子，应当注意，破空管6内气体的流动应当单向流动，即只应从过滤罐1往虹吸管44，最好不要双向流动，防止虹吸管44内的氧气，二氧化碳等经由破空管6到达过滤罐1内，

如图3所示，废液罐3内盛有吸氧液，废液罐3包括从其主罐底部或侧面向外伸出的泄放管31，泄放管31至少具有一进一出的流动方向。

经由罩框71包裹起来的废液罐3不方便进行废液排放，所以通过管路进行，罩框71营造了一个密闭环境，废液罐3内通过盛装吸氧液对虹吸管44底端进行液封，虹吸管排放出的废液以及氧气等气体分子被吸氧液吸收，防止起散发进罩框71内的空间，从而到达储液罐2处。

进水管41上从外部引入高温蒸汽。从冷凝罐83排下的凝结水常常是未饱和状态，此状态下溶解了较多的气体，而使用高温蒸汽混合进凝结水后，调节其成为当地环境压力下的饱和水，能促使更多的溶解性气体析出汇集在虹吸管44内，后续的凝结水更加纯净。

为了二级循环系统8中水体的流动连续性，罩框71所包含的部件设置两份，并联运行，通过二级循环泵85进行流量调配与稳流。

本装置的运行原理是：冷凝罐83排下来的凝结水经由下水管43、三通42、进水管41进入过滤罐1，从过滤层12被分离杂物，然后从溢流口13溢出落入储液罐2，储液罐2内的纯净的凝结水被二级循环泵85抽送进行发电循环；过滤层12上堆积较多杂物时，虹吸管44上升段的液位不断上升直至越过最高点，越过最高点后，虹吸建立，过滤罐1内的液体反向流过过滤层12，冲洗掉杂物，以便进行下一周期的过滤过程。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (2)

1.一种核电站用凝结水循环装置，连接二级循环泵（85）和冷凝罐（83），其特征在于：所述凝结水循环装置包括过滤罐（1）、储液罐（2）、废液罐（3）和分流管组（4），所述过滤罐（1）包括罐体（11），所述罐体（11）底部设有过滤层（12）、罐体（11）侧面设有溢流口（13），所述溢流口（13）的外端位于储液罐（2）上方，所述过滤层（12）底部、废液罐（3）和冷凝罐（83）底部均连接在分流管组（4）上，所述储液罐（2）底部侧面连接至二级循环泵（85）；

所述分流管组（4）包括进水管（41）、三通（42）、下水管（43）和虹吸管（44），所述三通（42）分别连接进水管（41）、下水管（43）和虹吸管（44）的一端，所述进水管（41）的另一端连接在罐体（11）底部，所述下水管（43）的另一端连接至冷凝罐（83）底部，所述虹吸管（44）为一段先上升后下降的管体，虹吸管（44）的最高点高于溢流口（13）、低于冷凝罐（83）底部，虹吸管（44）的最低点低于过滤罐（1）底部，所述虹吸管（44）的最高点至罐体（11）内部设有破空管（6），破空管（6）插入罐体（11）内部的一端端部低于溢流口（13）；

所述凝结水循环装置还包括罩框（71），所述罩框（71）包裹过滤罐（1）、储液罐（2）、废液罐（3）和分流管组（4）构造封闭空间，所述储液罐（2）与二级循环泵（85）之间的连接管路穿过罩框（71）壁面，所述分流管组（4）与冷凝罐（83）之间的连接管路穿过罩框（71）壁面，所述罩框（71）内部充满惰性气体，罩框（71）壁面上设置真空泵或压缩机调配罩框（71）内部的环境压力；

所述下水管（43）上设有通断阀（5），所述虹吸管（44）的最高点壁面上设有物位传感器（73），所述物位传感器（73）与通断阀（5）电连接；所述废液罐（3）内盛有吸氧液，废液罐（3）包括从其主罐底部或侧面向外伸出的泄放管（31），所述泄放管（31）至少具有一进一出的流动方向。

2.根据权利要求1所述的一种核电站用凝结水循环装置，其特征在于：所述进水管（41）上从外部引入高温蒸汽。

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