CN114001347A - 一种高温气冷堆主给水加热系统及加热方法 - Google Patents

一种高温气冷堆主给水加热系统及加热方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高温气冷堆主给水加热系统及加热方法，属于核能设备技术领域，其中，高温气冷堆主给水加热系统包括：主给水管，连接在除氧器和蒸汽发生器之间，用于将除氧器内的主给水输送至蒸汽发生器；第一隔离阀，设置在主给水管上；旁路水管，连接在所述主给水管的所述第一隔离阀两端，所述旁路水管上连接有加热装置和第二隔离阀；本发明的高温气冷堆主给水加热系统，在主给水管上设置旁路水管，在旁路水管上设置加热装置，启动前通过加热装置将主给水温度提升至160℃～180℃，有利于减小一、二回路温差和蒸汽发生器所承受的热应力，优化反应堆启动工况。

Description

一种高温气冷堆主给水加热系统及加热方法
技术领域
本发明涉及核能设备技术领域，具体涉及一种高温气冷堆主给水加热系统及加热方法。
背景技术
高温气冷堆核电机组正常运行时，如图1所示，来自除氧器1的主给水，经主给水泵2升压后，在高压加热器3中被来自汽轮机的抽汽加热至205℃，流经主给水隔离阀5至蒸汽发生器10，在蒸汽发生器10中被一次侧的高温氦气加热为576℃的高温蒸汽，流经蒸汽发生器出口的隔离阀11，被送至主蒸汽系统，带动汽轮机做功。上述过程中，蒸汽发生器一次侧热端温度为750℃，冷端温度为243℃，二次侧给水温度为205℃，蒸汽温度576℃。
高温气冷堆核电反应堆启动过程中，反应堆临界要求由主氦风机运行保证一次侧氦气温度维持在150℃以上。
然而，在反应堆启动的初始阶段，除氧器依靠辅助锅炉供汽仅能将主给水加热到105℃，而此时因无来自汽轮机的抽汽加热，进入蒸汽发生器的主给水温度即为除氧器的出口温度。由于温度较低，主给水在蒸汽发生器中将吸收一次侧氦气的热量，此时，依靠主氦风机运行难以保证一次侧氦气维持在150℃以上。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的高温气冷堆核电反应堆启动的初始阶段，无法提供合格温度的主给水的缺陷，从而提供一种高温气冷堆主给水加热系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高温气冷堆主给水加热系统，包括：
主给水管，连接在除氧器和蒸汽发生器之间，用于将除氧器内的主给水输送至蒸汽发生器；
第一隔离阀，设置在主给水管上；
旁路水管，连接在所述主给水管的所述第一隔离阀两端，所述旁路水管上连接有加热装置和第二隔离阀。
可选地，所述旁路水管上还连接有调节阀。
可选地，所述旁路水管上在所述加热装置的出、入口分别设置有至少一个第二隔离阀。
可选地，所述主给水管上连接有高压加热器，所述高压加热器与汽轮机抽汽系统连通。
可选地，所述高压加热器的出口连接有第一温度计。
可选地，所述第一温度计与所述加热装置电连接。
可选地，所述旁路水管上在所述加热装置的出口设置有第二温度计。
本发明还提供一种高温气冷堆主给水加热方法，采用上述方案中任一项所述的高温气冷堆主给水加热系统，包括以下步骤：
在初启动阶段，关闭主给水管上的第一隔离阀，开启旁路水管上的第二隔离阀和加热装置；
通过所述加热装置对进入所述蒸汽发生器之前的主给水进行加热。
可选地，还包括以下步骤：
根据所述蒸汽发生器的一次侧氦气流量，调节所述旁路水管上的调节阀。
可选地，还包括以下步骤：
当经过所述高压加热器的主给水的温度达到160℃后，开启主给水管上的第一隔离阀，关闭旁路水管上的第二隔离阀和加热装置。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的高温气冷堆主给水加热系统，除氧器内的主给水通过主给水管输送至蒸汽发生器，在主给水管上设置旁路水管，高温气冷堆启动的初始阶段，将主给水仅通过旁路水管进入蒸汽发生器，在旁路水管上设置有加热装置，通过该加热装置将主给水温度提升至160℃～180℃，从而避免主给水温度过低，吸收一次侧氦气热量的问题，保证一次侧氦气温度维持在150℃以上，满足堆芯临界的要求；并且有利于减小蒸汽发生器一、二次侧回路温差和蒸汽发生器所承受的热应力，优化反应堆启动工况。
2.本发明提供的高温气冷堆主给水加热系统，在旁路水管上设置有调节阀，通过调节阀调节流经旁路水管的给水流量，确保进入蒸汽发生器的主给水流量与一次侧的氦气流量相匹配，进一步控制避免氦气温度过低。
3.本发明提供的高温气冷堆主给水加热系统，第一温度计与加热装置电连接，当测得通过高压加热器出口的主给水温度高于160℃时，停运电加热器。
4.本发明提供的高温气冷堆主给水加热方法，由于采用了上述任一项所述的高温气冷堆主给水加热系统，因此具有上述任一项所述的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例中提供的高温气冷堆主给水加热系统的一种实施方式的系统图。
附图标记说明：
1、除氧器；2、主给水泵；3、高压加热器；4、第一温度计；5、第一隔离阀；6、第二隔离阀；7、调节阀；8、第二温度计；9、加热装置；10、蒸汽发生器；11、第三隔离阀；12、主蒸汽系统；13、汽轮机抽汽系统。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供的高温气冷堆主给水加热系统，用于在高温气冷堆核电反应堆启动初始阶段，从旁路水管对主给水进行加热。具体的，主给水在进入蒸汽发生器10之前，在旁路水管内通过加热装置9将主给水温度提升至160℃～180℃，如此有利于减小蒸汽发生器10的一、二回路温差，减小蒸汽发生器10所承受的热应力，优化反应堆启动工况。
另外，本实施例提供的高温气冷堆主给水加热系统，还可作为紧急停堆小流量冷却技术方案的补充手段，在紧急停堆后堆芯冷却的后期，在保证蒸汽发生器热应力满足要求的前提下，为蒸汽发生器提供冷却水，带走堆芯余热，加快堆芯冷却。
如图1所示，为本实施例提供的高温气冷堆主给水加热系统的一种具体实施方式，包括：主给水管，连接在除氧器1和蒸汽发生器10之间，用于将除氧器1内的主给水输送至蒸汽发生器10。所述蒸汽发生器10采用立式、直流螺旋换热管结构，换热管外侧(壳侧)为一次侧，采用氦气介质，正常运行时，通过主氦风机驱动自上向下流动，温度由750℃过渡到243℃；换热管内为二次侧，采用除盐水介质，通过主给水泵2驱动自下向上流动，经过高压加热器3，先被来自汽轮机的抽汽加热至205℃，在蒸汽发生器10中，由205℃的主给水转变为576℃主蒸汽，经第三隔离阀11进入主蒸汽系统12。然而，当高温气冷堆核电反应堆启动时，除氧器1依靠辅助锅炉供汽将主给水仅能加热到105℃，而此时因无来自汽轮机的抽汽加热，进入蒸汽发生器10的主给水温度即为除氧器的出口温度，将在蒸汽发生器10中吸收一次侧氦气的热量。此时，依靠主氦风机运行难以保证一次侧氦气维持在150℃以上，不能满足反应堆临界要求。
因此，本实施例提供的高温气冷堆主给水加热系统，在主给水管上设置旁路水管，在旁路水管上设置加热装置9，启动时通过加热装置9将主给水温度提升至160℃～180℃，从而减少进入蒸汽发生器10的主给水吸收一次侧氦气的热量，确保一次侧氦气维持在150℃以上的要求。
如图1所示，本实施例提供的高温气冷堆主给水加热系统，在主给水管上设置有第一隔离阀5，在所述第一隔离阀5两端连接有旁路水管，所述旁路水管上连接有加热装置9和第二隔离阀6。所述加热器优选为电加热器，电加热器可根据加热需要进行适时调节。在高温气冷堆核电反应堆启动初始阶段，通过关闭第一隔离阀5、打开第二隔离阀6，将主给水从主给水管切换到旁路水管，然后通过启动电加热器对经过旁路水管的主给水进行加热。
如图1所示，本实施例提供的高温气冷堆主给水加热系统，在旁路水管上还连接有调节阀7，所述调节阀7可以根据蒸汽发生器10内一次侧回路的高温氦气流量，对进入蒸汽发生器10的主给水流量进行适应性调节，从而确保进入蒸汽发生器10的主给水流量与一次侧的氦气流量相匹配，所述调节阀7可为电控远控操作，从而实现根据参数进行自动控制调节。
如图1所示，本实施例提供的高温气冷堆主给水加热系统，所述旁路水管上在所述加热装置9的出、入口分别设置有一个第二隔离阀6，通过两个第二隔离阀6可对加热装置9进行完全隔离，方便对加热装置9的检修及更换。
如图1所示，本实施例提供的高温气冷堆主给水加热系统，所述主给水管上在所述除氧器1的出口连接有主给水泵2，通过该主给水泵2作为动力将除氧器1内的主给水输送至蒸汽发生器10；另外，作为一种可替换实施方式，所述主给水泵2可以省略，而依靠重力对主给水进行输送，或者所述主给水泵2设置在除氧器1的进口，依靠除氧器1内的压力对主给水进行输送。
如图1所示，本实施例提供的高温气冷堆主给水加热系统，所述主给水泵2的出口连接有高压加热器3，正常运行时，通过该高压加热器3对主给水进行加热；所述高压加热器3可以为介质换热器或者其他形式的加热器。
如图1所示，本实施例提供的高温气冷堆主给水加热系统，所述高压加热器3与汽轮机抽汽系统13连通，在正常运行时，所述主给水在高压加热器3内通过与汽轮机抽汽进行换热，以提高主给水的温度，从而满足主给水进入蒸汽发生器10时的温度要求。
如图1所示，本实施例提供的高温气冷堆主给水加热系统，所述高压加热器3的出口连接有第一温度计4，通过该第一温度计4用于实时监测从高压加热器3输出的主给水的温度；所述第一温度计4与所述加热装置9电连接，在机组启动初始阶段，可以根据该第一温度计4对主给水的温度检测，调节旁路水管上加热装置9的功率，并最终关闭该旁路水管及加热装置9，使机组进入正常运行。
如图1所示，本实施例提供的高温气冷堆主给水加热系统，所述蒸汽发生器10的出口通过第三隔离阀11连通主蒸汽系统12，在机组停机时，该第三隔离阀11可阻断残余蒸汽进入到主蒸汽系统12，避免事故。
如图1所示，本实施例提供的高温气冷堆主给水加热系统，所述旁路水管上在所述加热装置9的出口设置有第二温度计8，所述第二温度计8与所述加热装置9电连接，通过该第二温度计8用于实时监测从加热装置9输出的主给水的温度，从而根据该第二温度计8，对加热装置9的功率进行调节，使进入蒸汽发生器10的主给水温度满足要求。
本实施例提供的高温气冷堆主给水加热系统，在反应堆启动的初始阶段，通过开启旁路水管上的第二隔离阀和加热装置，并关闭主给水管上的第一隔离阀，使主给水通过旁路水管进入蒸汽发生器，并通过旁路水管上的加热装置对进入所述蒸汽发生器之前的主给水进行加热。
在向蒸汽发生器输送主给水的过程中，可根据所述蒸汽发生器的一次侧氦气流量，调节所述旁路水管上的调节阀，通过调节阀调节流经旁路水管的给水流量，确保进入蒸汽发生器的主给水流量与一次侧的氦气流量相匹配。
当经过所述高压加热器3的主给水的温度达到160℃后，开启主给水管上的第一隔离阀5，关闭旁路水管上的第二隔离阀6和加热装置9，使主给水通过常规的高压加热器3进行加热。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种高温气冷堆主给水加热系统，其特征在于，包括：
主给水管，连接在除氧器(1)和蒸汽发生器(10)之间，用于将除氧器(1)内的主给水输送至蒸汽发生器(10)；
第一隔离阀(5)，设置在主给水管上；
旁路水管，连接在所述主给水管的所述第一隔离阀(5)两端，所述旁路水管上连接有加热装置(9)和第二隔离阀(6)。
2.根据权利要求1所述的高温气冷堆主给水加热系统，其特征在于，所述旁路水管上还连接有调节阀(7)。
3.根据权利要求1所述的高温气冷堆主给水加热系统，其特征在于，所述旁路水管上在所述加热装置(9)的出、入口分别设置有至少一个第二隔离阀(6)。
4.根据权利要求1所述的高温气冷堆主给水加热系统，其特征在于，所述主给水管上连接有高压加热器(3)，所述高压加热器(3)与汽轮机抽汽系统(13)连通。
5.根据权利要求4所述的高温气冷堆主给水加热系统，其特征在于，所述高压加热器(3)的出口连接有第一温度计(4)。
6.根据权利要求5所述的高温气冷堆主给水加热系统，其特征在于，所述第一温度计(4)与所述加热装置(9)电连接。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的高温气冷堆主给水加热系统，其特征在于，所述旁路水管上在所述加热装置(9)的出口设置有第二温度计(8)。
8.一种高温气冷堆主给水加热方法，其特征在于，采用权利要求1-7中任一项所述的高温气冷堆主给水加热系统，包括以下步骤：
在初启动阶段，关闭主给水管上的第一隔离阀(5)，开启旁路水管上的第二隔离阀(6)和加热装置(9)；
通过所述加热装置(9)对进入所述蒸汽发生器(10)之前的主给水进行加热。
9.根据权利要求8所述的高温气冷堆主给水加热方法，其特征在于，还包括以下步骤：
根据所述蒸汽发生器(10)的一次侧氦气流量，调节所述旁路水管上的调节阀(7)。
10.根据权利要求8所述的高温气冷堆主给水加热方法，其特征在于，还包括以下步骤：
当经过所述高压加热器(3)的主给水的温度达到160℃后，开启主给水管上的第一隔离阀(5)，关闭旁路水管上的第二隔离阀(6)和加热装置(9)。
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