CN114038587A - 一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统及方法，启停系统包括蒸汽排放系统和给水输送系统，蒸汽排放系统的进口与蒸汽发生器的二次侧出口连通，蒸汽排放系统的蒸汽出口与主蒸汽联箱连通，给水输送系统的出口与蒸汽发生器的二次侧进口连通，启停给水泵的出水口与蒸汽发生器的二次侧进口之间的管路上设置给水系统隔离阀，汽水分离器的进口与蒸汽发生器的二次侧出口之间的管路上设置有主蒸汽管线进口闸阀，方法包括启动方法和停机方法，本发明使得在核反应堆启动时，通过给水输送系统对蒸汽发生器供水，并通过蒸汽排放系统对蒸汽发生器的出口工质进行处理和利用，能够有效解决出口工质无法利用的处理的问题。
Description
技术领域
本发明涉及核反应堆启停领域，具体涉及一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统及方法。
背景技术
目前功率较大的传统核电站采用的蒸汽发生器大多数为自然循环、U型管式的饱和式蒸汽发生器，而一些正在设计中的小型一体化反应堆采用了小型的直流蒸汽发生器。
直流蒸汽发生器相对于传统蒸汽发生器有着更高的热效率，但由于水装量小，对二回路给水的要求很高。在电厂启动过程中，随着反应堆功率的提高，直流蒸汽发生器二次侧出口工质由水向汽水混合物、饱和蒸汽变化，最后产生满足要求的过热蒸汽，停运过程为启动过程的逆过程。
现阶段的启停装置无法较好的对启停过程中的直流蒸汽发生器产生的不满足使用要求的工质进行处理和利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是直流蒸汽发生器在启停阶段会产生无法处理和利用的出口工质，目的在于提供一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统及方法，解决了直流蒸汽发生器在启停阶段产生的出口工质的处理和利用问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统，所述启停系统包括：
蒸汽排放系统，其进口与蒸汽发生器的二次侧出口连通，所述蒸汽排放系统的蒸汽出口与主蒸汽联箱连通，所述蒸汽排放系统包括：
汽水分离器，其进口与所述蒸汽发生器的二次侧出口连通，所述汽水分离器的蒸汽出口与所述主蒸汽联箱连通；
凝汽器，其进口与所述汽水分离器的疏水出口连通；
给水输送系统，其出口与所述蒸汽发生器的二次侧进口连通，所述给水输送系统包括：
启停供水箱；
启停给水泵，其进水口与所述启停供水箱连通，所述启停给水泵的出水口与所述蒸汽发生器的二次侧进口连通；
其中，所述启停给水泵的出水口与所述蒸汽发生器的二次侧进口之间的管路上设置给水系统隔离阀，所述汽水分离器的进口与所述蒸汽发生器的二次侧出口之间的管路上设置有主蒸汽管线进口闸阀。
进一步，所述给水输送系统还包括：
启停泵出口隔离阀，其设置在所述启停给水泵与所述给水系统隔离阀之间的管路上；
小流量管线，其进口端设置在所述启停泵出口隔离阀与所述启停给水泵之间的管路上，所述小流量管线的出口端与所述启停供水箱连通；
小流量管线调节阀，其设置在所述小流量管线上。
更进一步，所述给水输送系统还包括：
启停泵出口止回阀，其设置在所述启停泵出口隔离阀与所述小流量管线的进口端之间的管路上。
优选地，所述启停供水箱内设置有除氧器。
具体地，所述蒸汽排放系统还包括：
汽水分离器闸阀，其设置在所述主蒸汽管线进口闸阀与所述汽水分离器之间的管路上；
汽水分离器入口安全阀，其设置在所述汽水分离器的入口处；
疏水阀，其设置在所述汽水分离器的疏水出口处；
减压阀，其设置在所述汽水分离器的疏水出口与所述凝汽器之间的管路上。
作为一种优选，所述凝汽器的出水口与所述启停供水箱的进水口连通。
一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停方法，基于上述的一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统；
所述方法包括启动方法：
反应堆启动前：
开启启停给水泵，并向蒸汽发生器注满水；
关闭启停泵出口隔离阀，启停给水泵出水经小流量管线回流至启停供水箱；
反应堆启动时：
提升启停给水泵的给水流量，并使其达到启动设定值；
关闭小流量管线调节阀，打开启停泵出口隔离阀，启停给水泵出水进入蒸汽发生器；
蒸汽发生器的出口工质经汽水分离器分离，蒸汽进入主蒸汽联箱，疏水进入凝汽器；
保持启停给水泵的给水流量在工作设定值，当蒸汽发生器的蒸汽品质满足汽轮机组要求，关闭给水系统隔离阀，将主供水系统接入蒸汽发生器，关闭主蒸汽管线进口闸阀，将主蒸汽系统接入蒸汽发生器；
控制启停系统停机。
具体地，所述启动设定值为蒸汽发生器的工作状态下额定流量的2％；
所述工作设定值为蒸汽发生器的工作状态下额定流量的20％。
进一步，所述方法还包括停机方法；
汽轮机组停机；
开启启停给水泵，关闭启停泵出口隔离阀，启停给水泵出水经小流量管线回流至启停供水箱；
提升启停给水泵的给水流量，并使其达到工作设定值；
打开给水系统隔离阀和主蒸汽管线进口闸阀，将主供水系统和主蒸汽系统退出蒸汽发生器，并将启停系统接入蒸汽发生器；
关闭小流量管线调节阀，打开启停泵出口隔离阀，启停给水泵出水进入蒸汽发生器；
降低蒸汽发生器的温度直到正常余热排出系统投入运行，启停系统退出。
作为另一个实施例，当主供水系统中的主供水泵故障后，启停系统接入蒸汽发生器。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明通过在蒸汽发生器的二次侧进口和二次侧出口设置给水输送系统和蒸汽排放系统，使得在核反应堆启动时，通过给水输送系统对蒸汽发生器供水，并通过蒸汽排放系统对蒸汽发生器的出口工质进行处理和利用，能够有效解决出口工质无法利用的处理的问题。
附图说明
附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1是根据本发明所述的一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统的结构示意图。
附图标记：1-蒸汽发生器，2-主蒸汽管线进口闸阀，3-汽水分离器闸阀，4-汽水分离器入口安全阀，5-汽水分离器，6-疏水阀，7-减压阀，8-凝汽器，9-启停供水箱，10-启停给水泵，11-小流量管线调节阀，12-启停泵出口止回阀，13-启停泵出口隔离阀，14-给水系统隔离阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
本实施方式针对在启动的过程中无法处理和使用直流蒸汽发生器1的二次侧产生的不满足使用要求的出口工质，达到对其进行处理和使用的目的。
实施例一
一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统，启停系统包括蒸汽排放系统和给水输送系统，为两个独立的系统。
蒸汽排放系统的进口与蒸汽发生器1的二次侧出口连通，蒸汽排放系统的蒸汽出口与主蒸汽联箱连通，用于在反应堆启动和停运阶段接收直流蒸汽发生器1产生的蒸汽。
给水输送系统的出口与蒸汽发生器1的二次侧进口连通，用于在反应堆启动和停运阶段向直流蒸汽发生器1提供给水。
蒸汽排放系统包括汽水分离器5和凝汽器8。
汽水分离器5的进口与蒸汽发生器1的二次侧出口连通，汽水分离器5的蒸汽出口与主蒸汽联箱连通，即通过汽水分离器5将蒸汽发生器1的二次侧的出口工质进行处理，将其中的蒸汽和疏水分离，然后将蒸汽输入主蒸汽联箱(其为主蒸汽系统的一个构件)，将疏水输入凝汽器8。
凝汽器8的进口与汽水分离器5的疏水出口连通，凝汽器8将疏水重新凝结为冷凝水。
给水输送系统包括启停供水箱9和启停给水泵10。
启停给水泵10的进水口与启停供水箱9连通，启停给水泵10的出水口与蒸汽发生器1的二次侧进口连通；
通过启停给水泵10将启停供水箱9内的水泵送至蒸汽发生器1内。
因为本实施例中的启停系统为在核反应堆和蒸汽发生器1启动阶段实用的系统，在核反应堆正常工作时，需要通过主供水系统供水和通过主蒸汽系统接受蒸汽。
因此在启停给水泵10的出水口与蒸汽发生器1的二次侧进口之间的管路上设置给水系统隔离阀14，汽水分离器5的进口与蒸汽发生器1的二次侧出口之间的管路上设置有主蒸汽管线进口闸阀2。
通过给水系统隔离阀14和主蒸汽管线进口闸阀2实现将启停系统接入或者退出蒸汽发生器1。
实施例二
在启停给水泵10启动阶段，无法瞬时达到设定的流量，如果直接将其接入蒸汽发生器1，可能存在供水量不足的情况，因此本实施例中的给水输送系统还包括启停泵出口隔离阀13和小流量管线。
启停泵出口隔离阀13设置在启停给水泵10与给水系统隔离阀14之间的管路上；
小流量管线的进口端设置在启停泵出口隔离阀13与启停给水泵10之间的管路上，小流量管线的出口端与启停供水箱9连通；
在启停给水泵10开机的初期，将启停泵出口隔离阀13关闭，使得小流量管线、启停给水泵10和启停供水箱9构成一个回路，逐步提升启停泵给水泵的供水量。
通过将小流量管线调节阀11设置在小流量管线上，实现对小流量管线的开闭。
同时，在主供水系统接入蒸汽发生器1后，为了避免主供水系统内的水逆水路进入启停给水泵10，在启停泵出口隔离阀13与小流量管线的进口端之间的管路上设置一个启停泵出口止回阀12，避免水逆流。
如果启停供水箱9内的水的氧气含量过高，则进行使用的过程中将对锅炉给水管道、省煤器和其它附属设备的腐蚀造成的严重损失，可能引起的较大的经济损失，因此启停供水箱9内设置有除氧器，将水中的氧气进行去除，减少对系统的腐蚀。
实施例三
为了增加对各个管路的稳定性，本实施例中的蒸汽排放系统还包括汽水分离闸阀、汽水分离器入口安全阀4、疏水阀6和减压阀7。
汽水分离器闸阀3设置在主蒸汽管线进口闸阀2与汽水分离器5之间的管路上，其控制出口工质是否进入汽水分离器5。
汽水分离器入口安全阀4设置在汽水分离器5的入口处，用于泄压，避免过量的工质进入汽水分离器5内，对汽水分离器5造成损坏。
疏水阀6设置在汽水分离器5的疏水出口处，其功能是对汽水分离器5分离后的疏水进行阻汽，降低疏水的含汽量。
减压阀7设置在汽水分离器5的疏水出口与凝汽器8之间的管路上，其功能是对汽水分离器5分离后的疏水进行减压。
另外的，因为凝汽器8会凝结冷凝水，为了实现循环使用，可以将凝汽器8的出水口与启停供水箱9的进水口连通。
实施例四
在本实施例中，系统设置两台电动变速离心泵作为启停给水泵10。每台启停给水泵10可以提供流量为直流蒸汽发生器1给水总量的25％，因此两台启停给水泵10的总容量能够满足作为给水流量控制系统一台给水泵的备用泵。
正常启停运行时，只需其中一台启停给水泵10运行，在启动初期反应堆低功率运行期间为直流蒸汽发生器1提供给水。
提供一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停方法，包括启动方法和停机方法。
一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启动方法包括：
反应堆启动前：
开启启停给水泵10，并向蒸汽发生器1注满水；在电厂启动前，一台启停给水泵10从启停供水泵中抽水，向蒸汽发生器1充水至满水状态并排气。
关闭启停泵出口隔离阀13，启停给水泵10出水经小流量管线回流至启停供水箱9，逐步提升启停给水泵10的出水流量。
反应堆启动时：
提升启停给水泵10的给水流量，并使其达到启动设定值；当核反应堆临界后，启停系统与给水系统之间的隔离阀保持关闭状态，投入一台启停给水泵10，打开投运启停给水泵10所对应的小流量管线调节阀11，在启动给水流量达到约2％额定流量前，启停系统的给水均通过小流量管线循环运行。
当核反应堆启动初期，启停系统向直流蒸汽发生器1供水，即关闭小流量管线调节阀11，打开启停泵出口隔离阀13，启停给水泵10出水进入蒸汽发生器1；
蒸汽发生器1的出口工质经汽水分离器5分离，蒸汽进入主蒸汽联箱，疏水进入凝汽器8；
保持启停给水泵10的给水流量在工作设定值，当蒸汽发生器1的蒸汽品质满足汽轮机组要求，关闭给水系统隔离阀14，将主供水系统接入蒸汽发生器1，关闭主蒸汽管线进口闸阀2，将主蒸汽系统接入蒸汽发生器1；
控制启停系统停机。
核反应堆继续提升功率，给水流量逐渐增大至20％额定流量，当蒸汽发生器1出口蒸汽品质满足汽轮机组要求后，切换到由主给水系统的给水泵和主给水调节阀供应给水，启停系统退出。
一种适用于模块化小型压水堆核电厂的停机方法包括：
汽轮机组停机；
开启启停给水泵10，关闭启停泵出口隔离阀13，启停给水泵10出水经小流量管线回流至启停供水箱9，与开启动方法相似，先提升启停给水泵10的供水流量。
提升启停给水泵10的给水流量，并使其达到工作设定值；
打开给水系统隔离阀14和主蒸汽管线进口闸阀2，将主供水系统和主蒸汽系统退出蒸汽发生器1，并将启停系统接入蒸汽发生器1；
关闭小流量管线调节阀11，打开启停泵出口隔离阀13，启停给水泵10出水进入蒸汽发生器1；
达到要求后，将启停系统接入蒸汽发生器1，将主给水系统和主蒸汽系统退出。
启停系统对蒸汽发生器1进行降温，降低蒸汽发生器1的温度直到正常余热排出系统投入运行，启停系统退出。
另外，本实施例还包括应急备用方法：
当任意一台主给水泵故障时，启停系统的两台启停给水泵10同时启动，作为其备用泵运行，能提供50％的额定给水流量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统，其特征在于，所述启停系统包括：
蒸汽排放系统，其进口与蒸汽发生器的二次侧出口连通，所述蒸汽排放系统的蒸汽出口与主蒸汽联箱连通，所述蒸汽排放系统包括：
汽水分离器，其进口与所述蒸汽发生器的二次侧出口连通，所述汽水分离器的蒸汽出口与所述主蒸汽联箱连通；
凝汽器，其进口与所述汽水分离器的疏水出口连通；
给水输送系统，其出口与所述蒸汽发生器的二次侧进口连通，所述给水输送系统包括：
启停供水箱；
启停给水泵，其进水口与所述启停供水箱连通，所述启停给水泵的出水口与所述蒸汽发生器的二次侧进口连通；
其中，所述启停给水泵的出水口与所述蒸汽发生器的二次侧进口之间的管路上设置给水系统隔离阀，所述汽水分离器的进口与所述蒸汽发生器的二次侧出口之间的管路上设置有主蒸汽管线进口闸阀。
2.根据权利要求1所述的一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统，其特征在于，所述给水输送系统还包括：
启停泵出口隔离阀，其设置在所述启停给水泵与所述给水系统隔离阀之间的管路上；
小流量管线，其进口端设置在所述启停泵出口隔离阀与所述启停给水泵之间的管路上，所述小流量管线的出口端与所述启停供水箱连通；
小流量管线调节阀，其设置在所述小流量管线上。
3.根据权利要求2所述的一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统，其特征在于，所述给水输送系统还包括：
启停泵出口止回阀，其设置在所述启停泵出口隔离阀与所述小流量管线的进口端之间的管路上。
4.根据权利要求2所述的一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统，其特征在于，所述启停供水箱内设置有除氧器。
5.根据权利要求2所述的一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统，其特征在于，所述蒸汽排放系统还包括：
汽水分离器闸阀，其设置在所述主蒸汽管线进口闸阀与所述汽水分离器之间的管路上；
汽水分离器入口安全阀，其设置在所述汽水分离器的入口处；
疏水阀，其设置在所述汽水分离器的疏水出口处；
减压阀，其设置在所述汽水分离器的疏水出口与所述凝汽器之间的管路上。
6.根据权利要求2所述的一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统，其特征在于，所述凝汽器的出水口与所述启停供水箱的进水口连通。
7.一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停方法，其特征在于，基于如权利要求2-6中任一项所述的一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停系统；
所述方法包括启动方法：
反应堆启动前：
开启启停给水泵，并向蒸汽发生器注满水；
关闭启停泵出口隔离阀，启停给水泵出水经小流量管线回流至启停供水箱；
反应堆启动时：
提升启停给水泵的给水流量，并使其达到启动设定值；
关闭小流量管线调节阀，打开启停泵出口隔离阀，启停给水泵出水进入蒸汽发生器；
蒸汽发生器的出口工质经汽水分离器分离，蒸汽进入主蒸汽联箱，疏水进入凝汽器；
保持启停给水泵的给水流量在工作设定值，当蒸汽发生器的蒸汽品质满足汽轮机组要求，关闭给水系统隔离阀，将主供水系统接入蒸汽发生器，关闭主蒸汽管线进口闸阀，将主蒸汽系统接入蒸汽发生器；
控制启停系统停机。
8.根据权利要求7所述的一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停方法，其特征在于，所述启动设定值为蒸汽发生器的工作状态下额定流量的2％；
所述工作设定值为蒸汽发生器的工作状态下额定流量的20％。
9.根据权利要求7所述的一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停方法，其特征在于，所述方法还包括停机方法；
汽轮机组停机；
开启启停给水泵，关闭启停泵出口隔离阀，启停给水泵出水经小流量管线回流至启停供水箱；
提升启停给水泵的给水流量，并使其达到工作设定值；
打开给水系统隔离阀和主蒸汽管线进口闸阀，将主供水系统和主蒸汽系统退出蒸汽发生器，并将启停系统接入蒸汽发生器；
关闭小流量管线调节阀，打开启停泵出口隔离阀，启停给水泵出水进入蒸汽发生器；
降低蒸汽发生器的温度直到正常余热排出系统投入运行，启停系统退出。
10.根据权利要求7所述的一种适用于模块化小型压水堆核电厂的启停方法，其特征在于，当主供水系统中的主供水泵故障后，启停系统接入蒸汽发生器。
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