CN114220574B - 一种高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的系统及方法，将蒸汽发生器换热管内积存的汽水混合物排放后，向蒸汽发生器换热管内通入经过加热的压缩空气，随着蒸汽发生器换热管温度的下降，逐渐降低压缩空气的加热温度，直至蒸汽发生器换热管的入口和出口温度冷却到所需温度。本发明的有益效果为：高温气冷堆紧急停堆后，若对蒸汽发生器采取自然冷却，降温到启堆条件需要约20天，本发明可将降温时间缩短到2天，极大提高运行效率；而且可节约320吨除盐水，效果显著，同时不使用电锅炉，节约电能。

Description

一种高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的系统及方法

技术领域

本发明涉及反应堆工程技术领域，尤其涉及一种高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的系统及方法。

背景技术

高温气冷堆核电机组蒸汽发生器为直流螺旋管式，蒸汽发生器壳侧为一回路，正常运行时一回路热端温度750℃，冷端温度250℃；蒸汽发生器管侧为二回路，入口给水温度205℃，出口蒸汽温度571℃。当机组紧急停堆、排除故障后需尽快将一回路设备(蒸汽发生器等)、介质冷却到205℃，具备重新启堆条件。为提高冷却速率，同时避免对蒸汽发生器形成冷冲击，目前采用通入小流量、低参数蒸汽(1.1MPa，180℃)对蒸汽发生器进行冷却，乏汽通过二回路主蒸汽管道上阀门对空排放，小流量蒸汽冷却持续到蒸汽发生器入口、出口温度为205℃，小流量冷却结束，具备重新启动条件。持续冷却时间为52h，流量6t/h，造成300多吨水无法回收，造成浪费，如果安装回收装置又会加大成本；辅助电锅炉运行持续运行52h，耗电量高，不经济。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的系统和方法，可实现高温气冷堆紧急停堆后蒸汽发生器快速、安全冷却，提高了机组的可用性和经济性。

本申请的一方面实施例提出一种高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的方法，将蒸汽发生器换热管内积存的汽水混合物排放后，向蒸汽发生器换热管内通入经过加热的压缩空气，随着蒸汽发生器换热管温度的下降，逐渐降低压缩空气的加热温度，直至蒸汽发生器换热管的入口和出口温度冷却到所需温度。

在一些实施例中，蒸汽发生器换热管内积存的汽水混合物排放至蒸汽发生器换热管内的压力降到1MPa后，再通入压缩空气。

在一些实施例中，所述蒸汽发生器换热管的上游连通有变频空压机和压缩空气电加热器，变频空压机产生的压缩空气经过压缩空气电加热器加热后通入蒸汽发生器换热管进行冷却，最终排出大气。

在一些实施例中，所述压缩空气电加热器对压缩空气的加热温度为180-460℃。

在一些实施例中，所述蒸汽发生器换热管的下游连通有流量计。

在一些实施例中，所述蒸汽发生器换热管的入口处和出口处分别设置有测温装置。

在一些实施例中，所述测温装置、流量计、变频空压机和压缩空气电加热器均连接PLC控制器，通过PLC控制器实时监测蒸汽发生器换热管的入口处和出口处的温度以及流量计的数值，并调节变频空压机的流量和压缩空气电加热器的功率。

在一些实施例中，通过PLC控制器调节变频空压机的流量和压缩空气电加热器的功率，使蒸汽发生器换热管的降温速率小于5℃/h。

在一些实施例中，压缩空气电加热器的后端连接有压缩空气入口隔离阀，蒸汽发生器换热管和流量计之间连接有主蒸汽隔离阀和压缩空气出口隔离阀，主蒸汽隔离阀位于压缩空气出口隔离阀和蒸汽发生器换热管之间。

本申请的另一方面实施例提出一种高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的系统，蒸汽发生器换热管的上游连通有变频空压机和压缩空气电加热器，压缩空气电加热器设于变频空压机和蒸汽发生器换热管之间，蒸汽发生器换热管的下游连通流量计，蒸汽发生器换热管的入口和出口处均设有测温装置，测温装置、流量计、变频空压机和压缩空气电加热器均连接PLC控制器，PLC控制器接收测温装置和流量计的数据并调节变频空压机的流量和压缩空气电加热器的功率。

本发明的有益效果为：

(1)高温气冷堆紧急停堆后，若对蒸汽发生器采取自然冷却，降温到启堆条件需要较长时间(约20天)，本发明可将降温时间缩短到2天，极大提高运行效率。

(2)节约320吨除盐水，效果显著，同时不使用电锅炉，节约电能。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，

其中：

图1为本发明实施例中的高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的系统流程图；

附图标记：

1-变频空压机，2-压缩空气电加热器，3-压缩空气入口隔离阀，4-主给水隔离阀，5-蒸汽发生器入口测温装置，6-蒸汽发生器，7-蒸汽发生器换热管，8-蒸汽发生器出口测温装置，9-主蒸汽隔离阀，10-压缩空气出口隔离阀，11-流量计，12-PLC控制器，13-汽轮机阀门。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的系统及方法。

如图1所示，本申请的一方面实施例提出一种高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的系统，蒸汽发生器6设有蒸汽发生器换热管7，蒸汽发生器换热管7的上游连通有变频空压机1和压缩空气电加热器2，压缩空气电加热器2设于变频空压机1和蒸汽发生器换热管7之间，蒸汽发生器换热管7的下游连通流量计11，流量计11为高精度流量计。蒸汽发生器换热管7的入口处设有蒸汽发生器入口测温装置5，蒸汽发生器换热管7的出口处设有蒸汽发生器出口测温装置8，测温装置、流量计11、变频空压机1和压缩空气电加热器2均连接PLC控制器12，PLC控制器12接收测温装置和流量计11的数据并调节变频空压机1的流量和压缩空气电加热器2的功率。

压缩空气电加热器2的后端连接有压缩空气入口隔离阀3，蒸汽发生器换热管7和流量计11之间连接有主蒸汽隔离阀9和压缩空气出口隔离阀10，主蒸汽隔离阀9位于压缩空气出口隔离阀10和蒸汽发生器换热管7之间。

本申请的另一方面实施例提出一种高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的方法，高温堆紧急停堆后，主氦风机停转，主给水隔离阀4、主蒸汽隔离阀9关闭，一、二回路介质不再流动，可认为换热管内外温度分布保持不变。排除一回路主冷却剂泄漏等故障后，开始对蒸汽发生器冷却。

为与蒸汽发生器一次侧参数匹配，并减小主蒸汽管板、主给水管板处应力冲击，蒸汽发生器二次侧在经历排水、排汽降压后，通入压缩空气对蒸汽发生器冷却降温。随蒸汽发生器和蒸汽发生器换热管温度下降，逐渐降低压缩空气温度，直至蒸汽发生器入口、出口温度冷却到205℃。需要注意的是，当蒸汽发生器换热管入口处温度降低至接近压缩空气电加热器的设定温度时，压缩空气电加热器进行设定温度的下调。

以下通过具体实施例对本方案进行详细说明：

通过主给水、主蒸汽管道上的旁路管道将蒸汽发生器换热管内积存的汽水混合物排放，至蒸汽发生器换热管内压力降到1MPa左右，蒸汽发生器入口温度约300℃，出口温度约540℃。主给水隔离阀4和汽轮机阀门13关闭，压缩空气入口隔离阀3、主蒸汽隔离阀9和压缩空气出口隔离阀10保持开启状态。启动压缩空气电加热器2，设定加热温度，将压缩空气加热到460℃左右。通过变频空压机1调节流量，将压缩空气通入蒸汽发生器换热管7进行冷却。

随着蒸汽发生器6和蒸汽发生器换热管7温度的下降，通过逐渐减小压缩空气电加热器2的功率来降低压缩空气温度，直至蒸汽发生器换热管7的入口和出口温度冷却到205℃。

PLC控制器12实时监测蒸汽发生器换热管7的测温装置以及流量计11的数据，并调节变频空压机1的流量，调节压缩空气电加热器2的功率，保证降温速率小于5℃/h。

蒸汽发生器6冷却结束，具备重新启动条件。

变频空压机1产生的压缩空气来源于大气，最终排出大气。在排出口处也可加装回收装置来回收余热。

在一些实施例中，压缩空气电加热器2对压缩空气的加热温度可设定为180-460℃。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”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。在本发明的描述中，“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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。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或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的方法，其特征在于，将蒸汽发生器换热管内积存的汽水混合物排放至蒸汽发生器换热管内的压力降到1MPa后，向蒸汽发生器换热管内通入经过加热的压缩空气，随着蒸汽发生器换热管温度的下降，逐渐降低压缩空气的加热温度，直至蒸汽发生器换热管的入口和出口温度冷却到所需温度。

2.根据权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的方法，其特征在于，所述蒸汽发生器换热管的上游连通有变频空压机和压缩空气电加热器，变频空压机产生的压缩空气经过压缩空气电加热器加热后通入蒸汽发生器换热管进行冷却，最终排出大气。

3.根据权利要求2所述的高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的方法，其特征在于，所述压缩空气电加热器对压缩空气的加热温度为180-460℃。

4.根据权利要求3所述的高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的方法，其特征在于，所述蒸汽发生器换热管的下游连通有流量计。

5.根据权利要求4所述的高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的方法，其特征在于，所述蒸汽发生器换热管的入口处和出口处分别设置有测温装置。

6.根据权利要求5所述的高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的方法，其特征在于，所述测温装置、流量计、变频空压机和压缩空气电加热器均连接PLC控制器，通过PLC控制器实时监测蒸汽发生器换热管的入口处和出口处的温度以及流量计的数值，并调节变频空压机的流量和压缩空气电加热器的功率。

7.根据权利要求6所述的高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的方法，其特征在于，通过PLC控制器调节变频空压机的流量和压缩空气电加热器的功率，使蒸汽发生器换热管的降温速率小于5℃/h。

8.根据权利要求6所述的高温气冷堆蒸汽发生器快速冷却的方法，其特征在于，压缩空气电加热器的后端连接有压缩空气入口隔离阀，蒸汽发生器换热管和流量计之间连接有主蒸汽隔离阀和压缩空气出口隔离阀，主蒸汽隔离阀位于压缩空气出口隔离阀和蒸汽发生器换热管之间。

9.一种权利要求1-8任一项所述的方法所用到的系统，其特征在于，蒸汽发生器换热管的上游连通有变频空压机和压缩空气电加热器，压缩空气电加热器设于变频空压机和蒸汽发生器换热管之间，蒸汽发生器换热管的下游连通流量计，蒸汽发生器换热管的入口和出口处均设有测温装置，测温装置、流量计、变频空压机和压缩空气电加热器均连接PLC控制器，PLC控制器接收测温装置和流量计的数据并调节变频空压机的流量和压缩空气电加热器的功率。

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