CN116386909A - 高温气冷堆核岛设备冷却水系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高温气冷堆核岛设备冷却水系统及其运行方法，属于高温气冷堆技术领域。本发明的系统包括：换热器、循环泵组以及用户端，其中，循环泵组分别与换热器输出端、用户端的输入端连接，换热器的输入端与用户端的输出端连接，循环泵组包括并联设置的第一循环支路、第二循环支路以及第三循环支路；其中，在设备冷却水系统运行时，第一循环支路投入运行，以将流动介质传递至用户端；第二循环支路处于循环运行备用状态，第三循环支路处于停运备用状态，在第一循环支路出现故障时，将第二循环支路直接投入运行状态，以避免出现主氦风机因冷却水断流而停机的现象，使机组稳定运行。

Description

高温气冷堆核岛设备冷却水系统及其运行方法

技术领域

本发明属于高温气冷堆技术领域，具体涉及一种高温气冷堆核岛设备冷却水系统及其运行方法。

背景技术

核电厂高温气冷堆核电站示范工程(HTR-PM)设备冷却水系统(以下简称KAA)是中间隔离系统，属于放射性可能沾污系统，保证被冷却设备的放射性物质不进入环境。设备冷却水系统为主氦风机、屏蔽冷却水系统等提供冷却水，载热通过换热器传递给厂用水系统，最终通过冷却塔散往大气。

设备冷却水系统共计3台循环泵，一台运行一台备用一台检修，备用泵处于冷备用(即备用泵平常处于停运状态)，一旦需要时启动失败，主氦风机会因冷却水断流而停机，主氦风机停运，会导致反应堆跳堆，汽轮机跳闸，影响机组安全稳定运行。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高温气冷堆核岛设备冷却水系统及其运行方法，以解决在需要备用泵启动时，启动失败的问题。

本发明的一方面，提供一种高温气冷堆核岛设备冷却水系统，包括：换热器、循环泵组以及用户端，其中，所述循环泵组分别与所述换热器输出端、所述用户端的输入端连接，所述换热器的输入端与所述用户端的输出端连接，所述循环泵组包括并联设置的第一循环支路、第二循环支路以及第三循环支路；其中，

在设备冷却水系统运行时，所述第一循环支路投入运行，以将流动介质传递至用户端；所述第二循环支路处于循环运行备用状态，所述第三循环支路处于停运备用状态。

可选地，所述第一循环支路、所述第二循环支路以及所述第三循环支路上均设置有循环泵以及与所述循环泵并联连接的再循环管路；

在所述第一循环支路、所述第二循环支路以及所述第三循环支路中的任一者处于循环运行备用状态时，所述循环泵处于对应的所述再循环管路中运行。

可选地，所述再循环管路上设置有再循环阀，用于控制所述再循环管路的开启与闭合。

可选地，所述第一循环支路、所述第二循环支路以及所述第三循环支路上均设置有入口阀与出口阀，所述再循环管路的两端位于所述入口阀与所述出口阀之间。

可选地，所述换热器与所述循环泵组之间设置有膨胀水箱。

可选地，所述用户端包括多个并联设置的用水系统。

本发明的另一方面，提出一种高温气冷堆核岛设备冷却水系统的运行方法，所述运行方法包括：

在设备冷却水系统运行时，开启第一循环支路，第二循环支路处于循环运行备用状态，第三循环支路处于停运备用状态，以将流动介质通过所述第一循环支路传递至所述用户端；

在所述第一循环支路出现故障时，开启所述第二循环支路，所述第三循环支路处于循环运行备用状态，所述第一循环支路处于检修状态，以将流动介质通过所述第二循环支路传递至所述用户端。

可选地，所述开启第一循环支路，包括：

开启所述第一循环支路上的入口阀、出口阀，关闭再循环阀，以使所述第一循环支路上的循环泵运行；

第二循环支路处于循环运行备用状态，包括：

开启所述第二循环支路上的入口阀和再循环阀，关闭出口阀，以使所述第二循环支路上的循环泵处于再循环管路上运行；

第三循环支路处于停运备用状态，包括：

开启所述第三循环支路上的入口阀，关闭出口阀以及再循环阀。

可选地，所述开启第二循环支路，包括：

打开所述第二循环支路的出口阀，关闭再循环阀，以使第二循环支路上的循环泵投入运行；

所述第三循环支路处于循环运行备用状态，包括：

开启所述第三循环支路上的再循环阀，以使所述第三循环支路上的循环泵处于再循环管路上运行。

可选地，所述方法还包括：

将检修好的所述第一循环支路投入停运备用状态或循环运行备用状态。

本发明提供一种高温气冷堆核岛设备冷却水系统及其运行方法，包括：分别与换热器输出端以及用户端输入端连接的循环泵组，循环泵组包括并联设置的第一循环支路、第二循环支路以及第三循环支路；其中，在设备冷却水系统运行时，所述第一循环支路投入运行，以将流动介质传递至所述用户端；第二循环支路处于循环运行备用状态，第三循环支路处于停运备用状态；在第一循环支路出现故障时，第二循环支路投入运行，第三循环支路处于循环运行备用状态，第一循环支路处于检修状态。通过将其中一个循环支路设置为热备用状态，另一个循环支路设置为冷备用状态，在运行循环支路发生故障时，可直接将处于热备用状态的循环支路投入运行中，无需启动，以避免出现主氦风机因冷却水断流而停机的现象，有效提升机组的稳定运行。同时，待处于检修状态的循环支路循环泵维修好后，通过将该循环支路投入再循环运行，可验证评估维修效果，待确认维修达到预期效果，则可将其设置为备用状态，具体冷备或热备，由运行人员确定即可。如此则进一步保证了维修后设备的可用性，提高了设备冷却水系统运行的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明一实施例的高温气冷堆核岛设备冷却水系统的结构示意图；

图2为本发明另一实施例的高温气冷堆核岛设备冷却水系统运行方法的结构框图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

除非另外具体说明，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“包括”或者“包含”等既不限定所提及的形状、数字、步骤、动作、操作和/或它们的组，也不排除出现或加入一个或多个其他不同的形状、数字、步骤、动作、操作和/或它们的组。

如图1所示，本发明的一方面，提出一种高温气冷堆核岛设备冷却水系统100，包括：换热器110、用户端120以及循环泵组，循环泵组分别与换热器110输出端、用户端120的输入端连接，换热器110的输入端与用户端120的输出端连接，该循环泵组包括并联设置的,第一循环支路130、第二循环支路140以及第三循环支路150；其中，在设备冷却水系统运行时，第一循环支路130投入运行，以将流动介质传递至用户端120；第二循环支路140处于循环运行备用状态(热备用)，第三循环支路150处于停运备用状态(冷备用)；在第一循环支路130出现故障时，第二循环支路140投入运行，第三循环支路150处于循环运行备用状态，第一循环支路130处于检修状态。

在本实施方式中，有一条循环支路处于运行状态，另外两条循环支路处于备用状态，其中的一条循环支路为热备用状态，另外一条循环支路为冷备用状态，当检测到处于运行状态的循环支路出现故障时，可以及时将处于热备用状态的循环支路投入运行，处于冷备用状态的循环支路转换为热备用状态，由于处于热备用状态的循环支路为循环运行备用状态，在需要时，无需启动，直接投入运行即可，可以有效避免需要时启动失败的问题，进而避免反应堆非计划停堆，使得核岛设备冷却水系统可以安全稳定的运行。

同时，待处于检修状态循环支路上的循环泵维修好后，通过将该循环支路投入再循环运行，可验证评估维修效果，待确认维修达到预期效果，则可将其设置为备用状态，具体冷备或热备，由运行人员确定即可。如此则进一步保证了维修后设备的可用性，提高了设备冷却水系统运行的稳定性和可靠性。

需要说明的是，本实施例对于第一循环支路、第二循环支路以及第三循环支路的运行顺序不作具体限定，也可以是先由第二循环支路投入运行，第三循环支路处于热备用状态，第一循环支路处于冷备用状态。

进一步需要说明的是，在本实施方式中，换热器为设备冷却水和厂用水系统换热器，用户端为厂用水系统。基于此，在换热器输出端与用户端出入端连接的管路为进水管，即在进水管上设置有循环泵组，而用户端的输出端还与换热器的输入端连接，形成回水管，即通过回水管将流动介质回流至换热器，以将用户端的热量通过流动介质传递至换热器，最终通过换热器将热量传递给最终热阱。

仍需要说明的是，在本实施方式中，用户端可包括多个用户系统，多个用户系统并联设置，且多个用户系统的输入端连接在一起形成总输入端，其输出端也连接在一起，形成总输出端，总输入端与进水管连接，总输出端与回水管连接。

仍需要说明的是，在本实施方式中，三个循环管路的输入端也连接在一起形成总输入端，三个循环管路的输出端连接在一起形成总输出端，总输入端与总输出端均设置在进水管上。

具体地，如图1所示，第一循环支路130上设置有第一循环泵131以及与其并联连接的第一再循环管路132，其中，第一再循环管路132的两端与第一循环支路130连接且位于第一循环泵131的两侧，即第一再循环管路并联设置在第一循环支路上。第二循环支路140上设置有第二循环泵141以及与其并联连接的第二再循环管路142，其中，第二再循环管路142的两端与第二循环支路140连接且位于第二循环泵141的两侧，即第二再循环管路并联设置在第二循环支路上。第三循环支路150上设置有第三循环泵151以及与其并联连接的第三再循环管路152，其中，第三再循环管路152的两端与第三循环支路150连接且位于第三循环泵151的两侧，即第三再循环管路并联设置在第三循环支路上。

在本实施方式中，基于在每个循环支路上均设置有循环泵以及与循环泵并联连接的再循环管路，可使每个循环支路都可以处于循环运行备用状态，以保证备用的循环泵及时投入运行。

具体地，请继续参考图1，在第一循环支路130、第二循环支路140以及第三循环支路150中的任一者处于循环运行备用状态时，循环泵处于对应的再循环管路中运行。也就是说，在第一循环支路处于循环运行备用状态时，第一循环泵处于第一再循环管路运行；在第二循环支路处于循环运行备用状态时，第二循环泵处于第二再循环管路运行；在第三循环支路处于循环运行备用状态时，第三循环泵处于第三再循环管路运行。

进一步的，为了提高控制效率，在各再循环管路上均设置有再循环阀，以控制再循环管路的开启与闭合。

具体地，如图1所示，第一再循环管路132上设置有第一再循环阀133，用于控制第一再循环管路132的开启与闭合。第二再循环管路142上设置有第二再循环阀143，用于控制第二再循环管路142的开启与闭合。第三再循环管路152上设置有第三再循环阀153，用于控制第三再循环管路152的开启与闭合。

更进一步的，在本实施方式中，还在各循环支路上设置有入口阀与出口阀，用于控制各循环泵的开启与闭合。

具体地，如图1所示，第一循环支路130上设置有第一入口阀134与第一出口阀135，第一再循环管路132的两端位于第一入口阀134与第一出口阀135之间。第二循环支路140上设置有第二入口阀144与第二出口阀145，第二再循环管路142的两端位于第二入口阀144与第二出口阀145之间。第三循环支路150上设置有第三入口阀154与第三出口阀155，第三再循环管路152的两端位于第三入口阀154与第三出口阀155之间。

更进一步的，如图1所示，换热器110的输出端与第一循环支路130、第二循环支路140以及第三循环支路150的输入端之间设置有膨胀水箱160，该膨胀水箱设置在靠近循环泵组的位置处，可以保证循环泵入口有充足的汽蚀余量。

需要说明的是，在本实施方式中，膨胀水箱用于收容和补偿高温气冷堆的冷却水系统中水的胀缩量，在系统工作状态可以从压力、液位及水温变化确定，膨胀水箱水位低于正常运行液位下限时应及时通过其箱体上设置的补水阀进行补水，保证高温气冷堆的冷却水系统运行的安全性和稳定性。

如图2所示，本发明的另一方面，提出一种高温气冷堆核岛设备冷却水系统的运行方法S200，该运行方法包括下述步骤S210～S220：

S210、在设备冷却水系统运行时，开启第一循环支路，第二循环支路处于循环运行备用状态，第三循环支路处于停运备用状态，以将流动介质通过所述第一循环支路传递至用户端。

具体地，一并结合图1所示，开启第一循环支路，包括：开启第一循环支路130上的第一入口阀134、第一出口阀135，关闭第一再循环管路132上的第一再循环阀133，以使第一循环泵131在第一循环支路130上投入运行。

进一步的，请继续参考图1，第二循环支路处于循环运行备用状态，包括：开启第二循环支路140上的第二入口阀144，第二再循环管路142上的第二再循环阀143，关闭第二出口阀145，以使第二循环泵141在第二再循环管路142上运行，以作为热备用循环泵。

更进一步的，请继续参考图1，第三循环支路处于停运备用状态，包括：开启第三循环支路150上的第三入口阀154，关闭第三出口阀155以及第三再循环管路152上的第三再循环阀153，即第三循环泵处于停运状态，以作为冷备用循环泵。

S220、在第一循环支路出现故障时，开启第二循环支路，第三循环支路处于循环运行备用状态，第一循环支路处于检修状态，以将循环介质通过第二循环支路传递至用户端。

具体地，一并结合图1所示，在第一循环支路出现故障时，开启第二循环支路，包括：打开第二循环支路140的第二出口阀145，关闭再循环阀143，以使第二循环泵141及时投入运行。

应当理解的是，由于在第一循环支路运行时，第二循环支路上的第二循环泵处于运行备用状态，在第一循环泵出现故障后，无需对第二循环泵启动，直接打开第二出口阀，关闭再循环阀，使第二循环支路导通即可投入运行，有效避免了启动失败的情况。

进一步的，请继续参考图1，第三循环支路处于循环运行备用状态，包括：开启第三循环支路150上的第三再循环阀153，以使第三循环泵151处于第三再循环管路152上运行，作为热备用循环泵。

更进一步的，本发明的方法还包括：将检修好的第一循环支路投入停运备用状态(冷备用)或循环运行备用状态(热备用)，可由运行人员根据实际情况确定。例如，在第二循环支路处于运行状态，第三循环支路处于热备用状态时，将检修好的第一循环支路作为冷备用等，依次循环往复，进一步保证了维修后设备的可用性，提高了设备冷却水系统运行的稳定性和可靠性。

具体地，在第一循环支路作为冷备用时，与上述第三循环支路作为冷备用的步骤相同，包括：开启第一循环支路130上的第一入口阀134，关闭第一出口阀135以及第一再循环管路132上的第一再循环阀133。

应当理解的是，在第二循环支路上的第二循环泵出现故障时，将第三循环支路上的第三循环泵投入运行，此时，第一循环支路上的第一循环泵处于循环运行备用状态，第二循环支路上的第二循环泵处于停运备用状态，以此往复，在冷却水系统运行中，始终有一条循环支路为热备用状态，另一个循环支路为冷备用状态。

需要说明的是，本实施例对上述运行方式不作具体限定，例如，可由操作人员来控制各流程，也可以由自动控制装置来完成对上述流程的控制，即在需要启动时，控制装置对第一循环支路发出启动指令，对第二循环支路发出循环运行备用指令，对第三循环支路发出停运备用指令，各循环支路上对应的阀门根据指令执行相应的操作。

本发明提出一种高温气冷堆核岛设备冷却水系统及其运行方法，具有以下有益效果：本发明的系统通过在每个循环支路上设置一条再循环管路，可使三个循环管路分别处于一运行一热备用一冷备用状态，当检测到运行泵故障时，直接打开处于热备用状态的循环支路上的出口阀门，将对应的循环泵及时投入运行，无需执行开启步骤，可保证KAA系统稳定运行。其次，在当出现故障的循环泵修好后，及时将该循环泵投入冷备用或热备用，进一步保证了维修后设备的可用性，提高了设备冷却水系统运行的稳定性和可靠性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高温气冷堆核岛设备冷却水系统，其特征在于，包括：换热器、循环泵组以及用户端，其中，所述循环泵组分别与所述换热器输出端、所述用户端的输入端连接，所述换热器的输入端与所述用户端的输出端连接，所述循环泵组包括并联设置的第一循环支路、第二循环支路以及第三循环支路；其中，

在设备冷却水系统运行时，所述第一循环支路投入运行，以将流动介质传递至所述用户端，所述第二循环支路处于循环运行备用状态，所述第三循环支路处于停运备用状态。

2.根据权利要求1所述的高温气冷堆核岛设备冷却水系统，其特征在于，所述第一循环支路、所述第二循环支路以及所述第三循环支路上均设置有循环泵以及与所述循环泵并联连接的再循环管路；

在所述第一循环支路、所述第二循环支路以及所述第三循环支路中的任一者处于循环运行备用状态时，所述循环泵处于对应的所述再循环管路中运行。

3.根据权利要求2所述的高温气冷堆核岛设备冷却水系统，其特征在于，所述再循环管路上设置有再循环阀，用于控制所述再循环管路的开启与闭合。

4.根据权利要求3所述的高温气冷堆核岛设备冷却水系统，其特征在于，所述第一循环支路、所述第二循环支路以及所述第三循环支路上均设置有入口阀与出口阀，所述再循环管路的两端位于所述入口阀与所述出口阀之间。

5.根据权利要求1至4任一项所述的高温气冷堆核岛设备冷却水系统，其特征在于，所述换热器与所述循环泵组之间设置有膨胀水箱。

6.根据权利要求1至4任一项所述的高温气冷堆核岛设备冷却水系统，其特征在于，所述用户端包括多个并联设置的用水系统。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的高温气冷堆核岛设备冷却水系统的运行方法，其特征在于，所述运行方法包括：

在设备冷却水系统运行时，开启第一循环支路，第二循环支路处于循环运行备用状态，第三循环支路处于停运备用状态，以将流动介质通过所述第一循环支路传递至所述用户端；

在所述第一循环支路出现故障时，开启所述第二循环支路，所述第三循环支路处于循环运行备用状态，所述第一循环支路处于检修状态，以将流动介质通过所述第二循环支路传递至所述用户端。

8.根据权利要求7所述的运行方法，其特征在于，所述开启第一循环支路，包括：

开启所述第一循环支路上的入口阀、出口阀，关闭再循环阀，以使所述第一循环支路上的循环泵运行；

第二循环支路处于循环运行备用状态，包括：

开启所述第二循环支路上的入口阀和再循环阀，关闭出口阀，以使所述第二循环支路上的循环泵处于再循环管路上运行；

第三循环支路处于停运备用状态，包括：

开启所述第三循环支路上的入口阀，关闭出口阀以及再循环阀。

9.根据权利要求8所述的运行方法，其特征在于，所述开启第二循环支路，包括：

打开所述第二循环支路的出口阀，关闭再循环阀，以使第二循环支路上的循环泵投入运行；

所述第三循环支路处于循环运行备用状态，包括：

开启所述第三循环支路上的再循环阀，以使所述第三循环支路上的循环泵处于再循环管路上运行。

10.根据权利要求9所述的运行方法，其特征在于，所述方法还包括：

将检修好的所述第一循环支路投入停运备用状态或循环运行备用状态。

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