CN118098652A - 适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，蒸汽发生器用于产生蒸汽。出气管连接于蒸汽发生器，用于排出蒸汽。第一蒸汽截止阀设置于出气管，并配置成在破冰船的电路断电时关闭。换热箱配置成在破冰船所在的环境温度大于第一预设温度时储存水，在环境温度小于或者等于第一预设温度时储存预设压力的空气。换热装置设置于换热箱内，换热装置的入口配置成在破冰船的电路断电时与蒸汽发生器连通。换热装置的出口与蒸汽发生器连通以使蒸汽降温后形成的冷凝水返回蒸汽发生器。爆破装置配置成在环境温度小于或者等于第一预设温度且电路断电时使换热箱的顶壁与底壁爆破，进一步使外界空气从底壁处进入换热箱后，再从顶壁处排出。

Description

适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统

技术领域

本发明涉及核动力技术领域，特别是涉及一种适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统。

背景技术

随着科学技术的发展，核能已经成为储量充足并被广泛应用的能量来源，并应用至工厂以及船只等。就拿船只来说，将核能转化为热能此热能经过汽轮发电机和主汽轮机转化为电能和机械能，也就是核动力。当拥有核动力的船只断电的时候，核反应堆会立即停堆，但由于缓发中子和裂变碎片的存在，反应堆仍会继续产热，若这部分热量无法导出来，反应堆就会熔毁，所以需要使用非能动余热排出系统利用密度差产生的重力驱动水冷却堆芯，持续的将堆芯余热导出，防止堆芯熔毁。

现有技术中通过浸没在高位水箱或者设置在冷却塔中的换热器冷却蒸汽发生器产生的蒸汽，以排出堆芯余热。但是对于核动力船来说，尤其是破冰船，其工作环境是非极地以及极地地区，极地地区的外部温度极低，并且水箱必须放置高于蒸汽发生器的位置，再由于水箱体积较大，无法放置在舱内，因此水箱会发生结冰现象。当破冰船发生故障导致停电的时候，结冰的水箱无疑使得堆芯余热排出的工作无法进行，产生了巨大的安全隐患。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，能够解决极地地区导致水箱结冰影响堆芯余热排出，达到无论破冰船所处的环境温度高或者低，都可以对堆芯进行非能动的余热排出的效果。

具体地，本发明提供了一种适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，包括蒸汽发生器、出气管、换热箱、换热装置和爆破装置。蒸汽发生器配置成产生蒸汽。出气管连接于所述蒸汽发生器，以用于排出蒸汽；所述出气管上设置有第一蒸汽截止阀，所述第一蒸汽截止阀配置成在所述破冰船的电路断电时关闭。换热箱，配置成在所述破冰船所在的环境温度大于第一预设温度时储存水，在所述环境温度小于或者等于所述第一预设温度时储存预设压力的空气。换热装置设置于所述换热箱内，所述换热装置的入口配置成在所述破冰船的电路断电时与所述蒸汽发生器连通。所述换热装置的出口与所述蒸汽发生器连通，以使所述蒸汽降温后形成的冷凝水返回所述蒸汽发生器。爆破装置配置成在所述环境温度小于或者等于所述第一预设温度且所述电路断电时，以使所述换热箱的顶壁与底壁爆破，进一步使外界空气从所述底壁处进入所述换热箱后，再从所述顶壁处排出。

可选地，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括压力维持系统，所述压力维持系统连接于所述换热箱，所述压力维持系统配置成在所述环境温度小于或者等于所述第一预设温度时向所述换热箱输入预设压力的空气；所述压力维持系统包括：

充压管道，连接于所述换热箱，所述充压管道上设置有溢流阀；

压气机，设置于所述充压管道上；

压气机截止阀，设置于所述充压管道上，且位于所述压气机的出口处，所述压气机和所述压气机截止阀配置成在所述电路通电时开启。

可选地，所述压力维持系统还包括：

充压支管，所述充压支管连接于所述充压管道上；

气瓶，所述气瓶设置于所述充压支管上，所述气瓶内储存有预设压力的空气；

气瓶截止阀，所述气瓶截止阀设置于所述充压支管上，且位于所述气瓶的出口处，所述气瓶截止阀配置成在所述压气机故障时开启。

可选地，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括：

蒸汽管道，所述蒸汽管道的其中一端与所述蒸汽发生器连通，另一端与所述换热装置的入口连通；所述蒸汽管道上设置有第二蒸汽截止阀，所述第二蒸汽截止阀配置成在所述电路断电时开启，以使所述换热装置的入口与所述蒸汽发生器连通；

凝水管道，所述凝水管道的其中一端与所述换热装置的出口连通，另一端与所述蒸汽发生器连通；所述凝水管道上设置有凝水截止阀，所述凝水截止阀配置成在所述第二蒸汽截止阀开启后延时开启，以使所述换热装置的出口与所述蒸汽发生器连通。

可选地，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括：

蒸汽支管，所述蒸汽支管与所述蒸汽管道连通；

真空泵，所述真空泵设置于所述蒸汽支管上；

真空泵截止阀，所述真空泵截止阀设置于所述蒸汽支管上，且位于所述真空泵的出口处，所述真空泵与真空泵截止阀配置成在所述电路通电时开启。

可选地，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括：

进水管，所述进水管连接于所述蒸汽发生器，所述进水管上设置有进水阀，所述进水阀配置成在所述电路断电时关闭；

补水箱，所述补水箱与所述凝水管道连通；

补水箱截止阀，所述补水箱截止阀设置于所述凝水管道上，且位于所述补水箱的出口处，配置成在所述电路断电且所述蒸汽发生器的水位小于预设水位时开启。

可选地，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括：

排气管，所述排气管连接于所述换热箱，所述排气管位于所述换热装置的上方，所述排气管上设置有排气阀，所述排气阀配置成当所述环境温度大于第一预设温度时开启；

排水管，所述排水管连接于所述换热箱，所述排水管位于所述换热装置的下方，所述排水管上设置有排水阀。

可选地，所述换热箱内设置有可调节风量装置，所述可调节风量装置用于调节所述换热箱内的空气流通面积。

可选地，所述可调节风量装置为记忆合金制成，所述可调节风量装置与所述换热装置连接，所述可调节风量装置配置成：在所述换热装置的温度大于第二预设温度时处于第一状态，以使换热箱内的空气流通面积大，在所述换热装置的温度小于或者等于所述第二预设温度时处于第二状态，以使换热箱内的空气流通面积小。

可选地，所述顶壁与所述底壁均为高强度玻璃；

所述爆破装置为导爆索，设置于所述高强度玻璃上，所述导爆索配置成在所述电路断电时自动爆破。

本发明的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统中，由于破冰船的工作环境为极地地区与非极地地区两种。为了防止破冰船在极地地区的时候换热箱内部的水结冰，导致整个非能动余热排出系统瘫痪的情况，将导致换热箱结冰的环境温度设定为第一预设温度。当环境温度大于第一预设温度时换热箱内部的水不会结冰，电路断电之后利用水进行换热。当环境温度小于或者等于第一预设温度的时候，换热箱内部的水会结冰，这个时候将换热箱内部的水排空并储存预设压力的空气，顶壁与底壁爆破，冷空气进入换热箱进行换热。这样保证了无论破冰船所处的环境温度高或者低，都可以对堆芯进行非能动的余热排出，保证了破冰船以及其上面的工作人员的安全。

进一步地，换热箱体积较小，重量较轻，适合破冰船上使用。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统的示意性结构图；

图2是图1中B的放大图；

图3是图1中A的放大图；

图4是根据本发明一个实施例的用于适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统的方法的流程图。

具体实施方式

下面参照图1至图4来描述本发明实施例的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统。在本实施例的描述中，需要理解的是，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，也即包括一个或者更多个该特征。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。当某个特征“包括或者包含”某个或某些其涵盖的特征时，除非另外特别地描述，这指示不排除其它特征和可以进一步包括其它特征。

除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”“耦合”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；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。本领域的普通技术人员，应该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，在本实施例的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。也即在本实施例的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”、或“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。

在本实施例的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

图1是根据本发明一个实施例的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统的示意性结构图，如图1所示，并参考图2至图3，本发明实施例提供了一种适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，包括蒸汽发生器110、出气管121、换热箱130、换热装置133和爆破装置。蒸汽发生器110配置成产生蒸汽。出气管121连接于蒸汽发生器110，以用于排出蒸汽。出气管121上设置有第一蒸汽截止阀122，第一蒸汽截止阀122配置成在破冰船的电路断电时关闭。换热箱130配置成在破冰船所在的环境温度大于第一预设温度时储存水，在环境温度小于或者等于第一预设温度时储存预设压力的空气。换热装置133设置于换热箱130内，换热装置133的入口配置成在破冰船的电路断电时与蒸汽发生器110连通。换热装置133的出口与蒸汽发生器110连通，以使蒸汽降温后形成的冷凝水返回蒸汽发生器110。

爆破装置配置成在环境温度小于或者等于第一预设温度且电路断电时，使换热箱130的顶壁131与底壁134爆破，进一步使外界空气从底壁134处进入换热箱130后，再从顶壁131处排出。

本发明实施例的一种适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统中，在破冰船的电路断电的时候，破冰船的堆芯余热需要及时排出。这个时候第一蒸汽截止阀122关闭，蒸汽发生器110的蒸汽进入换热装置133的入口，进一步到达换热装置133内部。当破冰船所在的环境温度大于第一预设温度的时候，蒸汽在换热装置133内部由换热箱130内的水进行降温，然后将降温后的蒸汽变为冷凝水，由于冷凝水与蒸汽之间具有密度差，所以，冷凝水通过换热装置133的出口回流至蒸汽发生器110。当破冰船所在的环境温度小于或者等于第一预设温度的时候，爆破装置使顶壁131与底壁134自动爆破。由于换热装置133内部的空气温度较高，外界的冷空气温度较低，所以换热装置133内的空气会通过顶壁131形成的爆破口排出，外界的冷空气会通过底壁134形成的爆破口进入换热箱130内，然后再从顶壁131形成的爆破口排出，并形成气流循环，对换热装置133进行降温，换热装置133对内部的蒸汽进行降温，直至堆芯冷却，完成非能动换热。

破冰船的工作环境为极地地区与非极地地区两种。为了防止破冰船在极地地区的时候换热箱130内部的水结冰，导致整个非能动余热排出系统瘫痪的情况，将导致换热箱130结冰的环境温度设定为第一预设温度。当环境温度大于第一预设温度时换热箱130内部的水不会结冰，电路断电之后利用水进行换热。当环境温度小于或者等于第一预设温度的时候，换热箱130内部的水会结冰，这个时候将换热箱130内部的水排空并储存预设压力的空气，顶壁131与底壁134爆破，冷空气进入换热箱130进行换热。这样保证了无论破冰船所处的环境温度高或者低，都可以对堆芯进行非能动的余热排出，保证了破冰船以及其上面的工作人员的安全。

并且，换热箱130的顶壁131与底壁134爆破，换热箱130内的预设压力的空气会向外涌出，其冲击力会带动本就破裂的顶壁131与底壁134完全畅通。进一步地，向外涌出的预设压力的空气可使顶壁131与底壁134外的冰层彻底破开，保证了换热箱130内的空气与外界空气交换时的畅通性。

本实施例中，换热箱130相较于工厂的换热装置的体积较小，重量较轻，适合破冰船上使用。

在本发明的一些实施例中，预设压力的空气为高压空气。高压空气在涌向外界的时候更加的有力。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，顶壁131与底壁134均为高强度玻璃。爆破装置为导爆索，设置于高强度玻璃上，导爆索配置成在电路断电时自动爆破。

本实施例中，在电路断电且环境温度小于或者等于第一预设温度的时候，导爆索自动引爆，进一步引起高强度玻璃爆破，最终使得顶壁131与底壁134爆破。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括排气管221。排气管221连接于换热箱130，排气管221位于换热装置133的上方，排气管221上设置有排气阀222，排气阀222配置成当环境温度大于第一预设温度时开启。

由上述实施例可知，环境温度大于第一预设温度的时候，换热箱130内部储存的换热介质为水。本实施例中，环境温度大于第一预设温度的时候，排气阀开启，在换热箱130对蒸汽进行换热的过程之中，换热箱130内部的水会随着换热时间而不断升高，形成的蒸汽会通过排气管221排出，保证了换热箱130内的水的温度可持续进行换热。

在本发明的一些实施例中，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括压力维持系统，压力维持系统连接于换热箱130，压力维持系统配置成在环境温度小于或者等于第一预设温度时向换热箱130输入预设压力的空气。

本实施例中，在破冰船所在的环境温度小于或者等于第一预设温度时，也就是说在极地地区的时候，压力维持系统向换热箱130输送预设压力的空气。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，压力维持系统包括充压管道186和压气机181、压气机截止阀182。连接于换热箱130，充压管道186上设置有溢流阀185。压气机181设置于充压管道186上。压气机截止阀182设置于充压管道186上，且位于压气机181的出口处，压气机181和压气机截止阀182配置成在电路通电时开启。

本实施例中，在破冰船所在的环境温度小于或者等于第一预设温度，且破冰船的电路通电的时候，压气机181和压气机截止阀182均开启，压气机181通过压气机截止阀182与充压管道186向充气口输送预设压力的空气，最终预设压力的空气到达换热箱130内部。

由上述实施例可知，在破冰船的电路通电也就是正常航行的状态下，不需要排出堆芯余热。所以为了保证换热箱130内的空气的压力不会过高，本实施例中，在充气口处设置有溢流阀185，使得换热箱130内部的空气的压力不会过高。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，压力维持系统还包括充压支管189、气瓶188和气瓶截止阀187。充压支管189连接于充压管道上。气瓶188设置于充压支管189上，气瓶188内储存有预设压力的空气。气瓶截止阀187设置于充压支管189上，且位于气瓶188的出口处，气瓶截止阀187配置成在压气机181故障时开启。

本实施例中，在压气机181故障的时候，气瓶截止阀187开启，这个时候气瓶188向换热箱内补充预设压力的空气。也就是说，就算压气机188遇到突发情况导致故障，不能向换热箱不中预设压力的空气的时候，有气瓶代替压气机188工作，以保证适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统的正常运行。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，压力维持系统还包括干燥器183，干燥器183设置于充压管道186上。

本实施例中，干燥器183维持充压管道186的干燥，保证充压管道186内部没有水。这样使得无论环境温度有多低，都可以保证充压管道186内不结冰，保证了充压管道对换热箱130充压的畅通性。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括蒸汽管道191和凝水管道142。蒸汽管道191的其中一端与蒸汽发生器110连通，另一端与换热装置133的入口连通。蒸汽管道191上设置有第二蒸汽截止阀192，第二蒸汽截止阀192配置成在电路断电时开启，以使换热装置133的入口与蒸汽发生器110连通。凝水管道142的其中一端与换热装置133的出口连通，另一端与蒸汽发生器110连通。凝水管道142上设置有凝水截止阀141，凝水截止阀141配置成在第二蒸汽截止阀192开启后延时开启，以使换热装置133的出口与蒸汽发生器110连通。

本实施例中，在破冰船的电路断电的时候，第二蒸汽截止阀192开启，蒸汽会进入蒸汽管道191，然后通过蒸汽管道191进入换热入口，到达换热装置133，在换热装置133内换热之后形成冷凝水通过凝水管道142流入蒸汽发生器110。

并且，本实施例中的凝水管道142上设置有凝水截止阀141，凝水截止阀141在第二蒸汽截止阀192开启之后延时开启，这样可以保证到达换热装置133中的蒸汽会在换热装置133内部停留一段时间，也就是说蒸汽的换热时间较长，保证了换热效率。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括蒸汽支管193、真空泵212和真空泵截止阀。蒸汽支管193与蒸汽管道191连通。真空泵212设置于蒸汽支管193上。真空泵截止阀211设置于蒸汽支管193上，且位于真空泵212的出口处，真空泵212与真空泵截止阀211配置成在电路通电时开启。

本实施例中，在破冰船的电路通电的情况下，真空泵212与真空泵截止阀211开启，使得与真空泵212连通的蒸汽管道191、换热装置133以及凝水管道142为真空状态，这样保证了蒸汽管道191、换热装置133以及凝水管道142内没有水汽，当环境温度较低时也不会结冰，保证了蒸汽管道191、换热装置133以及凝水管道142内部的通畅，为在破冰船在电路断电的时候进行非能动的余热排出奠定基础。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括进水管170和补水箱161以及补水箱截止阀162。进水管170连接于蒸汽发生器110，进水管170上设置有进水阀171，进水阀171配置成在电路断电时关闭。补水箱161与凝水管道142连通。补水箱截止阀162设置于凝水管道142上，且位于补水箱161的出口处，配置成在电路断电且蒸汽发生器110的水位小于预设水位时开启。

本实施例中，破冰船的电路通电的时候，进水阀171开启，此时的进水管170畅通，水通过进水管170向蒸汽发生器110补水。破冰船的电路断电的时候，进水阀171关闭，堆芯的余热会将蒸汽发生器110中的水变为蒸汽，然后经过换热之后变为冷凝水对蒸汽发生器110进行补给。但是，堆芯的余热的排出时间一般较长，也就是说，在这个期间会对蒸汽发生器110中的水有消耗，当蒸汽发生器110中的水消耗值预设水位以下的时候，补水箱截止阀162开启，使得补水箱161中的水通过凝水管道142对蒸汽发生器110进行补给，直至堆芯停堆。保证了电路断电导致蒸汽发生器110中没有水源的时候还能补给到水，确保了在堆芯余热安全排出，可实现破冰船的堆芯长期冷却。

在本发明的一些实施例中，凝水管道142的出水口与进水管170连通，以使凝水管道142的水通过进水管170流入蒸汽发生器110。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，排气管221的入口的上边缘贴靠顶壁131。换热箱130内的水低于排水口。本实施例中，由于排水口的上边缘贴靠顶壁131，这样使得换热箱130内可以储存更多的水。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括排水管152。排水管152连接于换热箱130，排水管152位于换热装置133的下方，排水管152上设置有排水阀151。

由上述实施例可知，在环境温度大于第一预设温度也就是非极地地区时，换热箱130内部储存水，在环境温度小于或者等于第一预设温度也就是极地地区时，换热箱130内部储存预设压力的空气。人类一般生活在地球较低纬度区域，极地的维度较高，破冰船一般从低纬度地区开往高纬度地区。

本实施例中，在破冰船从非极地地区到达极地地区的时候，需要将换热箱130内部的水排出。打开排水管152上的排水阀151，水会通过排水口到达排水管152，再通过排水管152排出，操作方便，非常省力。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，排水口的下边缘贴靠底壁134。有利于换热箱130内的水排出。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，换热箱130内设置有可调节风量装置132，可调节风量装置132用于调节换热箱130内的空气流通面积。

由上述实施例可知，在环境温度小于或者等于第一预设温度时，也就是说破冰船处于极地地区时，当破冰船的电路断电的时候，换热箱130的顶壁131与底壁134爆破，这个时候外界的冷空气会进入换热箱130内。本实施例中，非能动余热排出系统刚运行时温度较高，蒸汽冷凝成水后回流至蒸汽发生器110，随着非能动余热排出系统持续运行，系统内蒸汽温度逐渐降低，此时如果风量依然很大，将导致蒸汽冷却较快，冷凝水可能在换热装置133内凝结成冰，非能动余热排出系统无法运行。可调节风量装置在蒸汽发生器110内蒸汽温度降低时，逐渐减少通风面积，让蒸汽冷凝的慢一些，防止换热量太大，冷却的太快。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，可调节风量装置132为记忆合金制成，可调节风量装置132与换热装置133连接，可调节风量装置132配置成：在换热装置133的温度大于第二预设温度时处于第一状态，以使换热箱130内的空气流通面积大，在换热装置133的温度小于或者等于第二预设温度时处于第二状态，以使换热箱130内的空气流通面积小。

本实施例中，记忆合金由至少两个调节板组成。当换热装置133的温度大于第二预设温度时，也就是说在换热装置133的温度较高的时候，记忆合金处于第一状态，这时调节板的角度使换热箱130内空气流通面积大，换热箱130内部的风量大，保证了换热装置133较高的换热效率。在换热装置133的温度小于或者等于第二预设温度时，也就是说在换热装置133的温度较低的时候，记忆合金处于第二状态，这时调节板的角度使换热箱130内部的畅通性，使换热箱130内空气流通面积小，换热箱130内部的风量小，保证了换热装置133和换热箱130内部不结冰。

在本发明的一些实施例中，可调节风量装置132位于换热装置133的上方。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括第一止回阀184。第一止回阀184设置于充压管道上，溢流阀185在第一止回阀184与充气口之间。第一止回阀184的设置，阻止换热箱130内部的预设压力的空气或者水倒灌，进一步保证了压力维持系统不受破坏。

在本发明的一些实施例中，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括第二止回阀143。第二止回阀143设置于凝水管道142上，位于凝水截止阀141与进水管170之间。第二止回阀143的设置，防止了进水管170中的水流入凝水管道142。

在本发明的一些实施例中，上述适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统中的电器元件可以根据破冰船的具体情况布置在最合适的位置，非常的灵活。

如图4所示，本发明实施例还提供了一种用于上述任一实施例的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统的方法，包括：

步骤S100，获取电路的通电状态与环境温度、换热装置133的温度。

步骤S200，第一蒸汽截止阀122、进水阀171、凝水截止阀141、真空泵212，真空泵截止阀211，第二蒸汽截止阀192、排气阀222、压气机181、压气机截止阀182、气瓶截止阀187根据电路的通断状态和环境温度进行开启或者关闭；顶壁131与底壁134根据电路的通断状态和环境温度进行爆破；补水箱截止阀162根据电路的通断状态和蒸汽发生器的水位进行开启或者关闭；排水阀151根据环境温度进行开启或者关闭；可调节风量装置132根据根据环境温度以及换热装置133的温度进行角度调节。

本实施例中，首先适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统获取电路的通电状态与环境温度，然后适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统的第一蒸汽截止阀122、进水阀171、凝水截止阀141、真空泵212，真空泵截止阀211，第二蒸汽截止阀192、排气阀222、压气机181、压气机截止阀182、气瓶截止阀187根据上述实施例中电路的通断状态和环境温度即第一预设温度的大小来进行开启或者关闭，以使蒸汽发生器内的蒸汽在电路断电时进入换热装置133进行换热。

顶壁131与底壁134根据根据上述实施例中电路的通断状态和环境温度与第一预设温度的大小来进行爆破，使得在电路断电且环境温度小于或者等于第一预设温度的时候，使冷空气进入换热箱130对换热装置133进行降温。

补水箱截止阀162根据上述实施例中，蒸汽发生器110中水位与预设水位的高低关系进行开启或者关闭。使在电路断电的时候，蒸汽发生器110中水位与预设水位低于预设水位的时候开启，在蒸汽发生器110没有水源的状态下，补水箱161作为蒸汽发生器110的备用水源，保证整个系统的正常运行。

排水阀151在环境温度自大于第一预设温度至小于或者等于预设温度时开启，将换热箱130内部的水排空。可调节风量装置132在换热装置133的温度大于第二预设温度的时候处于第一状态，使得换热箱130的空气流通面积大。在换热装置133的温度小于或者第二预设温度的时候处于第二状态，使得换热箱130的空气流通面积小。使无论破冰船处于何种环境温度之中，在其电路断电的情况之下均可以将堆芯余热进行排热，保证了破冰船以及其上的工作人员的安全。

在本发明的一些实施例中，通电状态与环境温度包括：通电状态为通电，环境温度大于第一预设温度。根据环境温度和电路的通断状态进行开启或关闭包括第一蒸汽截止阀122、进水阀171、真空泵212以及真空泵截止阀211、排气阀222开启。

本实施例中，在电路通电并且环境温度大于第一预设温度的情况之下，第一蒸汽截止阀122、进水阀171、真空泵212以及真空泵截止阀211、排气阀222开启。蒸汽发生器110中的蒸汽会通过出气管121经过第一蒸汽截止阀122排出。进水管170中的水通过进水阀171流入蒸汽发生器110。

真空泵212以及真空泵截止阀211开启，保证了与其连通的蒸汽管道191、换热装置133道与凝水管道142内部没有水汽，为之后电路可能出现的断电情况做出堆芯余热排出的准备。

由于环境温度大于第一预设温度，有上述实施例可知，这个时候换热箱130储存的换热介质为水，所以将排气阀222打开，在换热箱130进行换热时，畅通的排气管221可降低换热箱130内部的水的温度。

在本发明的一些实施例中，通电状态与环境温度还包括：通电状态为通电，环境温度小于或者等于第一预设温度。根据环境温度和电路的通断状态进行开启或关闭还包括：第一蒸汽截止阀122、进水阀171、真空泵212以及真空泵截止阀211开启。

判断压气机181是否正常。

若是，压气机181和要压气机截止阀182开启。

若否，气瓶截止阀187开启。

本实施例中，在通电状态为通电以及环境温度小于或者等于第一预设温度，也就是说现在破冰船在极地地区。这个时候将第一蒸汽截止阀122、进水阀171、真空泵212以及真空泵截止阀211、压气机181与压气机截止阀182、溢流阀185开启。由上述实施例可知，当环境温度小于或者等于第一预设温度的时候，换热箱130内部储存为预设压力的空气，压气机181与压气机截止阀182开启可维持换热箱130内部的预设压力的空气。

当压气机181不正常，也就是说压气机181故障的时候，这时的压气机181不能向换热箱130内输入预设压力的空气。为了维持系统正常运行，最压气机181故障时气瓶截止阀187开启，气瓶代替压气机181向换热箱130内输入预设压力的空气。

在本发明的一些实施例中，通电状态与环境温度还包括：通电状态为断电，环境温度大于第一预设温度。根据环境温度和电路的通断状态进行开启或关闭还包括：第二蒸汽截止阀192开启，凝水截止阀141在第二蒸汽截止阀192开启之后延时开启。

判断蒸汽发生器110的水位是否低于预设水位。

若是，补水箱截止阀162开启。

本实施例中，在通电状态为断电并且环境温度大于第一预设温度的时候，也就是说，这时破冰船在非极地地区电路断电，此时第二蒸汽截止阀192开启，凝水截止阀141在第二蒸汽截止阀192开启之后延时开启，第一蒸汽截止阀122、进水阀171以及真空泵212和真空泵截止阀211在电路断电后自动关闭。蒸汽通过出气管121进入蒸汽管道191，然后进入换热装置133，在换热装置133停留一定时间之后凝水截止阀141开启，换热之后变为冷凝水的蒸汽通过凝水管道142流回蒸汽发生器110。

由于凝水截止阀141延时开启，所以使得蒸汽在换热装置133内部停留的时间增长，进一步使得换热效率提高。

并且，随着换热时间的增长，蒸汽发生器110中的水会随之消耗，为了避免蒸汽发生器110中的水过少而影响堆芯排热，本实施例中，设置有预设水位，在蒸汽发生器110的水位低于预设水位的时候，补水箱截止阀162打开，补水瓶中的水会通过凝水管道142流入蒸汽发生器110，直至堆芯停堆。

在本发明的一些实施例中，通电状态与环境温度还包括：通电状态为断电，环境温度小于或者等于第一预设温度、换热装置133的温度大于第二预设温度。根据环境温度和电路的通断状态进行开启或关闭还包括：第二蒸汽截止阀192开启，凝水截止阀141在第二蒸汽截止阀192开启之后延时开启，顶壁131与底壁134爆破。

判断蒸汽发生器110的水位是否低于预设水位。

若是，补水箱截止阀162开启。

本实施例中，在通电状态为断电且环境温度小于或者等于第一预设温度的时候，也就是说这时破冰船在极地地区且电路断电，此时第二蒸汽截止阀192开启，凝水截止阀141在第二蒸汽截止阀192开启之后延时开启，顶壁131与底壁134爆破。并且第一蒸汽截止阀122、进水阀171、真空泵212以及真空泵截止阀211、压气机181与压气机截止阀182在接收在电路断电的时候自动关闭。蒸汽会通过出气管121进入蒸汽管道191，然后通过蒸汽管道191进入换热装置133，利用自顶壁131与底壁134的爆破口进入换热箱130的冷空气换热，在换热装置133停留一定时间之后凝水截止阀141开启，换热后的冷凝水通过凝水管道142进入蒸汽发生器110。在蒸汽发生器110的水位低于预设水位的时候，补水箱截止阀162打开，以使补水瓶中的水通过凝水管道142补给蒸汽发生器110。

当换热装置133的温度大于第二预设温度时，也就是说这个时候寒热装置133内部的蒸汽量多，换热箱130中需要大量的冷空气以对换热装置133进行降温，此时可调节风量装置132为第一状态，保证换热箱130内部空气流通面积大，风量大，进一步保证换热装置133的换热效率。

在本发明的一些实施例中，通电状态与环境温度还包括：通电状态为断电，环境温度小于或者等于第一预设温度、换热装置133的温度大于第二预设温度。根据环境温度和电路的通断状态进行开启或关闭还包括：第二蒸汽截止阀192开启，凝水截止阀141在第二蒸汽截止阀192开启之后延时开启，顶壁131与底壁134爆破，可调节风量装置132为第二状态。

本事实例中，随着换热时间的增加，堆芯会逐渐冷却，导致蒸汽发生器110产生的蒸汽也会逐渐减少。所以，在本实施例中在换热一段时间之后，换热箱130内的可调节风量装置132检测到换热装置133的温度等于或者小于第二预设温度的时候，可调节风量装置132调整为第二状态，控制换热箱130内部空气流通面积，降低空气流量，从而降低换热装置133的冷却能力，防止在蒸汽在换热装置133内部冷凝结冰。

本实施例中的可调节风量装置132为自动开启或者手动开启。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，包括：

蒸汽发生器，配置成产生蒸汽；

出气管，连接于所述蒸汽发生器，以用于排出蒸汽；所述出气管上设置有第一蒸汽截止阀，所述第一蒸汽截止阀配置成在所述破冰船的电路断电时关闭；

换热箱，配置成在所述破冰船所在的环境温度大于第一预设温度时储存水，在所述环境温度小于或者等于所述第一预设温度时储存预设压力的空气；

换热装置，设置于所述换热箱内，所述换热装置的入口配置成在所述破冰船的电路断电时与所述蒸汽发生器连通；所述换热装置的出口与所述蒸汽发生器连通，以使所述蒸汽降温后形成的冷凝水返回所述蒸汽发生器；

爆破装置，配置成在所述环境温度小于或者等于所述第一预设温度且所述电路断电时，使所述换热箱的顶壁与底壁爆破，以使外界空气从所述底壁处进入所述换热箱后，再从所述顶壁处排出。

2.根据权利要求1所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，还包括压力维持系统，所述压力维持系统连接于所述换热箱，所述压力维持系统配置成在所述环境温度小于或者等于所述第一预设温度时向所述换热箱输入预设压力的空气；所述压力维持系统包括：

充压管道，连接于所述换热箱，所述充压管道上设置有溢流阀；

压气机，设置于所述充压管道上；

压气机截止阀，设置于所述充压管道上，且位于所述压气机的出口处，所述压气机和所述压气机截止阀配置成在所述电路通电时开启。

3.根据权利要求2所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，所述压力维持系统还包括：

充压支管，所述充压支管连接于所述充压管道上；

气瓶，所述气瓶设置于所述充压支管上，所述气瓶内储存有预设压力的空气；

气瓶截止阀，所述气瓶截止阀设置于所述充压支管上，且位于所述气瓶的出口处，所述气瓶截止阀配置成在所述压气机故障时开启。

4.根据权利要求1所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，还包括：

蒸汽管道，所述蒸汽管道的其中一端与所述蒸汽发生器连通，另一端与所述换热装置的入口连通；所述蒸汽管道上设置有第二蒸汽截止阀，所述第二蒸汽截止阀配置成在所述电路断电时开启，以使所述换热装置的入口与所述蒸汽发生器连通；

凝水管道，所述凝水管道的其中一端与所述换热装置的出口连通，另一端与所述蒸汽发生器连通；所述凝水管道上设置有凝水截止阀，所述凝水截止阀配置成在所述第二蒸汽截止阀开启后延时开启，以使所述换热装置的出口与所述蒸汽发生器连通。

5.根据权利要求4所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，还包括：

蒸汽支管，所述蒸汽支管与所述蒸汽管道连通；

真空泵，所述真空泵设置于所述蒸汽支管上；

真空泵截止阀，所述真空泵截止阀设置于所述蒸汽支管上，且位于所述真空泵的出口处，所述真空泵与真空泵截止阀配置成在所述电路通电时开启。

6.根据权利要求4所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，还包括：

进水管，所述进水管连接于所述蒸汽发生器，所述进水管上设置有进水阀，所述进水阀配置成在所述电路断电时关闭；

补水箱，所述补水箱与所述凝水管道连通；

补水箱截止阀，所述补水箱截止阀设置于所述凝水管道上，且位于所述补水箱的出口处，配置成在所述电路断电且所述蒸汽发生器的水位小于预设水位时开启。

7.根据权利要求4所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，还包括：

排气管，所述排气管连接于所述换热箱，所述排气管位于所述换热装置的上方，所述排气管上设置有排气阀，所述排气阀配置成当所述环境温度大于第一预设温度时开启；

排水管，所述排水管连接于所述换热箱，所述排水管位于所述换热装置的下方，所述排水管上设置有排水阀。

8.根据权利要求1所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，所述换热箱内设置有可调节风量装置，所述可调节风量装置用于调节所述换热箱内的空气流通面积。

9.根据权利要求8所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，

所述可调节风量装置为记忆合金制成，所述可调节风量装置与所述换热装置连接，所述可调节风量装置配置成：在所述换热装置的温度大于第二预设温度时处于第一状态，以使换热箱内的空气流通面积大，在所述换热装置的温度小于或者等于所述第二预设温度时处于第二状态，以使换热箱内的空气流通面积小。

10.根据权利要求1所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，

所述顶壁与所述底壁均为高强度玻璃；

所述爆破装置为导爆索，设置于所述高强度玻璃上，所述导爆索配置成在所述电路断电时自动爆破。