CN203366762U - 蒸汽发生器应急给水系统 - Google Patents

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卢向晖
蒋晓华
傅先刚
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Abstract

本实用新型公开一种蒸汽发生器应急给水系统，用于对蒸汽发生器供水，蒸汽发生器具有主蒸汽管道及二次侧应急给水管线。该系统包括应急给水箱、第一阀门、第二阀门、逆止阀及蒸汽注射器，蒸汽注射器具有蒸汽入口、水入口及出水嘴。主蒸汽管道与蒸汽入口连通，二次侧应急给水管线与出水嘴连通，应急给水箱设置于蒸汽注射器的上方并与水入口连通，第一阀门设置于应急给水箱与蒸汽注射器之间，第二阀门设置于主蒸汽管道与蒸汽注射器之间，逆止阀设置于二次侧应急给水管线与出水嘴之间。本系统能够不依赖交流电源和机械部件而为蒸汽发生器供水。

Description

蒸汽发生器应急给水系统
技术领域
本实用新型涉及一种核电厂的安全系统，尤其涉及一种利用蒸汽注射器的蒸汽发生器应急给水系统。
背景技术
核电的使用是人类在能源利用史上的一个重大突破，利用原子核的裂变反应，核电厂能够产生其他所有传统化石能源所无法比拟的高能量输出，并且，这些高能量输出往往只需要耗费少量的核燃料。这种低投入高产出的特性，使得人类日益重视对核能的利用，并不断加大在核能领域的研究开发，时至今日，核能已经成为世界上许多国家的重要能源组成部分。
然而，核电在具有极高利用价值的同时，其所可能带来的危害也令人们谈核色变。在使用核电的过程中，如果保护不当而致使出现核泄漏等重大事故，将会对核电厂周边的环境乃至全人类带来及其严重的核污染灾害。
如图1所示，目前运用最广的压水堆核电厂在结构上包括一回路6（一次侧）和二回路5（二次侧），其工作原理是：一回路6利用主泵4提供的冷却剂将压力容器3内反应堆核核燃料产生的热量吸收并进入蒸汽发生器2，再通过传热管将热量传递给二回路5中的水，使水沸腾产生高压蒸汽，高压蒸汽驱动发电机组7发电，做完功的蒸汽液化为水并在二回路5中循环以再次吸收一回路6提供的热量。在正常工况下，二回路5中的水由主给水管道提供，当出现主给水管道破裂等事故工况时，水流泄露而无法为二回路5提供足够的水量，这将导致核电厂的冷却系统升温升压，甚至会导致一回路6中的冷却剂整体沸腾，使反应堆的堆芯出现裸露风险。
为了解决这一隐患，在设计核电厂时，一般会在二回路中连接一应急给水系统，但是，现有的应急给水系统需要靠应急的交流电源启动，且依靠机械部件运转以进行给水，当出现全面断电和机械部件故障时，应急给水得不到保障。
因此，有必要提供一种非能动的应急给水系统。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种蒸汽发生器应急给水系统。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种蒸汽发生器应急给水系统，用于在事故工况下为核电厂的蒸汽发生器供水，所述蒸汽发生器具有主蒸汽管道及二次侧应急给水管线，所述蒸汽发生器应急给水系统包括应急给水箱、第一阀门、第二阀门、逆止阀及所述蒸汽注射器；所述蒸汽注射器具有蒸汽入口、水入口及出水嘴，所述主蒸汽管道与所述蒸汽入口连通，所述二次侧应急给水管线与所述出水嘴连通，所述应急给水箱设置于所述蒸汽注射器的上方并与所述水入口连通，所述第一阀门设置于所述应急给水箱与蒸汽注射器之间，所述第二阀门设置于所述主蒸汽管道与蒸汽注射器之间，所述逆止阀设置于所述二次侧应急给水管线与出水嘴之间。
与现有技术相比，由于本实用新型中设置了所述蒸汽注射器，将所述主蒸汽管道及应急给水箱中的高温蒸汽及水分别传输给蒸汽注射器，使水在蒸汽注射器内增压后再通过所述二次侧应急给水管线输送至所述蒸汽发生器来吸收热量，保证核电厂的冷却系统正常工作而不会发生高温熔融，同时，本实用新型蒸汽发生器应急给水系统使用所述蒸汽注射器来进行增压，无需任何机械部件，消除了机械部件出现故障而影响系统功能的隐患，并且完全脱离了对交流电源的依赖，即使在完全断电的情况下，也能够及时的为蒸汽发生器提供冷却水流，提高了系统的可靠性及核电厂的安全性。
较佳地，所述蒸汽注射器包括内管路及套设于所述内管路之外的外管路，所述外管路具有增压流道，所述蒸汽入口开设于所述内管路及外管路之中的一者，所述水入口开设于所述内管路及外管路之中的另一者，所述出水嘴设置于所述增压流道的一端并与所述内管路连通，所述增压流道的横截面积向所述出水嘴的一端逐渐变小。通过在所述内管路外套设了所述外管路，且所述外管路具有截面积大小渐变的增压流道，因此，当在所述内管路或外管路中分别通入水或高温蒸汽后，高温蒸汽将热量传递给水，提高了水的内能及压力，同时，水在所述增压流道内向截面积较小的一端流动，水压进一步被提高，并从所述出水嘴流出。
具体地，所述外管路为三通结构，所述内管路设置于所述三通结构的一端，所述增压流道设置于所述三通结构的另一端且与所述内管路正对，所述水入口设置于所述三通结构的第三端。
具体地，所述增压流道与所述出水嘴之间设有喉管，所述增压流道与喉管的一端相连通，所述喉管的另一端与所述出水嘴相连通。
具体地，所述内管路的通道的横截面积呈先变小再变大的结构。
具体地，所述蒸汽入口开设于所述外管路的一端，所述水入口开设于所述内管路的一端，所述增压流道设有泄压阀。
具体地，所述出水嘴呈横截面积逐渐变大的喇叭状。
附图说明
图1是压水堆核电厂的工作原理图。
图2是本实用新型蒸汽发生器应急给水系统的组成示意图。
图3是本实用新型中内汽外液式蒸汽注射器的截面图。
图4是本实用新型中内液外汽式蒸汽注射器的示意图。
具体实施方式
下面结合给出的说明书附图对本实用新型的较佳实施例作出描述。
结合图2至图4所示，本实用新型蒸汽发生器应急给水系统1用于对压水堆核电厂的蒸汽发生器2供水，所述蒸汽发生器2具有主蒸汽管道21及二次侧应急给水管线22，所述蒸汽发生器应急给水系统1包括蒸汽注射器10、应急给水箱11、第一阀门12、第二阀门13及逆止阀14。所述蒸汽注射器10具有蒸汽入口100a、水入口100b及出水嘴100c。
所述主蒸汽管道21与所述蒸汽入口100a连通并将蒸汽发生器2产生的高温蒸汽送入所述蒸汽注射器10，所述应急给水箱11设置于所述蒸汽注射器10的上方并与所述水入口100b连通以将水供给所述蒸汽注射器10，所述二次侧应急给水管线22与所述出水嘴100c连通，所述蒸汽注射器10能够利用高温蒸汽对水进行加压并通过所述二次侧应急给水管线22向所述蒸汽发生器2提供冷却水。
所述第一阀门12设置于所述应急给水箱11与蒸汽注射器10之间，所述第一阀门12用于隔断或连通所述应急给水箱11与蒸汽注射器10；所述第二阀门13设置于所述主蒸汽管道21与蒸汽注射器10之间，所述第二阀门13用于隔断或连通所述主蒸汽管道21与蒸汽注射器10；所述逆止阀14设置于所述二次侧应急给水管线22与蒸汽注射器10之间并用于防止二次侧应急给水管线22中的水倒流回蒸汽注射器10。
在正常工况下，所述第一阀门12及所述第二阀门13通过直流电而处于关闭状态，当出现事故工况时，所述第一阀门12及所述第二阀门13打开，所述蒸汽发生器应急给水系统1启动。
具体地，在本实施例中，所述蒸汽发生器应急给水系统1还包括输水管15及蒸汽输送管16。
所述输水管15设置于所述应急给水箱11及所述蒸汽注射器10之间，且所述输水管15一端与所述应急给水箱11连通，另一端与所述蒸汽注射器10的水入口连通，所述第一阀门12设置于所述输水管15以实现所述输水管15的通断。所述蒸汽输送管16设置于所述主蒸汽管道21与所述蒸汽注射器10之间，且所述蒸汽输送管16的一端与主蒸汽管道21连通，另一端与所述蒸汽注射器10的蒸汽入口连通，所述第二阀门13设置于所述蒸汽输送管16以实现所述蒸汽输送管16的通断。所述蒸汽输送管16与所述主蒸汽管道21连接的接口位于所述第二阀门13的上游。所述二次侧应急给水管线22还设有一安全壳外隔离阀17，所述安全壳外隔离阀17用于隔断或连通所述二次侧应急给水管线22与外界环境。
当压水堆核电厂具有多个反应堆及多个蒸汽发生器2时，分别设置多个所述蒸汽发生器应急给水系统1以对多个反应堆提供应急供水保障，显而易见的，多个所述新型蒸汽发生器应急给水系统1可以通过环路共享一个应急给水箱21以节省设备配置。
所述蒸汽注射器10利用高温蒸汽的热量传递及截面积的缩小来实现水的压力增大，具体地，所述蒸汽注射器10包括内管路101及套设于所述内管路101之外的外管路102，所述外管路102具有增压流道103，所述蒸汽入口100a开设于所述内管路101及外管路102之中的一者，所述水入口100b开设于所述内管路101及外管路102之中的另一者，所述出水嘴100c设置于所述增压流道103的一端并与所述内管路101相连通，所述增压流道103的横截面积向所述出水嘴100c的一端逐渐变小。
通过在所述内管路101外套设了所述外管路102，且所述外管路102具有截面积大小渐变的增压流道103，因此，当在所述内管路101或外管路102中分别通入水或高温蒸汽后，高温蒸汽将热量传递给水，提高了水的内能及压力，同时，水在所述增压流道103内向截面积较小的一端流动，水压进一步被提高，并从所述出水嘴100c流出。
如图3所示，所述蒸汽注射器10可以是内汽外液的形式，当采用这种形式时，所述外管路102为三通结构，所述内管路101设置于所述三通结构的一端，所述增压流道103设置于所述三通结构的另一端且与所述内管路101正对，所述水入口100b设置于所述三通结构的第三端。所述蒸汽入口100a设于所述内管路101的一端，所述内管路101的另一端具有一开口101a且位于所述增压流道103内，所述内管路101的通道的横截面积呈先变小再变大的结构。所述增压流道103截面积较小的一端与一喉管104的一端相连通，所述喉管104的另一端与所述出水嘴100c相连通且所述出水嘴100c呈截面积逐渐变大的喇叭状。通过将所述内管路101的出口101a设置于所述增压流道103内，当从所述蒸汽入口100a输入蒸汽并从所述水入口100b输入水后，高温蒸汽能与水充分接触混合，水温升高，水压得到提高。
如图4所示，所述蒸汽注射器10也可以是内液外汽的形式，当采用这种形式时，所述水入口100b设于所述内管路101的一端，所述内管路101的另一端与所述出水嘴100c相连接且连通，所述出水嘴100c呈截面积逐渐变大的喇叭状。所述增压流道13截面积较小的一端封闭于所述内管路101的外侧壁以使所述增压流道13与所述内管路101及所述出水嘴100c相隔离。所述外管路102具有一与所述增压流道相连通排泄管道102a，所述排泄管道上设有一泄压阀102b。当所述增压流道13内过压时，所述泄压阀102b开启以释放压力。
当压水堆核电厂出现事故工况，所述蒸汽发生器2的主给水管道出现破裂或损毁而无法为蒸汽发生器2供水时，所述蒸汽发生器应急给水系统1启动，此时所述第一阀门12及第二阀门13打开，所述主蒸汽管道21通过所述蒸汽输送管16将蒸汽输送至所述蒸汽注射器10，所述应急给水箱11将水输送至所述蒸汽注射器10，水在所述蒸汽注射器10被增压，然后通过二次侧应急给水管线22将水输送入所述蒸汽发生器2，确保冷却及传热照常进行。
本实用新型与现有技术相比，由于本实用新型利用了所述蒸汽注射器10，将所述主蒸汽管道21及应急给水箱11中的高温蒸汽及水分别传输给蒸汽注射器10，使水在蒸汽注射器10内增压后再通过所述二次侧应急给水管线22输送至所述蒸汽发生器2来吸收热量，保证核电厂的冷却系统正常工作而不会发生高温熔融，同时，本实用新型蒸汽发生器应急给水系统1使用所述蒸汽注射器10来进行增压，无需任何机械部件，消除了机械部件出现故障而影响系统功能的隐患，并且完全脱离了对交流电源的依赖，即使在完全断电的情况下，也能够及时的为蒸汽发生器2提供冷却水流，提高了系统的可靠性及核电厂的安全性。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，其作用是方便本领域的技术人员理解并据以实施，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种蒸汽发生器应急给水系统，用于对蒸汽发生器供水，所述蒸汽发生器具有主蒸汽管道及二次侧应急给水管线，其特征在于：所述蒸汽发生器应急给水系统包括应急给水箱、第一阀门、第二阀门、逆止阀及蒸汽注射器；所述蒸汽注射器具有蒸汽入口、水入口及出水嘴，所述主蒸汽管道与所述蒸汽入口连通，所述二次侧应急给水管线与所述出水嘴连通，所述应急给水箱设置于所述蒸汽注射器的上方并与所述水入口连通，所述第一阀门设置于所述应急给水箱与蒸汽注射器之间，所述第二阀门设置于所述主蒸汽管道与蒸汽注射器之间，所述逆止阀设置于所述二次侧应急给水管线与所述出水嘴之间。
2.如权利要求1所述的蒸汽发生器应急给水系统，其特征在于：所述蒸汽注射器包括内管路及套设于所述内管路之外的外管路，所述外管路具有增压流道，所述蒸汽入口开设于所述内管路及外管路之中的一者，所述水入口开设于所述内管路及外管路之中的另一者，所述出水嘴设置于所述增压流道的一端并与所述内管路连通，所述增压流道的横截面积向所述出水嘴的一端逐渐变小。
3.如权利要求2所述的蒸汽发生器应急给水系统，其特征在于：所述外管路为三通结构，所述内管路设置于所述三通结构的一端，所述增压流道设置于所述三通结构的另一端且与所述内管路正对，所述水入口设置于所述三通结构的第三端。
4.如权利要求2所述的蒸汽发生器应急给水系统，其特征在于：所述增压流道与所述出水嘴之间设有喉管，所述增压流道与喉管的一端相连通，所述喉管的另一端与所述出水嘴相连通。
5.如权利要求2所述的蒸汽发生器应急给水系统，其特征在于：所述内管路的通道的横截面积呈先变小再变大的结构。
6.如权利要求2所述的蒸汽发生器应急给水系统，其特征在于：所述蒸汽入口开设于所述外管路的一端，所述水入口开设于所述内管路的一端，所述增压流道设有泄压阀。
7.如权利要求1至6任一项所述的蒸汽发生器应急给水系统，其特征在于：所述出水嘴呈横截面积逐渐变大的喇叭状。
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