CN206386913U - 一种核电站低压加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及核电站设备领域，具体而言，涉及一种核电站低压加热器，包括蒸汽冷却器、疏水冷却器，所述疏水冷却器的疏水侧进水管道上设有第一疏水隔离阀，所述疏水冷却器的疏水侧出水管道上设有第二疏水隔离阀，所述疏水侧进水管道和所述疏水侧出水管道之间通过疏水旁路阀连通。本实用新型通过设置疏水冷却器疏水侧外旁路可对其进行快速隔离和检修，减少系统的能源损耗；在疏水冷却器水室隔板上开设节流孔可降低流体对疏水冷却器中换热管束的冲击力，减少设备的损坏率，提升了核电站低压加热系统的可靠性；疏水冷却器增设了人孔门，方便维修人员对其进行检修。

Description

一种核电站低压加热器

技术领域

本实用新型涉及核电站设备领域，具体而言，涉及一种核电站低压加热器。

背景技术

压水堆核电站是以水堆为热源的核电站。它主要由核岛和常规岛组成。在核岛中的系统设备主要有压水堆本体，一回路系统，以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系统。常规岛主要包括汽轮机组及二回等系统，其形式与常规火电厂类似。

二回路中回热加热系统的主要作用是让凝结水在进入蒸汽发生器之前，利用主汽轮机的抽气进行加热，以提高提高了循环热效率。采用抽汽加热蒸汽发生器给水的目的在于减少冷源损失，即避免了蒸汽的热量被循环冷却水带走，使蒸汽热量得到充分利用，热耗率下降；同时提高了给水温度，减少了蒸汽发生器受热面的传热温差，从而减少了给水加热过程的不可逆损失，且采用回热循环后，抽气使汽轮机低压端流量减少，从而使汽轮机末几级叶片长度缩短，使汽轮机结构更加合理，给制造带来方便。因进入凝汽器的乏汽量减少了，故凝汽器换热面也减少。所以，回热加热系统对提高机组的热经济性具有决定性的影响。

回热加热系统一般由高压加热器、低压加热器和除氧器组成。疏水冷却器作为核电站低压加热器系统中的重要设备，用于降低低压加热器中疏水的温度，同时提高二回路中凝结水的温度，可减少上一级加热器抽气量，提高核电站效率，提高核电站的经济性，另一方面还可以避免或减轻疏水管道的气蚀，对设备的安全运行性有较大好处。

现有的低压加热器设计如图1所示，正常运行期间，由于疏水侧无隔离阀，无法单独隔离疏水冷却器(ABP001RE)，一旦疏水冷却器出现故障，则需要停机来处理故障。

核电站与常规火电相比汽轮机功率大、蒸汽参数低，导致疏水流量大，疏水冷却器容易出现故障。国内某核电站低压加热器为管壳式冷却器，凝结水流量964.72kg/s，疏水流量72.594kg/s，凝结水走壳侧，疏水走管侧，换热器总长度7756mm且壳侧无人孔门，无法直接对换热管束进行检查。2015年1月，某核电站的1号机运行1年后开始降功率，在降功率过程中，疏水冷却器内部有异音。由于疏水冷却器壳侧无人孔门，只能通过解体检查，2015年2月，检修人员对疏水冷却器进行解体检查，发现疏水冷却器内16根传热管出现断管或开裂情况，管束尾部部分栅架板损坏，同时在水室内部发现部分断裂传热管碎片。该问题直接导致疏水冷却器设备损坏不可用，核电站在第2个循环期间被迫取消了疏水冷却器。取消疏水冷却器后导致2号复式低加疏水热量无法利用，机组损失功率2MW；同时高温疏水在凝汽器内出现闪蒸，造成凝汽器冲刷异响。对换热器传热管的损坏原因进行分析，确认传热管断裂的原因为换热器U形管部分流体流速过高，由于流体横向冲刷产生流体诱发振动，包括流体弹性失稳、漩涡脱落，其中流速过高产生的流体失稳是管束损坏的主要原因。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种核电站低压加热器，可有效提升核电站低压加热器系统的可靠性，减少核电站强制停机次数，提高核电站的可用率。

本实用新型采用的技术方案是：构造一种核电站低压加热器，用于核电站二回路的回热加热系统中，包括利用低压缸抽气给凝结水加热且并联设置的蒸汽冷却器和用于冷却经过所述蒸汽冷却器后的所述低压缸抽气产生的高温疏水的疏水冷却器，其特征在于，所述疏水冷却器的疏水侧进水管道上设有第一疏水隔离阀，所述疏水冷却器的疏水侧出水管道上设有第二疏水隔离阀，所述疏水侧进水管道和所述疏水侧出水管道之间通过疏水旁路阀连通。

本实用新型所述的核电站低压加热器，所述疏水旁路阀与所述疏水侧进水管道的连通点设置在所述第一疏水隔离阀的进水侧管道上。

本实用新型所述的核电站低压加热器，所述疏水旁路阀与所述疏水侧出水管道的连通点设置在所述第二疏水隔离阀的出水侧管道上。

本实用新型所述的核电站低压加热器，所述疏水冷却器中的水室隔板上开设有用于控制换热管束外侧凝结水流量和流速的节流孔。

本实用新型所述的核电站低压加热器，所述水室隔板上开设有24个所述节流孔，且所述节流孔的直径为100mm。

本实用新型所述的核电站低压加热器，所述疏水冷却器的长度为8856mm。

本实用新型所述的核电站低压加热器，所述疏水冷却器上设有方便维修人员检修的人孔门。

本实用新型所述的核电站低压加热器，所述第一疏水隔离阀、所述第二疏水隔离阀和所述疏水旁路阀的驱动方式为手动控制驱动。

本实用新型所述的核电站低压加热器，所述第一疏水隔离阀、所述第二疏水隔离阀和所述疏水旁路阀的阀门型号为DTD363H-40C。

本实用新型所述的核电站低压加热器，所述疏水冷却器的型号为ABP001RE。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

(1)通过在疏水冷却器疏水侧增加外旁路，使疏水冷却器在发生故障时，可对其进行快速隔离和检修，能最小限度减少系统的能源损耗。

(2)在疏水冷却器水室隔板上开设节流孔可降低疏水冷却器中换热管束外侧流体的流速和流量，从而减少流体对冷却器U形管部位的冲击力，降低了设备的损坏可能性，提升了核电站低压加热系统的可靠性，可减少核电站的强制停机次数。

(3)对疏水冷却器进行了优化，增设了人孔门，在疏水冷却器内部发生故障时，可通过人孔门方便维修人员对其进行检修。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为改进前的低压加热器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的低压加热器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中疏水冷却器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本文中，“上一级低压加热器”、“下一级低压加热器”指的是回热加热系统中，沿凝结水的流动方向，相比于某一级低压加热器，在更靠近凝汽器位置的一级低压加热器称为“上一级低压加热器”，在更远离凝汽器位置的一级低压加热器称为“下一级低压加热器”。

本实用新型实施例提供的核电站低压加热器，用于核电站二回路的回热加热系统中，如图2所示，该低压加热器包括并联设置的复式蒸汽冷却器1、疏水冷却器2以及相关管路和阀门；蒸汽冷却器1汽侧入端与汽轮机的低压缸抽气口通过管路连通，汽侧出端与疏水冷却器2连通，由于蒸汽冷却凝结后会形成一定的负压，使汽轮机低压缸中的高温蒸汽会源源不断的从汽缸流向蒸汽冷却器1中，蒸汽冷却器1利用汽侧高温的低压缸抽气对水侧的凝结水进行加热，使流向下一级低压加热器的凝结水温度接近于、或等于、甚至超过其抽汽压力下的饱和温度，以减小加热器内的换热端差，提高热效率。在加热凝结水的同时，低压缸抽出的高温蒸汽温度降低，被冷却后形成仍具有一定温度的高温疏水流向疏水冷却器2的疏水侧入端，本实施例中低压缸抽气温度在100摄氏度以上，经过蒸汽冷却器1后的高温疏水温度在90摄氏度左右。疏水冷却器2进一步利用刚进入加热器的低温凝结水来冷却低压缸抽气所产生的高温疏水，既可以减少本级抽汽量，又防止了本级疏水在通往下一级加热器的管道内发生汽化，排挤下一级抽汽，增加冷源损失；疏水冷却器2疏水侧出端与凝汽器连通，高温疏水经过疏水冷却器2后温度进一步降低到40摄氏度左右，并最终流向凝汽器中。

如图1和图2所示，在本实施例中，低压加热器的凝结水侧入端和出端还并联设有凝结水旁路管道，此管道的开闭由凝结水旁路阀3控制。在凝结水旁路管道入端与疏水冷却器2的凝结水侧入端之间设有第一凝结水隔离阀4，在凝结水旁路管道出端与蒸汽冷却器1的凝结水侧出端之间设有第二凝结水隔离阀5，通过第一凝结水隔离阀4和第二凝结水隔离阀5可控制流向本实施例中低压加热器的凝结水的开启和关断。进一步的，在图1所示的现有技术的基础上，本实施例中疏水冷却器2的疏水侧进水管道上设有第一疏水隔离阀8，疏水冷却器2的疏水侧出水管道上设有第二疏水隔离阀6，疏水冷却器2的疏水侧进水管道和疏水侧出水管道之间通过疏水旁路阀7连通，其中，疏水旁路阀7与疏水侧进水管道的连通点设置在第一疏水隔离阀8的进水侧管道上，疏水旁路阀7与疏水侧出水管道的连通点设置在第二疏水隔离阀6的出水侧管道上。通过以上设置，使从蒸汽冷却器1流出的疏水能不经过疏水冷却器2而直接通过疏水旁路阀7的控制从疏水旁路直接进入到凝汽器。

具体使用时，本实施例中的低压加热器在正常运行期间，第一凝结水隔离阀4和第二凝结水隔离阀5、第一疏水隔离阀8和第二疏水隔离阀6为开启状态，凝结水旁路阀3和疏水旁路阀7为关闭状态，低温凝结水从第一凝结水隔离阀4处进入本低压加热器中的疏水冷却器2，经过蒸汽冷却器1后从第二凝结水隔离阀5处去往下一级低压加热器。当疏水冷却器2发生故障需要隔离检修时，关闭第一凝结水隔离阀4和第二凝结水隔离阀5，开启凝结水旁路阀3，使凝结水不再经过疏水冷却器2和蒸汽冷却器1而改由并联的凝结水旁路去往下一级低压加热器；与此同时，关闭第一疏水隔离阀8和第二疏水隔离阀6，开启疏水旁路阀7，使蒸汽冷却器1流出的疏水不经过疏水冷却器2而直接经过疏水旁路阀7流向凝汽器，由于疏水不经过疏水冷却器2从而使维修人员在对疏水冷却器2检修时更加方便。

如图3所示，本实施例还对低压加热器中的疏水冷却器2进行了优化设置，传统的疏水冷却器2的水室隔板9为一块整板，主要作用是为了防止流体在壳侧入口和壳侧出口之间相联通，导致换热管束10被完全旁路，影响整体的换热效率，但此设计在流体流速高、流量大的情况下容易造成换热管束10断裂，从而使整个疏水冷却器2损坏。针对核电站中疏水和凝结水流量大、流速快的特点，本实施例采用型号为ABP001RE的疏水冷却器2，并在疏水冷却器2的水室隔板9上依圆周均匀开设了24个直径为100mm节流孔11，用以降低通过换热管束10外侧的凝结水流量和流速。计算表明，开孔前通过换热管束10外侧的流量为964.72kg/s，开孔后通过换热管束10外侧的流量为499.19kg/s，从节流孔11处经过的旁通流量为465.53kg/s，旁通流量占比约为48.3％，有效的降低了通过换热管束10外侧的凝结水流量从而降低了通过换热管束10外侧的凝结水流速，减少了换热管束10的震动，提高了疏水冷却器2的可靠性。

由于疏水冷却器2中的水室隔板9上开孔，使通过换热管束10的流量降低，在保持原疏水冷却器2尺寸不变的情况下，会降低疏水冷却器2的换热效率，为了在水室隔板9上开孔的情况下保证疏水冷却器2的换热效率，本实施例在保证现在安装条件的情况下增加了疏水冷却器2的长度，将疏水冷却器2的长度由原来的7756mm增加至目前的8556mm，从而增加了壳侧和管侧之间的换热面积，保证了疏水冷却器2的性能不变，使疏水冷却器2的凝结水侧、疏水侧进出口温度不变。本实施例中的疏水冷却器2上还开设有人孔门12，当疏水冷却器2内部零部件损坏时，可通过打开人孔门12对疏水冷却器2内部进行检查并修复或更换相关零部件，使对疏水冷却器2的检查、维修更加的方便。

进一步的，在实际操作中，由于第一疏水隔离阀8、第二疏水隔离阀6、疏水旁路阀7的阀门动作时间较少且对动作时间要求不高，所以对第一疏水隔离阀8、第二疏水隔离阀6、疏水旁路阀7的驱动方式设置为手动控制。在增加疏水冷却器2的长度时，选择管道的外径为DN400，连接的方式选择对接焊。此外，疏水冷却器2中的疏水管道在正常运行期间为微负压，但是，如果换热管束10发生断裂，凝结水侧压力会传导至疏水侧，导致疏水侧压力上升，凝结水正常运行期间压力27bar，疏水侧阀门承压能力需要大于27bar，综上，第一疏水隔离阀8、第二疏水隔离阀6、疏水旁路阀7的阀门型号选择采用DTD363H-40C；管道选择与原系统一致管道，规格为OD426*14，材料20G。

改进前的疏水冷却器在国内某一百万千瓦核电站运行一年即发生换热管束断裂，检修工期20天，一百万千瓦核电站每天发电量约24,000,000度，20天发电量约480,000,000度电，使用本实用新型改进后的低压加热器可以有效避免疏水冷却器损坏，相当于每年每台一百万千瓦设备多发480,000,000度电。

本实施例中的技术方案已经在某核电站应用，目前运行情况良好，有效解决原来存在的问题，无不良反馈，有效减少了能源损耗，给企业带来了巨大的经济效益。

以上对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种核电站低压加热器，用于核电站二回路的回热加热系统中，包括利用低压缸抽气给凝结水加热且并联设置的蒸汽冷却器(1)和用于冷却经过所述蒸汽冷却器(1)后的所述低压缸抽气产生的高温疏水的疏水冷却器(2)，其特征在于，所述疏水冷却器(2)的疏水侧进水管道上设有第一疏水隔离阀(8)，所述疏水冷却器(2)的疏水侧出水管道上设有第二疏水隔离阀(6)，所述疏水侧进水管道和所述疏水侧出水管道之间通过疏水旁路阀(7)连通。

2.根据权利要求1所述的核电站低压加热器，其特征在于，所述疏水旁路阀(7)与所述疏水侧进水管道的连通点设置在所述第一疏水隔离阀(8)的进水侧管道上。

3.根据权利要求1所述的核电站低压加热器，其特征在于，所述疏水旁路阀(7)与所述疏水侧出水管道的连通点设置在所述第二疏水隔离阀(6)的出水侧管道上。

4.根据权利要求1所述的核电站低压加热器，其特征在于，所述疏水冷却器(2)中的水室隔板(9)上开设有用于控制换热管束(10)外侧凝结水流量和流速的节流孔(11)。

5.根据权利要求4所述的核电站低压加热器，其特征在于，所述水室隔板(9)上开设有24个所述节流孔(11)，且所述节流孔(11)的直径为100mm。

6.根据权利要求5所述的核电站低压加热器，其特征在于，所述疏水冷却器(2)的长度为8856mm。

7.根据权利要求1所述的核电站低压加热器，其特征在于，所述疏水冷却器(2)上设有方便维修人员检修的人孔门(12)。

8.根据权利要求1所述的核电站低压加热器，其特征在于，所述第一疏水隔离阀(8)、所述第二疏水隔离阀(6)和所述疏水旁路阀(7)的驱动方式为手动控制驱动。

9.根据权利要求1所述的核电站低压加热器，其特征在于，所述第一疏水隔离阀(8)、所述第二疏水隔离阀(6)和所述疏水旁路阀(7)的阀门型号为DTD363H-40C。

10.根据权利要求1-9任一所述的核电站低压加热器，其特征在于，所述疏水冷却器(2)的型号为ABP001RE。