CN209641367U - 一种核电小型堆二回路的主蒸汽系统及其启动分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及核电小型堆二回路的主蒸汽系统及其启动分离器，该启动分离器可用于核电小型堆二回路的主蒸汽系统，其包括竖直设置的筒体、在筒体上设置且可与直流蒸汽发生器的出口连接以引入汽水混合物的引入管、在筒体上部设置以引出蒸汽的引出管、以及设置在筒体中沿轴向设置的若干级分离组件；引入管和引出管沿筒体轴向分开设置，若干级分离组件包括对引入管引入的汽水混合物进行一级分离的一级分离组件、以及可在直流蒸汽发生器出口流速低于预设值时进行二级分离的二级分离组件；一级分离组件和二级分离组件沿蒸汽引出方向依次设置。该启动分离器在进口流速变化时，保证较好的分离效率，满足汽轮机的接入条件。

Description

一种核电小型堆二回路的主蒸汽系统及其启动分离器

技术领域

本实用新型涉及核反应堆技术领域，更具体地说，涉及一种核电小型堆二回路的主蒸汽系统及其启动分离器。

背景技术

传统的核电站采用饱和式蒸汽发生器，在上筒体设置了两级汽水分离器，一级旋叶式汽水分离器和二级波纹板式汽水分离器，汽水混合物经两级汽水分离后，饱和式蒸汽发生器出口为饱和蒸汽，故二回路不设置汽水混合物处理系统。而目前的海上核电小型堆通常采用直流式蒸汽发生器，在反应堆的启停堆以及低功率运行时(直到堆功率达到某一定值)，直流式蒸汽发生器出口为汽水混合物，因此需要进行汽水分离，以使得分离出的蒸汽满足汽轮机的接入条件。

在现有的火电厂中，一般采用的是直流锅炉启动系统，启动分离器为锅炉的一个部件，设置在蒸发受热面与过热器之间，用作汽、水分离的筒形压力容器。当完成启动进入纯直流工况运行时被切除在汽水系统之外的分离器称“外置启动分离器”；设置在蒸发受热面与过热器之间，当完成启动进入纯直流工况运行时分离器干态运行，成为蒸汽通道中的一部分，不需切除的分离器称“内置启动分离器”。启动分离器启动时间2小时左右，汽水混合物对启动分离器的冲击影响较小。到锅炉水冷壁的给水流量恒定，故从锅炉进入启动分离器的汽水混合物流速恒定，其处理效可保证分离出的蒸汽满足汽轮机的接入条件。

因此，目前已存在将启动分离器应用于核电小型堆，以分离汽水混合物，传统的启动分离器采用离心原理进行汽水分离，蒸汽由周向的几根引入管进入分离器，由于这几根管成切向布置，蒸汽在分离器中高速旋转，水滴因所受离心力大被甩向分离器内壁流下，经底部的轴向引出管引出，饱和蒸汽则由顶部的轴向引出管引出。在汽水混合物入口速度恒定时，其汽水分离效果能达到98％。锅炉水冷壁的给水流量恒定，故经锅炉水冷壁受热蒸发后进入启动分离器的汽水混合物流速恒定，其处理可保证分离出的蒸汽满足汽轮机的接入条件。但是，传统的启动分离器只通过离心分离保证汽水分离效果，在进口汽水混合物流速变化时，分离效率无法保证。海上核电小型堆采用阶梯给水，直流式蒸汽发生器的给水随堆功率的增大而增大，进入启动分离器的汽水混合物流速逐渐变大，采用传统的启动分离器，流速变化时不能达到良好的汽水分离效果；因此，汽水混合物入口速度长期变化时，该启动分离器的分离效果不稳定，无法满足蒸汽出口下游汽轮机的接入条件。另外，海上核电小型堆的启动时间几十个小时，汽水混合物对启动分离器形成长时间的冲击，从而降低启动分离器的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种克服了传统启动分离器在变工况下汽水分离效率不稳定的问题以及简化了海上核电小型堆主蒸汽系统的启动分离器；

本实用新型要解决的技术问题还在于，提供一种改进的核电小型堆二回路的主蒸汽系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种启动分离器，用于核电小型堆二回路的主蒸汽系统，其包括竖直设置的筒体、在所述筒体上设置且可与直流蒸汽发生器的出口连接以引入汽水混合物的引入管、在所述筒体上部设置以引出蒸汽的引出管、以及设置在所述筒体中沿轴向设置的若干级分离组件；

所述引入管和所述引出管沿所述筒体轴向分开设置，所述若干级分离组件包括对所述引入管引入的汽水混合物进行一级分离的一级分离组件、以及可在所述直流蒸汽发生器出口流速低于预设值时进行二级分离的二级分离组件；所述一级分离组件和所述二级分离组件设置在所述引入管和所述引出管之间，沿蒸汽引出方向依次设置。

优选地，所述筒体的下部形成所述一级分离组件；所述引入管设置在所述一级分离组件的中上部。

优选地，所述引入管切向设置在所述筒体上，以将汽水混合物沿切向引入所述筒体中在所述筒体的筒壁流动形成环流，进而形成所述一级分离。

优选地，所述启动分离器还包括导流板，所述导流板设置在所述引入管和所述二级分离组件之间，对经所述一级分离后的蒸汽进行导流。

优选地，所述二级分离组件包括旋风式分离器、或者板翅式分离器、或者内装不锈钢丝网的填料层。

优选地，所述启动分离器还包括孔板，所述孔板设置在所述二级分离组件远离所述一级分离组件一端，以供蒸汽通过。

优选地，所述筒体包括外壳以及设置在所述外壳内侧壁上的内衬板。

优选地，所述外壳的材质包括碳钢合金；

所述内衬板的材质包括不锈钢。

优选地，所述引出管切向设置在所述筒体上；所述筒体靠近所述引出管的一端设有以将所述蒸汽放出的放气口，远离所述引出管的一端设有以将分离出的水导出的出水口。

优选地，所述筒体上设有排污管以及进水管；所述进水管和所述排污管分开且沿轴向设置在所述筒体上，且位于所述引入管与所述出水口之间。

优选地，所述筒体上设有若干沿所述筒体轴向设置以接入水位计的接口；

所述筒体上设有接入温度探测器的测温口。

本实用新型还构造一种核电小型堆二回路的主蒸汽系统，其包括直流蒸汽发生器以及本实用新型所述的启动分离器；所述直流蒸汽发生器的出口与所述启动分离器的引入管连通，以将所述直流蒸汽发生器的输出的汽水混合物引入所述启动分离器中进行汽水分离。

优选地，所述主蒸汽系统还包括与所述启动分离器的放气口连接以对从所述放气口放出的气体进行冷凝的冷凝器；

和/或，所述主蒸汽系统还包括与所述启动分离器的引出管连接由所述引出管引出的饱和蒸汽推动做功的汽轮机。

实施本实用新型的核电小型堆二回路的主蒸汽系统及其启动分离器，具有以下有益效果：该启动分离器，可用于核电小型堆二回路的主蒸汽系统；其通过在筒体中的引入管和引出管之间沿轴向设置若干级分离组件，该若干级分离组件通过沿蒸汽引出方向依次设置的对引入管引入的汽水混合物进行一级分离的一级分离组件和在所述直流蒸汽发生器出口流速低于预设值时启动以进行二级分离的二级分离组件，从而利于在进口流速变化时，保证较好的分离效率，防止发生从该启动分离器分离出蒸汽带水现象发生，满足蒸汽出口下游汽轮机的接入条件。

本实用新型的核电小型堆二回路的主蒸汽系统，其将本实用新型的启动分离器与该直流发生器的出口连接，可对直流蒸汽发生器输出的汽水混合物进行汽水分离，通过设置该启动分离器，简化了海上核电小型堆二回路的主蒸汽系统，减少了设备，节约了空间。

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是本实用新型启动分离器的结构示意图；

图2是本实用新型核电小型堆二回路的主蒸汽系统的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

图1示出了本实用新型启动分离器的一个优选实施例。该启动分离器10可用于核电小型堆二回路的主蒸汽系统，其在汽水混合物入口流速变化或恒定时分离出的蒸汽都可以满足汽轮机的接入条件，其可用于提高汽水分离效率。

如图1所示，该启动分离器10包括筒体11、引入管12、引出管13、以及若干分离组件14；该筒体11竖直设置，该筒体11可作为汽、水分离的压力容器。该引入管12设置在该筒体11中上部，其与该直流蒸汽发生器的出口连接，其可将从该直流蒸汽发生器的出口输出的汽水混合物引入该筒体11中。该引出管13设置在该筒体11上部，其可用于引出蒸汽。该若干级分离组件14设置在该筒体11中，其沿轴向设置，其可对该汽水混合物进行分离，提高汽水分离效率。

进一步地，该筒体11可以为圆柱状，当然，可以理解地，其也可以为其他形状。该筒体11的上部可进行汽水分离，该筒体11的下部可用于收集分离后的冷凝水。该筒体11包括外壳111以及内衬板112；该外壳111的材质可以为碳钢合金，其可用于形成供该汽水混合物进行分离的空间。该内衬板112设置在该外壳111的内侧壁，其与该外壳111的尺寸相适配，其可以为不锈钢板，其可用于增强启动分离器10抗汽水混合物冲击能力，进而提高该启动分离器10的使用寿命。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该启动分离器10的材质不限于不锈钢。

在本实施例中，该筒体11上还设有出水口113；该出水口113设置在该筒体11下部，具体地，其设置在该筒体11远离该引出管13的一端，其可用于将分离出的水导出。可以理解地，在其他一些实施例中，该出水孔113的位置不限于设置在该筒体11远离该引出管13的一端，在其他一些实施例中，可以将该出水口与排水管连接，在该排水管上设置排水泵，以将冷凝水抽出。该出水口处还可以设置电磁阀，可以通过打开电磁阀将冷凝水排出。

在本实施例中，该筒体11靠近该引出管13的一端还设有放气口114；该放气口114设置在该筒体11的顶端，其可将该筒体11中的气体排出，以降低筒体11的压力。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该放气口114可以省去。在其他一些实施例中，该放气口114上还可以设置阀门开关，以便于及时打开放气。

在本实施例中，该筒体11上还设有若干接口115；该若干接口115沿该筒体11的轴向设置，其可用于接入水位计，以对该筒体11中的水位进行检测。具体地，该接口115设置在该筒体11的下部，位于该引入管12的下方，其包括并排设置的两个接口115。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该接口115的数量不限于两个。

在本实施例中，该筒体11上还设有测温口116；该测温口116设置在该筒体11下部，其可用于对接入温度探测器，对筒体11中分离出的水的温度进行探测。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，其可以省去。

该筒体11上还设有进水管117、以及排污管118；该进水管117和该排污灌118分开且沿轴向设置在该筒体11上，其位于引入管12与该出水口113之间，该进水管117以及排污管118设置在该筒体11的下部，该进水管117可用于接入水，该排污管118位于该进水管117的上方，可用于将该筒体11中的污水排出。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该进水管117以及该排污管118可以省去。

在本实施例中，该引入管12切向设置在该筒体11上，其可以包括沿该筒体11周向设置的多数个引入管；该引入管12的一端与该直流蒸汽发生器的出口连接，其可以用于将该汽水混合物沿切向引入该筒体11中，在该筒体11的筒壁流动形成环流，以便于形成一级分离，该一级分离通过离心力，将汽水混合物中的水甩到筒壁，在重力作用下流至该筒体11中的下部中。

在本实施例中，引出管13和该引入管12沿筒体11轴向分开设置，其切向设置在筒体11上，其可将经过该分离组件分离出的蒸汽引出。该引出管13可以与汽轮机连接，其可将引出的饱和蒸汽用于推动汽轮机做功，当然，其也可以与冷凝器连接，将引出的饱和蒸汽进行冷凝。

在本实施例中，该若干级分离组件包括一级分离组件和二级分离组件，可以理解地，在其他一些实施例中，该若干级分离组件不限于两级。该一级分离组件141和该二级分离组件142沿蒸汽引出方向设置，该一级分离组件141其可对该引入管12引入的汽水混合物进行一级分离。该二级分离组件142，其可在直流蒸汽发生器出口流速低于预设值时启动，以对经过一级分离组件141分离后的汽水混合物进行二级分离，从而提高分离效果，在汽水混合物入口速度变化时，使得分离出的蒸汽满足汽轮机的接入条件。

该一级分离组件可由该筒体11下部形成，具体地，其可以由引入管12以下的筒体11形成，该一级分离可以由该引入管12将汽水混合物沿切向引入筒体11中在筒体11的筒壁流动形成环流并通过离心力作形成。使用时，汽水混合物从该引入管12沿切向进入筒体11下部，在筒体11下部高速旋转，水滴因所受离心力大被甩筒体11内壁流下通过筒体11的出水口排出，饱和蒸汽经筒体11上部的引出管13引出。

该二级分离分离组件142可以为旋风式分离器、板翅式分离器、或者内状不锈钢丝网的填料层。在本实施例中，优选地，该二级分离组件142可以为内状不锈钢丝网的填料层，其可对经该一级分离组件141分离后的汽水混合物进行再次分离。在其他一些实施例中，该二级分离组件142可以为旋风式分离器，其可以包括驱动装置以及由该驱动装置带动转动的旋叶；该驱动装置可在直流蒸汽发生器出口流速低于预设值时启动，驱动该旋叶转动，从而进行二级分离。该预设值可以为满足该汽轮机接入条件的最低流速。海上核电小型堆采用阶梯给水，直流式蒸汽发生器的给水随堆功率的增大而增大，进入启动分离器的汽水混合物流速逐渐变大，通过设置该二级分离组件142，可保证整个启动阶段有效的汽水分离，提高了汽水分离效率。

在本实施例中，该启动分离器还包括孔板15；该孔板15设置在该二级分离组件142远离该一级分离组件141的一端，其可供蒸汽通过，以导出蒸汽。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该孔板15可以省去。

在本实施例中，该启动分离器还包括导流板16，该导流板16可设置在该引入管12和该二级分离组件142之间，其对经过一级分离后的蒸汽进行导流，将其导至该二级分离组件142。在本实施例中，该导流板16可以为锥形板，其可引导蒸汽沿轴向导致该二级分离组件142中，以便于进行二级分离。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该导流板16不限于锥形板，在其他一些实施例中，该导流板16可以省去。

本实施例的启动分离器具有以下优点：

1.在汽水混合物入口流速变化或恒定时，其汽水分离效果都可以满足汽轮机的接入条件；

2.提高了汽水分离效率；

3.增强了启动分离器抗汽水混合物冲击的能力。

图2示出了本实用新型核电小型堆二回路的主蒸汽系统。该核电小型堆二回路的主蒸汽系统的结构简单，可节约空间以及节约设备成本。

如图2所示，该核电小型堆二回路的主蒸汽系统包括直流蒸汽发生器以及本实用新型的启动分离器10；该直流蒸汽发生器的出口通过设置管线与该启动分离器10的引入管连通，该直流蒸汽发生器输出的汽水混合物可通过该引入管12引入至该启动分离器中进行汽水分离。在反应堆启动阶段，该直流蒸汽发生器采用阶梯给水，随反应堆功率的增大而增大，其与该引入管12连接的管线下游设有隔离阀，当该隔离阀关闭，该引入管12中的汽水混合物可进入该启动分离器10中。在本实施例中，该直流蒸汽发生器可以为两个，其与该启动分离器10可通过设置两条管线连接。

在本实施例中，该主蒸汽系统可以包括汽轮机，该汽轮机与该启动分离器的引出管13连接，其可由该引出管13引出的饱和蒸汽推动做功。

在本实施例中，该主蒸汽系统还包括冷凝器20，该冷凝器20通过设置管线与该启动分离器的放气口114连接，其可对放气口放出的气体进行冷凝。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该冷凝器20可以省去。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (13)

1.一种启动分离器，用于核电小型堆二回路的主蒸汽系统，其特征在于，包括竖直设置的筒体(11)、在所述筒体(11)上设置且可与直流蒸汽发生器的出口连接以引入汽水混合物的引入管(12)、在所述筒体(11)上部设置以引出蒸汽的引出管(13)、以及设置在所述筒体(11)中沿轴向设置的若干级分离组件(14)；

所述引入管(12)和所述引出管(13)沿所述筒体(11)轴向分开设置，所述若干级分离组件(14)包括对所述引入管(12)引入的汽水混合物进行一级分离的一级分离组件(141)、以及在所述直流蒸汽发生器出口流速低于预设值时进行二级分离的二级分离组件(142)；所述一级分离组件(141)和所述二级分离组件(142)沿蒸汽引出方向依次设置。

2.根据权利要求1所述的启动分离器，其特征在于，所述筒体(11)的下部形成所述一级分离组件(141)；所述引入管(12)设置在所述一级分离组件(141)的中上部。

3.根据权利要求1所述的启动分离器，其特征在于，所述引入管(12)切向设置在所述筒体(11)上，以将汽水混合物沿切向引入所述筒体(11)中在所述筒体(11)的筒壁流动形成环流，进而形成所述一级分离。

4.根据权利要求3所述的启动分离器，其特征在于，所述启动分离器还包括导流板(16)，所述导流板(16)设置在所述引入管(12)和所述二级分离组件(142)之间，对经所述一级分离后的蒸汽进行导流。

5.根据权利要求1所述的启动分离器，其特征在于，所述二级分离组件(142)包括旋风式分离器、板翅式分离器、或者内装不锈钢丝网的填料层。

6.根据权利要求1所述的启动分离器，其特征在于，所述启动分离器还包括孔板(15)，所述孔板(15)设置在所述二级分离组件(142)远离所述一级分离组件(141)一端，以供蒸汽通过。

7.根据权利要求1所述的启动分离器，其特征在于，所述筒体(11)包括外壳(111)以及设置在所述外壳(111)内侧壁上的内衬板(112)。

8.根据权利要求7所述的启动分离器，其特征在于，所述外壳(111)的材质包括碳钢合金；

所述内衬板(112)的材质包括不锈钢。

9.根据权利要求1所述的启动分离器，其特征在于，所述引出管(13)切向设置在所述筒体(11)上；所述筒体(11)靠近所述引出管(13)的一端设有以将所述蒸汽放出的放气口(114)，远离所述引出管(13)的一端设有以将分离出的水导出的出水口(113)。

10.根据权利要求9所述的启动分离器，其特征在于，所述筒体(11)上设有排污管(118)以及进水管(117)；所述进水管(117)和所述排污管(118)分开且沿轴向设置在所述筒体(11)上，且位于所述引入管(12)与所述出水口(113)之间。

11.根据权利要求1所述的启动分离器，其特征在于，所述筒体(11)上设有若干沿所述筒体(11)轴向设置以接入水位计的接口(115)；

所述筒体(11)上设有接入温度探测器的测温口(116)。

12.一种核电小型堆二回路的主蒸汽系统，其特征在于，包括直流蒸汽发生器以及权利要求1至11任一项所述的启动分离器(10)；所述直流蒸汽发生器的出口与所述启动分离器的引入管(12)连通，以将所述直流蒸汽发生器输出的汽水混合物引入所述启动分离器中进行汽水分离。

13.根据权利要求12所述的核电小型堆二回路的主蒸汽系统，其特征在于，所述主蒸汽系统还包括与所述启动分离器的放气口(114)连接以对从所述放气口(114)放出的气体进行冷凝的冷凝器(20)；

和/或，所述主蒸汽系统还包括与所述启动分离器的引出管(13)连接由所述引出管(13)引出的饱和蒸汽推动做功的汽轮机。