CN211788194U - 一种高温气冷堆核电站一回路热试后快速冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温气冷堆核电站一回路热试后快速冷却系统，包括反应堆压力容器、蒸汽发生器、氦‑水冷却器、气水分离器、氦气压缩机、辅助蒸汽管道、第一阀组、第二阀组、高压加热器、给水泵、第五阀组、汽水分离器、凝汽器、第四阀组、第三阀组及废液罐，该系统能够克服自然冷却过程中热试速率不可控的问题，缩短冷却时间，同时蒸汽发生器二次侧能够参与热试，提前验证二回路系统的可靠性，同时能够利用热试过程对蒸汽发生器二次侧管路进行水汽吹扫，使二回路给水水质合格。

Description

一种高温气冷堆核电站一回路热试后快速冷却系统

技术领域

本实用新型属于核电技术领域，涉及一种高温气冷堆核电站一回路热试后快速冷却系统。

背景技术

高温气冷堆核电站一回路热试是利用主氦风机的运转功率将一回路热试区域加热到250℃并维持热平衡状态，验证一回路系统的热态功能是否与设计规定要求相一致。热试完成后通过氦净化系统中的事故除湿列对一回路进行冷却，由于该事故除湿列主要作用为除去一回路石墨和碳砖堆内构件吸附的水分，其对一回路冷却的效果不明显，一回路冷却主要通过堆芯向压力容器舱室外部空气的散热，该自然冷却方式存在冷却时间长，冷却速率不可控问题。

高温气冷堆一回路热试过程不同于压水堆核电站，热试过程中二回路系统隔离，无法验证二回路水汽系统和设备的可靠性；同时，蒸汽发生器二次侧不充水(充氮保护)，无法在热试过程中对蒸汽发生器二次侧进行水汽吹扫，根据以往的工程实践经验，二回路给水水质不合格将严重制约机组启动过程，有必要在热试期间完成二回路水汽系统的相关冲洗和验证试验。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高温气冷堆核电站一回路热试后快速冷却系统，该系统能够克服自然冷却过程中热试速率不可控的问题，缩短冷却时间，同时蒸汽发生器二次侧能够参与热试，提前验证二回路系统的可靠性，同时能够利用热试过程对蒸汽发生器二次侧管路进行水汽吹扫，使二回路给水水质合格。

为达到上述目的，本实用新型所述的高温气冷堆核电站一回路热试后快速冷却系统包括反应堆压力容器、蒸汽发生器、氦-水冷却器、气水分离器、氦气压缩机、辅助蒸汽管道、第一阀组、第二阀组、高压加热器、给水泵、第五阀组、汽水分离器、凝汽器、第四阀组、第三阀组及废液罐；

反应堆压力容器与蒸汽发生器的一次侧相连通，蒸汽发生器的一次侧出口依次经氦-水冷却器、气水分离器及氦气压缩机与蒸汽发生器的一次侧出口相连通；

辅助蒸汽管道的出口分为两路，其中一路与第一阀组的入口相连通，另一路经第二阀组与高压加热器的入口相连通，给水泵的出口与高压加热器的入口相连通，高压加热器的出口与第五阀组的入口相连通，第五阀组的出口与第一阀组的出口通过管道并管后与蒸汽发生器的二次侧入口相连通，蒸汽发生器的二次侧出口与汽水分离器的入口相连通，汽水分离器的顶部出口与凝汽器的入口相连通，汽水分离器的底部出口分为两路，其中一路经第四阀组与凝汽器的入口相连通，另一路经第三阀组与废液罐的入口相连通。

反应堆压力容器与蒸汽发生器的一次侧之间通过热气导管相连通。

蒸汽发生器的一次侧出口依次经第一截止阀、氦-水冷却器、气水分离器、氦气压缩机及第二截止阀与蒸汽发生器的一次侧出口相连通。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的高温气冷堆核电站一回路热试后快速冷却系统在具体操作时，根据一回路的氦气温度，实时控制辅助蒸汽或给水的冷却温度和流量，以克服自然冷却过程中冷却速率不可控的问题，同时蒸汽发生器的二次侧参与热试，提前验证二回路系统和设备的可靠性。另外，在一回路氦气冷却的同时，对蒸汽发生器的二次侧进行冲洗，当汽水分离器中凝结水化验水质满足机组给水标准，关闭第三阀组，打开第四阀组，将凝结水回收至凝汽器中，使二回路给水水质合格，继而提高蒸汽发生器运行的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1为反应堆压力容器、2为蒸汽发生器、3为第一截止阀、4为氦-水冷却器、5为气水分离器、6为氦气压缩机、7为第二截止阀、8为辅助蒸汽管道、9为第一阀组、10为第二阀组、11为给水泵、12为高压加热器、13为第五阀组、14为汽水分离器、15为第三阀组、16为第四阀组、17为废液罐、18为凝汽器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图1，本实用新型所述的高温气冷堆核电站一回路热试后快速冷却系统包括反应堆压力容器1、蒸汽发生器2、氦-水冷却器4、气水分离器5、氦气压缩机6、辅助蒸汽管道8、第一阀组9、第二阀组10、高压加热器12、给水泵11、第五阀组13、汽水分离器14、凝汽器18、第四阀组16、第三阀组15及废液罐17；反应堆压力容器1与蒸汽发生器2的一次侧相连通，蒸汽发生器2的一次侧出口依次经氦-水冷却器4、气水分离器5及氦气压缩机6与蒸汽发生器2的一次侧出口相连通；辅助蒸汽管道8的出口分为两路，其中一路与第一阀组9的入口相连通，另一路经第二阀组10与高压加热器12的入口相连通，给水泵11的出口与高压加热器12的入口相连通，高压加热器12的出口与第五阀组13的入口相连通，第五阀组13的出口与第一阀组9的出口通过管道并管后与蒸汽发生器2的二次侧入口相连通，蒸汽发生器2的二次侧出口与汽水分离器14的入口相连通，汽水分离器14的顶部出口与凝汽器18的入口相连通，汽水分离器14的底部出口分为两路，其中一路经第四阀组16与凝汽器18的入口相连通，另一路经第三阀组15与废液罐17的入口相连通。

反应堆压力容器1与蒸汽发生器2的一次侧之间通过热气导管相连通；蒸汽发生器2的一次侧出口依次经第一截止阀3、氦-水冷却器4、气水分离器5、氦气压缩机6及第二截止阀7与蒸汽发生器2的一次侧出口相连通。

本实用新型的具体工作过程为：

1)一回路热试完成后，反应堆压力容器1和蒸汽发生器2内的氦气温度为250℃，第一截止阀3、第二截止阀7、第一阀组9、第二阀组10、第五阀组13、第三阀组15、第四阀组16均处于关闭状态，氦气压缩机6停运，辅助蒸汽管道8及给水泵11处于备用状态；

2)打开第一截止阀3及第二截止阀7，启动氦气压缩机6，驱动反应堆压力容器1和蒸汽发生器2内氦气的流动，以形成循环冷却回路；

3)逐渐打开第一阀组9，将辅助蒸汽管道8输出的辅助蒸汽充入蒸汽发生器2的二次侧中，同时通过第一阀组9控制蒸汽的充入速度，保证充入过程中蒸汽发生器2的二次侧不发生流致振动现象，蒸汽发生器2二次侧输出的汽水混合物排入汽水分离器14，对蒸汽发生器2及其管道进行暖管；

4)通过第一阀组9调节辅助蒸汽的压力、温度及流量，使辅助蒸汽温度始终低于高温气冷堆核电站一回路氦气温度10℃-20℃，且辅助蒸汽的流量与氦气换热量相匹配，以达到最佳的冷却效果，同时降温速率满足机组运行限制要求，调节第三阀组15使得汽水分离器14中的液体处于正常液位，汽水分离器14分离出的凝结水排入废液罐17中，汽水分离器14分离出的蒸汽进入到凝汽器18中；

5)当高温气冷堆核电站一回路的氦气温度降低至低于105℃时，关闭第一阀组9，逐渐打开第二阀组10及第五阀组13，给水泵11输出的水经高压加热器12加热后送入蒸汽发生器2的二次侧，通过第二阀组10控制蒸汽发生器2二次侧的给水温度，使得蒸汽发生器2二次侧的给水温度始终低于一回路氦气温度10-20℃，且给水流量与氦气换热量相匹配，通过第五阀组13调节蒸汽发生器2二次侧的给水流量和压力，保证充入过程中蒸汽发生器2管侧不发生流致振动现象，以达到最佳的冷却效果；

在对高温气冷堆核电站一回路氦气冷却的同时，对蒸汽发生器2的二次侧进行冲洗，当汽水分离器14中凝结水化验水质满足机组给水标准后，关闭第三阀组15，打开第四阀组16，将凝结水回收至凝汽器18；

当蒸汽发生器2一回路的氦气温度降至40℃以下时，关闭第二阀组10，停运氦气压缩机6，关闭第一截止阀3及第二截止阀7，高温气冷堆核电站一回路冷却完成。

实施例一

本实施例以国内某高温气冷堆核电机组为例。

1)在热试期间，高温气冷堆核电站一回路中反应堆压力容器1和蒸汽发生器2内的氦气参数为7MPa、250℃、6.331kg/s，第一截止阀3、第二截止阀7、第一阀组9、第二阀组10、第五阀组13、第三阀组15、第四阀组16均处于关闭状态，氦气压缩机6停运，辅助蒸汽管道8和给水泵11处于备用状态；辅助蒸汽由辅助电锅炉提供两种参数的蒸汽，即压力为1.25MPa、流量为34t/h、温度为193℃的饱和蒸汽和压力为1.25MPa、流量为5.7t/h、温度为310℃的过热蒸汽，给水泵11为电动调试给水泵，通过给水泵11调节给水流量和给水压力；

2)热试结束后，一回路冷却开始，打开第一截止阀3及第二截止阀7，启动氦气压缩机6，氦气经蒸汽发生器2的一次侧进入氦-水冷却器4及气水分离器5中，然后经氦气压缩机6送入蒸汽发生器2中，以形成循环冷却回路，其中，氦-水冷却器4的运行参数为：流量为300kg/h，壳程进/出口温度为7/12℃，管程进/出口温度为250/10℃,压力为8.1MPa；气水分离器5的运行参数为：流量为150kg/h，工作温度为10℃，压力为7.0Mpa；氦气压缩机6的运行参数为：吸/排气压力为7.0/8.1MPa，流量为150kg/h；

3)缓慢打开第一阀组9，将辅助蒸汽充入蒸汽发生器2的二次侧中，通过第一阀组9控制辅助蒸汽的充入速度，保证充入过程中蒸汽发生器2的二次侧不发生流致振动现象，将蒸汽发生器2的二次侧输出的汽水混合物排入汽水分离器14中，对蒸汽发生器2及其管道进行暖管；

4)通过第一阀组9调节辅助蒸汽的压力、温度和流量，使得辅助蒸汽的温度始终低于一回路氦气温度10-20℃，实现流量与氦气换热量相匹配，以达到最佳的冷却效果，同时降温速率满足机组运行限制要求。调节第三阀组15，使汽水分离器14中的液体处于正常液位，汽水分离器14分离出的凝结水排入废液罐17中，汽水分离器14分离出的蒸汽排入凝汽器18中；辅助蒸汽投入参数如下表1所示。

表1

当一回路氦气温度范围为240～250℃时，调节辅助蒸汽压力为1.25MPa，温度为230℃，流量为15t/h；当一回路氦气温度范围为230～240℃时，调节辅助蒸汽压力为1.25MPa，温度为220℃，流量为20t/h；按照表1的热力参数依次投入辅助蒸汽，直至当一回路氦气温度范围降至105～120℃，然后调节辅助蒸汽压力为0.11MPa，温度为100℃，流量为34t/h。

5)当一回路的氦气温度降低至低于105℃，关闭第一阀组9，缓慢打开第二阀组10及第五阀组13，给水经高压加热器12加热后送入蒸汽发生器2的二次侧，通过第二阀组10控制给水温度，通过第五阀组13控制给水流量和压力，保证充入过程中蒸汽发生器2管侧不发生流致振动现象，通过第二阀组10控制给水温度，使得给水温度始终低于一回路氦气温度10-20℃，实现流量与氦气换热量的匹配，达到最佳的冷却效果，给水投入参数如下表2所示。

表2

一回路温度范围(℃)	90～105	80～90	70～80	60～70
					给水温度(℃)	80	70	60	40
给水流量(t/h)	10	15	20	30
					给水压力(MPa)	2.5	2.0	1.5	1.0

参考表2，当一回路氦气温度范围为90～105℃时，调节给水压力为2.5MPa，温度为80℃，流量为10t/h；当一回路氦气温度范围为80～90℃时，调节给水压力为2.0MPa，温度为70℃，流量为15t/h；当一回路氦气温度范围为70～80℃时，调节给水压力为1.5MPa，温度为60℃，流量为20t/h；当一回路氦气温度范围为60～70℃时，调节给水压力为1.0MPa，温度为40℃，流量为30t/h；

在一回路氦气冷却的同时，对蒸汽发生器2的二次侧进行冲洗，当汽水分离器14中凝结水化验水质满足机组给水标准，关闭第三阀组15，打开第四阀组16，将凝结水回收至凝汽器18中，给水取样合格标准如下表3所示。

表3

当一回路的氦气温度降至40℃以下时，关闭第二阀组10，停运氦气压缩机6，关闭第一截止阀3及第二截止阀7，一回路冷却完成。

Claims (3)

1.一种高温气冷堆核电站一回路热试后快速冷却系统，其特征在于，包括反应堆压力容器(1)、蒸汽发生器(2)、氦-水冷却器(4)、气水分离器(5)、氦气压缩机(6)、辅助蒸汽管道(8)、第一阀组(9)、第二阀组(10)、高压加热器(12)、给水泵(11)、第五阀组(13)、汽水分离器(14)、凝汽器(18)、第四阀组(16)、第三阀组(15)及废液罐(17)；

反应堆压力容器(1)与蒸汽发生器(2)的一次侧相连通，蒸汽发生器(2)的一次侧出口依次经氦-水冷却器(4)、气水分离器(5)及氦气压缩机(6)与蒸汽发生器(2)的一次侧出口相连通；

辅助蒸汽管道(8)的出口分为两路，其中一路与第一阀组(9)的入口相连通，另一路经第二阀组(10)与高压加热器(12)的入口相连通，给水泵(11)的出口与高压加热器(12)的入口相连通，高压加热器(12)的出口与第五阀组(13)的入口相连通，第五阀组(13)的出口与第一阀组(9)的出口通过管道并管后与蒸汽发生器(2)的二次侧入口相连通，蒸汽发生器(2)的二次侧出口与汽水分离器(14)的入口相连通，汽水分离器(14)的顶部出口与凝汽器(18)的入口相连通，汽水分离器(14)的底部出口分为两路，其中一路经第四阀组(16)与凝汽器(18)的入口相连通，另一路经第三阀组(15)与废液罐(17)的入口相连通。

2.根据权利要求1所述的高温气冷堆核电站一回路热试后快速冷却系统，其特征在于，反应堆压力容器(1)与蒸汽发生器(2)的一次侧之间通过热气导管相连通。

3.根据权利要求1所述的高温气冷堆核电站一回路热试后快速冷却系统，其特征在于，蒸汽发生器(2)的一次侧出口依次经第一截止阀(3)、氦-水冷却器(4)、气水分离器(5)、氦气压缩机(6)及第二截止阀(7)与蒸汽发生器(2)的一次侧出口相连通。

Images