CN212511339U - 压水堆核电机组供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压水堆核电机组供热系统，该系统包括反应堆本体、汽轮机高压缸、汽轮机低压缸、凝汽器、第一表面式换热器、热网循环水泵、第一管道、第二管道、第三管道、热网供水管道、热网回水管道、第一蝶阀和第二蝶阀。反应堆本体顺次与汽轮机高压缸、第一管道、汽轮机低压缸和凝汽器连接；第一表面式换热器分别与第二管道、第三管道、热网供水管道和热网回水管道连接；第二管道与第一管道连接，第三管道与凝汽器连接；热网供水管道和热网回水管道均与换热站连接。本实用新型的供热系统避免了加热蒸汽中的潜在放射性物质进入热网循环水中，保障了热网循环水的放射性安全。

Description

压水堆核电机组供热系统

技术领域

本实用新型涉及核能供热技术领域，具体涉及一种压水堆核电机组供热系统。

背景技术

随着能源结构调整力度的不断加大，核能作为一种清洁能源的优势不断体现，目前，对核电机组的要求不再仅限于发电，还要求配置城市供暖功能，解决现有燃煤供暖厂带来的环境污染问题。因此，核电机组热电联产系统应运而生。

相关技术提供了一种核电机组热电联产系统，包括：核蒸汽供应系统、发电回路、乏汽供应回路和热网循环水回路，其中，核蒸汽供应系统用于提供蒸汽，发电回路用于利用部分蒸汽发电；乏汽供应回路用于从发电回路中抽取另部分蒸汽并与热网循环水回路进行换热；热网循环水回路用于在乏汽供应回路和用户热网之间换热，将乏汽供应回路中的热量传递至用户热网，实现核蒸汽供暖。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现至少存在以下技术问题：

压水堆产生的蒸汽具有放射性，不能混合到市政热网循环水中。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种压水堆核电机组供热系统，能够保障热网循环水放射性安全。

本实用新型具体采用如下技术方案：

一种压水堆核电机组供热系统，所述系统包括反应堆本体、汽轮机高压缸、汽轮机低压缸、凝汽器、第一表面式换热器、热网循环水泵、第一管道、第二管道、第三管道、热网供水管道、热网回水管道、第一蝶阀和第二蝶阀；

所述反应堆本体与所述汽轮机高压缸连接，所述汽轮机高压缸通过所述第一管道与所述汽轮机低压缸连接，所述汽轮机低压缸与所述凝汽器连接；

所述第一表面式换热器的壳程进口与所述第二管道连接，壳程出口与所述第三管道连接，管程出口与所述热网供水管道连接，管程进口与所述热网回水管道连接；

所述第二管道与所述第一管道连接，所述第二管道上设置有第一蝶阀；

所述第三管道与所述凝汽器连接；

所述热网供水管道与换热站连接，所述热网供水管道上设置有所述第二蝶阀；

所述热网回水管道与所述换热站连接，所述热网回水管道上设置有所述热网循环水泵。

可选地，所述系统还包括热网补水装置和除氧装置，所述热网补水装置用于对热网循环水进行补充，所述除氧装置一端与所述热网补水装置连接，另一端通过第四管道与热网回水管道连接，所述第四管道上设置有热网补水泵。

可选地，除氧装置包括第二表面式换热器，所述第二表面式换热器的管程进口通过第五管道与所述第二管道连接，管程出口通过第六管道与所述第三管道连接，壳程进口与所述热网补水装置连接，壳程出口与所述第四管道连接。

可选地，除氧装置还包括第三表面式换热器，所述第三表面式换热器的管程进口与所述第二表面式换热器的管程出口连接，管程出口与所述第六管道连接，壳程进口与所述热网补水装置连接，壳程出口与所述第二表面式换热器的壳程进口连接。

可选地，除氧装置还包括设置在所述第二表面式换热器的壳侧和管侧的水位控制设备，以及设置在所述壳侧的压力控制设备。

可选地，凝汽器通过第七管道与所述反应堆本体连接，所述第七管道上设有凝结水回水泵。

可选地，第二管道上设置有调节阀，用于调节所述第二管道中蒸汽的流量和压力。

可选地，所述系统还包括设置在所述热网供水管道上的辐射监测装置，用于检测热网循环水中的放射性水平。

可选地，所述辐射监测装置通过信号线分别与所述第一蝶阀、所述第二蝶阀和所述热网循环水泵连接。

可选地，所述第一蝶阀、所述第二蝶阀和所述热网循环水泵均与所述辐射监测装置联锁，所述辐射监测装置发出放射性水平高的信号时，停止运行所述热网循环水泵，同时关闭所述第一蝶阀和所述第二蝶阀。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本实用新型提供的压水堆核电机组供热系统，加热蒸汽和待加热的热网水通过第一表面式换热器的换热管的壁面进行换热，加热蒸汽在换热管外凝结放热，热网水在换热管内吸热升温后向外供热水。在此过程中，加热蒸汽和热网水仅进行热量交换，不发生工质交换，加热蒸汽中的潜在放射性物质不会进入热网循环水中，保障了热网循环水的放射性安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的压水堆核电机组供热系统的结构示意图。

附图标记分别表示：

1、反应堆本体；2、汽轮机高压缸；3、汽轮机低压缸；4、凝汽器；5、第一表面式换热器；6、热网循环水泵；7、热网补水装置；8、热网补水泵；9、第一管道；10、第二管道；11、第三管道；12、第四管道；13、第五管道；14、第六管道；15、热网供水管道；16、热网回水管道；17、第一蝶阀；18、第二蝶阀；19、第七管道；20、凝结水回水泵；21、第二表面式换热器；22、第三表面式换热器；23、调节阀；24、辐射监测装置；25、换热站。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种压水堆核电机组供热系统，如附图1所示，该系统包括反应堆本体1、汽轮机高压缸2、汽轮机低压缸3、凝汽器4、第一表面式换热器5、热网循环水泵6、第一管道9、第二管道10、第三管道11、热网供水管道15、热网回水管道16、第一蝶阀17和第二蝶阀18。

其中，反应堆本体1与汽轮机高压缸2连接，汽轮机高压缸2通过第一管道9与汽轮机低压缸3连接，汽轮机低压缸3与凝汽器4连接。第一表面式换热器5的壳程进口与第二管道10连接，壳程出口与第三管道11连接，管程出口与热网供水管道15连接，管程进口与热网回水管道16连接。第二管道10与第一管道9连接，第二管道10上设置有第一蝶阀17。第三管道11与凝汽器4连接。热网供水管道15与换热站25连接，热网供水管道15上设置有第二蝶阀18。热网回水管道16与换热站25连接，热网回水管道16上设置有热网循环水泵6。

本实用新型实施例中所提到的反应堆本体1可以为压水堆。压水堆是指使用加压轻水作冷却剂和慢化剂，且水在堆内不沸腾的核反应堆。压水堆产生的加热蒸汽中可能带有放射性物质，不能进入热网循环水中。换热站25是供热网路与热用户的连接场所，用于将热电厂产生的热量输送到各个居民小区管网中进行供暖。示例性地，换热站25可以为市政二级换热站。

本实用新型实施例提供的压水堆核电机组供热系统的运行原理为：

反应堆本体1产生加热蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机做功，带动发电机发电。其中，汽轮机包括汽轮机高压缸2和汽轮机低压缸3，二者通过第一管道9连通。反应堆本体1产生的加热蒸汽顺次通过汽轮机高压缸2、第一管道9和汽轮机低压缸3后进入凝汽器4，并在凝汽器4中凝结形成凝结水，便于进行后续处理。

第一蝶阀17打开，第一管道9内的加热蒸汽还通过第二管道10进入第一表面式换热器5，在第一表面式换热器5的换热管外流动，换热管内充满待加热的热网水。加热蒸汽和待加热的热网水通过换热管的管壁进行换热，使热网水吸热升温，实现对外供热水。换热后由加热蒸汽凝结形成的凝结水通过第三管道11进入凝汽器4，便于进行后续处理。由于第一表面式换热器5的结构特性，使得加热蒸汽和热网水仅能进行热量交换，不会发生工质交换，加热蒸汽不会通过第一表面式换热器5进入热网水中，避免了加热蒸汽中的潜在放射性物质向外扩散。

第二蝶阀18打开，热网水在第一表面式换热器5中被加热后，通过热网供水管道15实现向换热站25供热，供热后的冷水经热网循环水泵6增压后通过热网回水管道16回流至第一表面式换热器5被加热蒸汽再次加热，实现热网水的循环。

当需要停止运行本系统时，关闭第一蝶阀17，切断加热蒸汽在第二管道10内的输送，阻断第一表面式换热器5的热量来源；停止热网循环水泵6的运行，使热网水不再通过热网供水管道15和热网回水管道16循环流动；关闭第二蝶阀18，切断热网水在热网供水管道15中的流动，停止向外供热水。

本实用新型实施例提供的压水堆核电机组供热系统，采用第一表面式换热器5，使加热蒸汽和待加热的热网水通过第一表面式换热器5的换热管的壁面进行换热，加热蒸汽在换热管外凝结放热，热网水在换热管内吸热升温后向外供热水。在此过程中，加热蒸汽和热网水仅进行热量交换，不发生工质交换，加热蒸汽中的潜在放射性物质不会进入热网水中，保障了热网循环水的放射性安全。

在本实用新型实施例中，该系统还包括热网补水装置7和除氧装置，热网补水装置7用于对热网循环水进行补充，除氧装置一端与热网补水装置7连接，另一端通过第四管道14与热网回水管道16连接，第四管道14上设置有热网补水泵8。

热网循环水管道(热网循环水管道包括热网供水管道15和热网回水管道16)可能会存在泄漏现象，热网补水装置7能够引入系统外部的水来对热网循环水进行补充，同时，热网补水装置7还具有热网循环水管道定压的作用。

氧腐蚀是影响热网循环水管道安全运行和使用寿命的重要因素之一，因此，对热网循环水进行补充时，需要先使用除氧装置除去所补充的水(以下简称为“补水”)中的氧。热网补水装置7引入的补水通过除氧装置完成除氧后，经热网补水泵8增压进入热网回水管道16，与其内部的冷水混合。

在本实用新型实施例中，除氧装置包括第二表面式换热器21，第二表面式换热器21的管程进口通过第五管道12与第二管道10连接，管程出口通过第六管道13与第三管道11连接，壳程进口与热网补水装置7连接，壳程出口与第四管道14连接。

为了防止加热蒸汽中的潜在放射性物质进入补水与热网循环水混合，采用第二表面式换热器21作为除氧器，第二管道10中的加热蒸汽被分出一部分，通过第五管道12进入第二表面式换热器21中，加热蒸汽和补水通过换热管的壁面进行换热除氧，换热后的凝结水通过第六管道13与第三管道11中的凝结水混合，进入凝汽器4中。

第二表面式换热器21的工作原理为：加热蒸汽在第二表面式换热器21的换热管内凝结成疏水放热，补水在换热管外被加热至沸腾，上部水蒸气的分压力接近于水面上混合气体的全压力，其他气体包括氧气的分压力趋近于零，于是溶解在水中的气体包括氧气从水中逸出被除掉。由于换热管外的壳体空间的工作压力被设置为略高于大气压，逸出的气体会在这种与大气的压差下被自动排出。

在补水除氧过程中，由于加热蒸汽和补水仅进行热量交换，不发生工质交换，加热蒸汽中的潜在放射性物质不会进入补水中，也不会由补水进入热网循环水中，保障了热网循环水的放射性安全。

在本实用新型实施例中，除氧装置还包括第三表面式换热器22，第三表面式换热器22的管程进口与第二表面式换热器21的管程出口连接，管程出口与第六管道13连接，壳程进口与热网补水装置7连接，壳程出口与第二表面式换热器21的壳程进口连接。

由于第二表面式换热器21的壳体空间的工作压力一般被设置为略高于大气压，因此该壳体空间内的工作温度一般也略高，例如为105℃，则加热蒸汽在第二表面式换热器21的换热管中凝结而成的疏水温度高于105℃，如果直接排放会造成热量的浪费。为此，系统内还设置了第三表面式换热器22，其作为疏水冷却器，用于使经过第三表面式换热器22的疏水得到冷却，利于排放回收，同时补水也在第三表面式换热器22中得到预热，预热后的补水再进入第二表面式换热器21中换热，如此便减少了第二表面式换热器21中的加热蒸汽的消耗。

在本实用新型实施例中，除氧装置还包括设置在第二表面式换热器21的壳侧和管侧的水位控制设备，以及设置在壳侧的压力控制设备。

水位控制设备用于对第二表面式换热器21的壳体空间内的补水和换热管内的凝结水的水位进行控制和调节，压力控制设备用于调节第一表面式换热器2壳侧的工作压力，使之维持在略高于大气压，以使第二表面式换热器21达到良好的换热和除氧效果。

在本实用新型实施例中，凝汽器4通过第七管道19与反应堆本体1连接，第七管道19上设有凝结水回水泵20。

换热后的加热蒸汽凝结成的凝结水回到凝汽器4内，经凝结水回水泵20增压后通过第七管道19回流至反应堆本体1，能够再次产生加热蒸汽，实现系统内的加热蒸汽循环，达到节约资源的效果。

在本实用新型实施例中，第二管道10上设置有调节阀23，用于调节第二管道10中蒸汽的流量和压力，满足不同程度的热网供热需求。

在本实用新型实施例中，该系统还包括设置在热网供水管道15上的辐射监测装置24，用于检测热网循环水中的放射性水平。

辐射监测装置24具备辐射监测功能，进一步地还可以设置有报警的功能。示例性地，当辐射监测装置24检测到热网循环水中的放射性水平超过预设的安全值时，可以发出声光报警信号通知操作人员。操作人员接收到辐射监测装置24发出的声光报警信号后，能够及时控制第一蝶阀17和第二蝶阀18关闭，控制热网循环水泵6停止运行，将潜在放射性物质隔离在核电厂内，保障外网辐射安全。

在本实用新型实施例中，辐射监测装置24通过信号线分别与第一蝶阀17、第二蝶阀18和热网循环水泵6连接。

示例性地，当辐射监测装置24检测到热网循环水中的放射性水平超过预设的安全值时，会发出声光报警信号通知操作人员，同时将控制信号通过信号线分别发送给第一蝶阀17、第二蝶阀18和热网循环水泵6，控制第一蝶阀17、第二蝶阀18关闭，控制热网循环水泵6停止运行，操作人员接收到报警信号后能够及时监视第一蝶阀17和第二蝶阀18是否关闭，热网循环水泵6是否停止运行，实现系统的去人工化、自动化控制。

在本实用新型实施例中，第一蝶阀17、第二蝶阀18和热网循环水泵6均与辐射监测装置24联锁，辐射监测装置24发出放射性水平高的信号时，停止运行热网循环水泵6，同时关闭第一蝶阀17和第二蝶阀18。

第一蝶阀17、第二蝶阀18和热网循环水泵6与辐射监测装置24联锁后，各联锁设备之间能够实现相互制约。当辐射监测装置24检测到热网循环水中的放射性水平超过预设的安全值时，一方面会发出放射性水平高的信号，放射性水平高的信号通过信号线发送给第一蝶阀17、第二蝶阀18和热网循环水泵6，任一联锁设备接收到该信号后，其他联锁设备也随之作出相应的反应。示例性地，辐射监测装置24将放射性水平高的信号通过信号线发送给热网循环水泵6，控制热网循环水泵6停止运行，由于第一蝶阀17、第二蝶阀18和热网循环水泵6都与与辐射监测装置24联锁，使得第一蝶阀17和第二蝶阀18也会同步关闭，在第一时间阻断潜在放射性物质的扩散；另一方面会发出声光报警信号通知操作人员，操作人员能够接收到报警信号后能够及时监视第一蝶阀17和第二蝶阀18是否关闭，热网循环水泵6是否停止运行，保障将潜在放射性物质隔离在电厂内。

本实用新型实施例提供的压水堆核电机组供热系统解决了压水堆核电机组抽汽供热实施过程中放射性安全和补水除氧的难题，具体包括以下三点：

第一，本系统采用第一表面式换热器5对热网水进行加热，避免了加热蒸汽中的潜在放射性物质进入热网循环水中，保障了热网循环水的放射性安全。

第二，本系统采用第二表面式换热器21和第三表面式换热器22分别进行热网补水除氧和疏水冷却，有效保护了热网循环水管道、减少了能量浪费，同时兼顾了避免潜在放射性物质通过热网补水进行扩散。

第三，本系统在第一表面式换热器5管程出口的热网供水管道15上设置辐射监测装置24，监测热网循环水中的放射性水平，并将第一蝶阀17、第二蝶阀18和热网循环水泵6与之联锁，当发现对外供水中的放射性水平超标时，迅速关闭上述阀门、停运水泵，阻断潜在放射性物质的扩散路径，保障对外供热网循环水放射性安全。

在本实用新型中，应该理解到，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，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。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种压水堆核电机组供热系统，其特征在于，所述系统包括反应堆本体(1)、汽轮机高压缸(2)、汽轮机低压缸(3)、凝汽器(4)、第一表面式换热器(5)、热网循环水泵(6)、第一管道(9)、第二管道(10)、第三管道(11)、热网供水管道(15)、热网回水管道(16)、第一蝶阀(17)和第二蝶阀(18)；

所述反应堆本体(1)与所述汽轮机高压缸(2)连接，所述汽轮机高压缸(2)通过所述第一管道(9)与所述汽轮机低压缸(3)连接，所述汽轮机低压缸(3)与所述凝汽器(4)连接；

所述第一表面式换热器(5)的壳程进口与所述第二管道(10)连接，壳程出口与所述第三管道(11)连接，管程出口与所述热网供水管道(15)连接，管程进口与所述热网回水管道(16)连接；

所述第二管道(10)与所述第一管道(9)连接，所述第二管道(10)上设置有第一蝶阀(17)；

所述第三管道(11)与所述凝汽器(4)连接；

所述热网供水管道(15)与换热站(25)连接，所述热网供水管道(15)上设置有所述第二蝶阀(18)；

所述热网回水管道(16)与所述换热站(25)连接，所述热网回水管道(16)上设置有所述热网循环水泵(6)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括热网补水装置(7)和除氧装置，所述热网补水装置(7)用于对热网循环水进行补充，所述除氧装置一端与所述热网补水装置(7)连接，另一端通过第四管道(14)与热网回水管道(16)连接，所述第四管道(14)上设置有热网补水泵(8)。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述除氧装置包括第二表面式换热器(21)，所述第二表面式换热器(21)的管程进口通过第五管道(12)与所述第二管道(10)连接，管程出口通过第六管道(13)与所述第三管道(11)连接，壳程进口与所述热网补水装置(7)连接，壳程出口与所述第四管道(14)连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述除氧装置还包括第三表面式换热器(22)，所述第三表面式换热器(22)的管程进口与所述第二表面式换热器(21)的管程出口连接，管程出口与所述第六管道(13)连接，壳程进口与所述热网补水装置(7)连接，壳程出口与所述第二表面式换热器(21)的壳程进口连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述除氧装置还包括设置在所述第二表面式换热器(21)的壳侧和管侧的水位控制设备，以及设置在所述壳侧的压力控制设备。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述凝汽器(4)通过第七管道(19)与所述反应堆本体(1)连接，所述第七管道(19)上设有凝结水回水泵(20)。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二管道(10)上设置有调节阀(23)，用于调节所述第二管道(10)中蒸汽的流量和压力。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括设置在所述热网供水管道(15)上的辐射监测装置(24)，用于检测热网循环水中的放射性水平。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述辐射监测装置(24)通过信号线分别与所述第一蝶阀(17)、所述第二蝶阀(18)和所述热网循环水泵(6)连接。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一蝶阀(17)、所述第二蝶阀(18)和所述热网循环水泵(6)均与所述辐射监测装置(24)联锁，所述辐射监测装置(24)发出放射性水平高的信号时，停止运行所述热网循环水泵(6)，同时关闭所述第一蝶阀(17)和所述第二蝶阀(18)。

Images