CN213339698U - 带有三回路的池式供热堆 - Google Patents

带有三回路的池式供热堆 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种带有三回路的池式供热堆,属于池式供热堆技术领域。它包括反应堆水池、反应堆堆芯、堆芯支承底座、控制棒、控制棒驱动机构、钢丝绳、池顶盖、导向管、导向管支架、上升流路管,还包括第一回路系统、第二回路系统和第三回路系统,反应堆水池的底部固定连接着堆芯支承底座,反应堆堆芯置于堆芯支承底座上,反应堆水池的顶部设有池顶盖,在池顶盖的中央上方布置有控制棒驱动机构;反应堆堆芯的四周出口处连接有四条上升流路管,由这四条上升流路管连接第一回路系统,第一回路系统通过管路和阀门连接于第二回路系统,第二回路系统再通过管路和阀门连接于第三回路系统。本实用新型能够有效的满足城市供热,保护环境,节能减排。

Description

带有三回路的池式供热堆
技术领域
本实用新型涉及一种带有三回路的池式供热堆,属于池式供热堆技术领域。
背景技术
新型的核煤耦合供热系统可以满足北方地区冬季的供暖,而这种新型的核煤耦合供热系统是利用泳池式低温供热堆采用核反应堆作为热源,供热介质为热水,反应堆的热功率要满足需求。现有传统的池式供热堆并没有使加热介质与被加热介质完全隔离,没有将可能带有辐射性的一回路介质与外供的热网循环水有效隔离,有可能使放射性水漏到热网回路中,供热系统的安全性不够高。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足,本实用新型提供了一种带有三回路的池式供热堆,该装置适用于新型的核煤耦合供热系统中,既可满足供热又有效提高了系统的安全性,净化环境,减少污染。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种带有三回路的池式供热堆,包括反应堆水池、反应堆堆芯、堆芯支承底座、控制棒、控制棒驱动机构、钢丝绳、池顶盖、导向管、导向管支架、上升流路管,还包括第一回路系统、第二回路系统和第三回路系统。
圆柱形的反应堆水池的底部中心上固定连接着堆芯支承底座,反应堆堆芯位于反应堆水池的底部,置于堆芯支承底座上,反应堆水池的顶部设有圆形的池顶盖,在池顶盖的中央上方布置有控制棒驱动机构,控制棒驱动机构通过钢丝绳连接并带动控制棒,每组控制棒在反应堆堆芯内的各自导向管中垂直升降,在反应堆水池内由八层导向管支架将导向管固成束,导向管的上端固定于池顶盖上;反应堆堆芯的四周出口处连接有四条上升流路管,并穿出反应堆水池的池壁,由这四条上升流路管连接第一回路系统,第一回路系统通过管路和阀门连接于第二回路系统,第二回路系统再通过管路和阀门连接于第三回路系统,第三回路系统直接与城市一级热网连接。
第一回路系统包括一回路主循环泵和一次换热器,由反应堆堆芯所连接的四条上升流路管分别连接四台相互隔离的一回路主循环泵,每台一回路主循环泵由管路连接着两台一次换热器,各自形成四条环路。
第二回路系统包括二回路循环泵、二回路排水泵、二回路废水泵、二回路补水罐和定压补水机组,第二回路系统分两个环路,每条环路的入口母管连接两台并联的二回路循环泵,在二回路循环泵出口端的分支管上连接着定压补水机组,定压补水机组连接着二回路补水罐;二级管网供水管路的分支管路上连接着二回路废水泵;一次换热器由二级管网回水管路连接着二回路排水泵。
第三回路系统包括二次换热器、三回路循环泵、补水定压装置和除污器,二次换热器连接着三回路循环泵,三回路循环泵连接着除污器,二者之间的分支管上连接补水定压装置。
控制棒驱动机构通过钢丝绳来带动控制棒在导向管中升降,导向管支架将导向管紧固成束,并支撑在池壁上,增强导向管整体的刚性,防止摆动;在工作中,池水由下方进入到反应堆堆芯中,在反应堆堆芯内被加热后沿上升流路管上升,再进入到反应堆水池外的第一回路系统中,经一次换热器换热后,由一回路主循环泵送回反应堆水池内;第一回路系统的功能是在反应堆功率运行时,使一回路水在反应堆水池、反应堆堆芯、一次换热器及一回路主循环泵之间循环,带出反应堆发出的热能,将其传输给二回路水,并维持反应堆水池的水温,第一回路系统在反应堆停运后,还可依靠自然循环驱动力,来导出反应堆堆芯的余热;在反应堆满功率运行时,下部池水由反应堆堆芯下方进入反应堆堆芯,经加热后,水温上升,反应堆堆芯的出口水直接进入到四路上升流路管中,流出反应堆堆芯,流出后,各支路水流均匀缓慢地上升,由池壁穿出反应堆水池,进入四间相互隔离的第一回路系统中,进入第一回路系统的一回路水首先流入一回路主循环泵,经一回路主循环泵增压后分成两路分别进入一次热交换器,经过一次热交换器后,一回路水被二回路水冷却降温,之后两路水再次汇合,并从上部返回反应堆水池,池水向下流到反应堆水池底部后进入反应堆堆芯,循环冷却反应堆。
第二回路系统为一独立的密闭中间循环回路,其压力高于第一回路系统的压力,把正常运行时反应堆产生的热量从第一回路系统传递到第三回路系统,将第一回路系统和第三回路系统隔离,在一次换热器或二次换热器破裂时,防止第一回路系统放射性水进入第三回路系统造成放射性水进入热网,并防止第三回路系统的回路水进入第一回路系统影响第一回路系统及反应堆水池的水质,并由二级管网供水管路的分支管路上所设置的二回路废水泵排出。一次换热器低温侧出口水送入两台并联的二回路循环泵,经泵升压后的二回路循环水经二级管网供水管路送到二次换热器,由支管分别进入二次换热器,降温后的水汇入母管由二级管网回水管路回到第一回路系统,再由母管分出支管通过二回路排水泵回到一次换热器的低温侧入口;在此过程中,一部分水会损失掉,系统循环量就会不够,会产生其他的负面效应,定压补水机组和二回路补水罐将软换水打入系统以补充系统运行损失的水量。
第三回路系统直接与城市热网连接,将反应堆水池产生的热量经管网输送到城市的各个供热站与二级热网进行交换,经换热后,二级热网直接将热量输送到热用户,从而满足城市供暖的需要;第三回路系统的基本功能是通过三回路循环泵为热网循环水提供动力,经二次换热器加热后,将热网循环水送至城市区域热用户,供热回路热量来自核反应堆产生的热量,经封闭的第二回路系统传给第三回路系统,三回路循环泵对返回的热网回水进行加压,补水定压装置将软换水打入系统以补充系统运行损失的水量,并通过变频调速保持系统压力的稳定,确保热网循环水能克服管网供、回水管线阻力损失、热网循环水系统内设备阻力及换热站内换热设备阻力损失等;热网回水经过除污器除污后进入三回路循环泵,经水泵升压后汇集于出口母管,混流后的循环水进入二次换热器与第二回路系统进行热交换后水温提升,经过供热长输管线进入与城市一级网相连接的供水母管将热量传递至城市热用户的二级供热站,供水在城市二级供热站加热二级网的循环水后,再经供热长输管线返回核供热厂。
本实用新型的有益效果是:本实用新型设计合理,安全实用,能够满足城市供暖用热的需要,提高了供热系统的安全性,池式供热堆供热系统采用了三回路设计,各回路间均实现物理隔离,并专设中间隔离回路有效确保放射性物质至热用户的隔离,供热安全性有保证,利用清洁、安全、高效的核能实现向用户供热,能源利用率高,能有效的解决城市能源供应紧张,缓解运输紧张,减少传统化石能源燃烧造成的环境污染,净化环境。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的反应堆水池总体结构示意图。
图2是本实用新型的第一回路系统的流程图。
图3是本实用新型的第二回路系统的流程图。
图4是本实用新型的第三回路系统的流程图。
图5是本实用新型的回路系统示意图。
图中标号:
1、反应堆水池, 2、反应堆堆芯, 3、堆芯支承底座, 4、控制棒, 5、控制棒驱动机构, 6、钢丝绳,7、池顶盖, 8、导向管, 9、导向管支架,10、上升流路管, 11、第一回路系统,12、第二回路系统, 13、第三回路系统, 14、一回路主循环泵, 15、一次换热器, 16、二回路循环泵, 17、二回路排水泵, 18、二回路废水泵, 19、二回路补水罐, 20、定压补水机组,21、二次换热器, 22、三回路循环泵, 23、补水定压装置, 24、除污器, 25、二级管网供水管路, 26、二级管网回水管路, 27、二级供热站, 28、热用户。
具体实施方式
如图1—5所示,一种带有三回路的池式供热堆,包括反应堆水池1、反应堆堆芯2、堆芯支承底座3、控制棒4、控制棒驱动机构5、钢丝绳6、池顶盖7、导向管8、导向管支架9、上升流路管10,还包括第一回路系统11、第二回路系统12和第三回路系统13,圆柱形的反应堆水池1的底部中心上固定连接着堆芯支承底座3,反应堆堆芯2位于反应堆水池1的底部,置于堆芯支承底座3上,反应堆水池1的顶部设有圆形的池顶盖7,在池顶盖7的中央上方布置有控制棒驱动机构5,控制棒驱动机构5通过钢丝绳6连接并带动控制棒4,每组控制棒4在反应堆堆芯2内的各自导向管8中垂直升降,在反应堆水池1内由八层导向管支架9将导向管8固成束,导向管8的上端固定于池顶盖7上;反应堆堆芯2的四周出口处连接有四条上升流路管10,并穿出反应堆水池1的池壁,由这四条上升流路管10连接第一回路系统11,第一回路系统11通过管路和阀门连接于第二回路系统12,第二回路系统12再通过管路和阀门连接于第三回路系统13,第三回路系统13直接与城市一级热网连接。
第一回路系统11包括一回路主循环泵14和一次换热器15,由反应堆堆芯2所连接的四条上升流路管10分别连接四台相互隔离的一回路主循环泵14,每台一回路主循环泵14由管路连接着两台一次换热器15,各自形成四条环路。
第二回路系统12包括二回路循环泵16、二回路排水泵17、二回路废水泵18、二回路补水罐19和定压补水机组20,第二回路系统12分两个环路,每条环路的入口母管连接两台并联的二回路循环泵16,在二回路循环泵16出口端的分支管上连接着定压补水机组20,定压补水机组20连接着二回路补水罐19;二级管网供水管路25的分支管路上连接着二回路废水泵18;一次换热器15由二级管网回水管路26连接着二回路排水泵17。
第三回路系统13包括二次换热器21、三回路循环泵22、补水定压装置23和除污器24,二次换热器21连接着三回路循环泵22,三回路循环泵22连接着除污器24,二者之间的分支管上连接补水定压装置23。
控制棒驱动机构5通过钢丝绳6来带动控制棒4在导向管8中升降,导向管支架9将导向管8紧固成束,并支撑在池壁上,增强导向管8整体的刚性,防止摆动;在工作中,池水由下方进入到反应堆堆芯2中,在反应堆堆芯2内被加热后沿上升流路管10上升,再进入到反应堆水池1外的第一回路系统11中,经一次换热器15换热后,由一回路主循环泵14送回反应堆水池1内;第一回路系统11的功能是在反应堆功率运行时,使一回路水在反应堆水池1、反应堆堆芯2、一次换热器15及一回路主循环泵14之间循环,带出反应堆发出的热能,将其传输给二回路水,并维持反应堆水池1的水温,第一回路系统11在反应堆停运后,还可依靠自然循环驱动力,来导出反应堆堆芯2的余热;在反应堆满功率运行时,下部池水由反应堆堆芯2下方进入反应堆堆芯2,经加热后,水温上升,反应堆堆芯2的出口水直接进入到四路上升流路管10中,流出反应堆堆芯2,流出后,各支路水流均匀缓慢地上升,由池壁穿出反应堆水池1,进入四间相互隔离的第一回路系统11中,进入第一回路系统11的一回路水首先流入一回路主循环泵14,经一回路主循环泵14增压后分成两路分别进入一次热交换器15,经过一次热交换器15后,一回路水被二回路水冷却降温,之后两路水再次汇合,并从上部返回反应堆水池1,池水向下流到反应堆水池1底部后进入反应堆堆芯2,循环冷却反应堆。
第二回路系统12为一独立的密闭中间循环回路,其压力高于第一回路系统11的压力,把正常运行时反应堆产生的热量从第一回路系统11传递到第三回路系统13,将第一回路系统11和第三回路系统13隔离,在一次换热器15或二次换热器21破裂时,防止第一回路系统11放射性水进入第三回路系统13造成放射性水进入热网,并防止第三回路系统13的回路水进入第一回路系统11影响第一回路系统11及反应堆水池1的水质,并由二级管网供水管路25的分支管路上所设置的二回路废水泵18排出。一次换热器15低温侧出口水送入两台并联的二回路循环泵16,经泵升压后的二回路循环水经二级管网供水管路25送到二次换热器21,由支管分别进入二次换热器21,降温后的水汇入母管由二级管网回水管路26回到第一回路系统11,再由母管分出支管通过二回路排水泵17回到一次换热器15的低温侧入口;在此过程中,一部分水会损失掉,系统循环量就会不够,会产生其他的负面效应,定压补水机组20和二回路补水罐19将软换水打入系统以补充系统运行损失的水量。
第三回路系统13直接与城市热网连接,将反应堆水池1产生的热量经管网输送到城市的各个二级供热站27与二级热网进行交换,经换热后,二级热网直接将热量输送到热用户28,从而满足城市供暖的需要;第三回路系统13的基本功能是通过三回路循环泵22为热网循环水提供动力,经二次换热器21加热后,将热网循环水送至城市区域热用户28,供热回路热量来自核反应堆产生的热量,经封闭的第二回路系统12传给第三回路系统13,三回路循环泵22对返回的热网回水进行加压,补水定压装置23将软换水打入系统以补充系统运行损失的水量,并通过变频调速保持系统压力的稳定,确保热网循环水能克服管网供、回水管线阻力损失、热网循环水系统内设备阻力及换热站内换热设备阻力损失等;热网回水经过除污器24除污后进入三回路循环泵22,经水泵升压后汇集于出口母管,混流后的循环水进入二次换热器21与第二回路系统12进行热交换后水温提升,经过供热长输管线进入与城市一级网相连接的供水母管将热量传递至城市热用户28的二级供热站27,供水在城市二级供热站27加热二级网的循环水后,再经供热长输管线返回核供热厂。

Claims (4)

1.一种带有三回路的池式供热堆,包括反应堆水池(1)、反应堆堆芯(2)、堆芯支承底座(3)、控制棒(4)、控制棒驱动机构(5)、钢丝绳(6)、池顶盖(7)、导向管(8)、导向管支架(9)、上升流路管(10),其特征在于:还包括第一回路系统(11)、第二回路系统(12)和第三回路系统(13),圆柱形的反应堆水池(1)的底部中心上固定连接着堆芯支承底座(3),反应堆堆芯(2)位于反应堆水池(1)的底部,置于堆芯支承底座(3)上,反应堆水池(1)的顶部设有圆形的池顶盖(7),在池顶盖(7)的中央上方布置有控制棒驱动机构(5),控制棒驱动机构(5)通过钢丝绳(6)连接并带动控制棒(4),每组控制棒(4)在反应堆堆芯(2)内的各自导向管(8)中垂直升降,在反应堆水池(1)内由八层导向管支架(9)将导向管(8)固成束,导向管(8)的上端固定于池顶盖(7)上;反应堆堆芯(2)的四周出口处连接有四条上升流路管(10),并穿出反应堆水池(1)的池壁,由这四条上升流路管(10)连接第一回路系统(11),第一回路系统(11)通过管路和阀门连接于第二回路系统(12),第二回路系统(12)再通过管路和阀门连接于第三回路系统(13),第三回路系统(13)直接与城市一级热网连接。
2.根据权利要求1所述的一种带有三回路的池式供热堆,其特征在于:所述第一回路系统(11)包括一回路主循环泵(14)和一次换热器(15),由反应堆堆芯(2)所连接的四条上升流路管(10)分别连接四台相互隔离的一回路主循环泵(14),每台一回路主循环泵(14)由管路连接着两台一次换热器(15),各自形成四条环路。
3.根据权利要求1所述的一种带有三回路的池式供热堆,其特征在于:所述第二回路系统(12)包括二回路循环泵(16)、二回路排水泵(17)、二回路废水泵(18)、二回路补水罐(19)和定压补水机组(20),第二回路系统(12)分两个环路,每条环路的入口母管连接两台并联的二回路循环泵(16),在二回路循环泵(16)出口端的分支管上连接着定压补水机组(20),定压补水机组(20)连接着二回路补水罐(19);二级管网供水管路(25)的分支管路上连接着二回路废水泵(18);一次换热器(15)由二级管网回水管路(26)连接着二回路排水泵(17)。
4.根据权利要求1所述的一种带有三回路的池式供热堆,其特征在于:所述第三回路系统(13)包括二次换热器(21)、三回路循环泵(22)、补水定压装置(23)和除污器(24),二次换热器(21)连接着三回路循环泵(22),三回路循环泵(22)连接着除污器(24),二者之间的分支管上连接补水定压装置(23)。
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