CN213601630U - 一种高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统 - Google Patents
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Abstract
一种高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统，包括水冷壁，所述水冷壁的输出端连接热水联箱，热水联箱输出端通过热水管分为两路；第一路通过管道连接供暖用户，所述管道上设置有用于提供动力的循环泵，供暖用户的输出端通过冷水管连接冷水联箱，冷水联箱连接水冷壁的输入端，形成闭合循环；第二路通过管道连接空冷塔中设置的空冷器，所述空冷器输出端通过冷水管连接冷水联箱，冷水联箱连接水冷壁的输入端，形成闭合循环。本实用新型设计合理，对高温气冷堆核电站堆芯余热进行了有效利用，提高了能量利用效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及核电站余热排出系统技术领域，特别涉及一种高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统。
背景技术
核电厂反应堆正常运行时，其堆芯核反应产生的能量主要由反应堆冷却剂系统载出，并通过蒸汽发生器的二次回路传热导出。而反应堆停堆后，由于堆芯内的剩余裂变和裂变产物的衰变，产生的剩余发热在相当长的一段时间里还十分可观，因此，需要通过专门设置的安全级余热排出系统将其载出至最终热阱。
现有高温气冷堆核电站余热排出系统采用非能动设计思想，通过自然循环方式将堆芯余热排至最终热阱。系统功能主要包括两个方面：(1)反应堆正常运行期间执行反应堆舱室冷却功能，和屏冷系统一起保证堆舱混凝土温度低于规定限值；(2)事故条件下将反应堆的剩余发热载出堆舱并输送至最终热阱，保证堆内构件、反应堆压力容器和堆舱混凝土温度低于规定限值。
现有高温气冷堆核电站余热排出系统组成如图1所示，堆芯余热的传递过程如下：事故工况下，假设主传热系统失效，反应堆剩余发热通过导热、对流、辐射等自然机制从堆芯经反射层石墨、碳砖、堆芯壳传至压力容器；由于压力容器壁面和水冷壁壁面之间存在较大的温度差，反应堆余热主要通过二者之间的辐射换热散出，同时舱室内空气的自然对流也会增强压力容器和水冷壁之间的传热；热量传至水冷壁后加热水冷管中的冷却水，使其形成自然循环并向上流至空气冷却器的空冷管，在流经空冷管时和管外的空气进行热交换，被冷却后再由堆舱底部重新进入水冷管；冷空气从空冷塔底部进入，在空冷管外侧被加热后形成自然循环，向上流出空冷塔，将热量传至最终热阱大气。系统在反应堆正常运行时执行舱室冷却功能，和屏冷水系统一起保证堆舱混凝土温度低于规定限值。
正常运行工况下，通过余热排出系统载出的堆芯余热可达500KW/堆，这部分热量全部排至最终热阱大气，降低了能源利用效率。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统，具有设计合理，对高温气冷堆核电站堆芯余热进行了有效利用，提高了能量利用效率的特点。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统，包括水冷壁1，所述水冷壁1的输出端连接热水联箱2，热水联箱2输出端通过热水管4分为两路；
第一路通过管道连接供暖用户18，所述管道上设置有用于提供动力的循环泵15，供暖用户18的输出端通过冷水管二19连接冷水联箱3，冷水联箱3连接水冷壁1的输入端，形成闭合循环；
第二路通过管道连接空冷塔8中设置的空冷器7，所述空冷器7输出端通过冷水管一5连接冷水联箱3，冷水联箱3连接水冷壁1的输入端，形成闭合循环。
所述第一路管道上设置有手动截止阀一11和电动截止阀一12，位于手动截止阀一11和电动截止阀一12和循环泵15之间设置有温度传感器13和电磁流量计14，位于循环泵15与供暖用户18之间设置有手动闸阀16，手动闸阀16的开度用于调节循环泵15出口流量所述第二路管道上设置有手动截止阀二9和电动截止阀二10。
一种高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统的运行方法，包括以下步骤；
冬季反应堆正常运行工况：
手动截止阀一11和电动截止阀一12打开，手动截止阀二9和电动截止阀二10关闭，此时堆芯余热再利用流程支路处于工作模式，原有堆芯余热非能动载出流程支路处于停运模式，水冷壁1通过辐射换热吸收反应堆余热，热量传至水冷壁1后加热冷却水管中的冷却水；冷却水在循环泵14的驱动下经过热水联箱2、热水管4输送至供暖用户18，通过供暖用户18中设置的采暖设施将热量传递至周围环境，被冷却后的冷却水经过冷水管二19、冷水联箱3回流至水冷壁1，形成闭合循环；
反应堆事故工况及非冬季正常运行工况：
手动截止阀二9和电动截止阀二10打开，手动截止阀一11和电动截止阀一12关闭，此时原有堆芯余热非能动载出流程支路处于工作模式，堆芯余热再利用流程支路处于停运模式，水冷壁1通过辐射换热吸收反应堆余热，热量传至水冷壁1后加热冷却水管中的冷却水，使其形成自然循环并经过热水联箱2、热水管4向上流至空冷塔8中的空冷器7；在流经空冷器7时和空冷塔8中的空气进行热交换，冷空气从空冷塔8底部进入，在空冷器7中空冷管外侧被加热后形成自然循环，向上流出空冷塔8，将热量传至最终热阱大气；被冷却后的冷却水经冷水管5、冷水联箱3回流至水冷壁1，形成闭合循环。
本实用新型的有益效果：
与现有高温气冷堆核电站余热排出系统相比，本实用新型高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统在原有系统流程基础上增设了堆芯余热再利用流程支路，在冬季反应堆正常运行工况下，通过该支路将高温气冷堆核电站堆芯余热载出至供暖用户，实现了堆芯余热的再利用，提高了能量利用效率。同时，可以通过电动截止阀开关快速实现堆芯余热再利用流程支路与原有堆芯余热非能动载出流程支路的运行切换，在事故工况或堆芯余热再利用流程支路发生泄漏等情况下，可以快速切换至原有堆芯余热非能动载出流程支路继续工作，保证本实用新型高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统在反应堆正常运行期间及事故条件下均可用。
附图说明
图1为现有高温气冷堆核电站余热排出系统流程示意图。
图2为本实用新型堆芯余热再利用余热排出系统流程示意图。
1、水冷壁；2、热水联箱；3、冷水联箱；4、热水管；5、冷水管；6、膨胀水箱；7、空冷器；8、空冷塔；9、手动截止阀；10、电动截止阀；11、手动截止阀；12、电动截止阀；13、温度传感器；14、电磁流量计；15、循环泵；16、手动闸阀；17、温度传感器；18、供暖用户，19、冷水管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图2所示，本实用新型中堆芯余热再利用流程支路与原有堆芯余热非能动载出流程支路形成并联关系，两条支路通过电动截止阀二10与电动截止阀一12的开关实现运行切换。
本实用新型中堆芯余热再利用流程支路中电动截止阀二10及上游手动截止阀二9均为安全3级、抗震I类设备，且电动截止阀9可以进行远程操控，从而快速实现增设的堆芯余热再利用流程支路与原有堆芯余热非能动载出流程支路的运行切换。在事故工况或堆芯余热再利用流程支路发生泄漏等情况下，可以快速切换至原有堆芯余热非能动载出流程支路继续工作，保证本实用新型高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统在反应堆正常运行期间及事故条件下均可用。
本实用新型高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统包括冬季反应堆正常运行工况、反应堆事故工况及非冬季正常运行工况两种运行模式。具体描述如下：
冬季反应堆正常运行工况：
手动截止阀一11和电动截止阀一12打开，手动截止阀二9和电动截止阀二10关闭，此时堆芯余热再利用流程支路处于工作模式，原有堆芯余热非能动载出流程支路处于停运模式。水冷壁1通过辐射换热吸收反应堆余热，热量传至水冷壁1后加热冷却水管中的冷却水；冷却水在循环泵14的驱动下经过热水联箱2、热水管4输送至供暖用户18，通过供暖用户18中设置的采暖设施将热量传递至周围环境，被冷却后的冷却水经过冷水管5、冷水联箱3回流至水冷壁1，形成闭合循环。
反应堆事故工况及非冬季正常运行工况：手动截止阀二9和电动截止阀二10打开，手动截止阀一11和电动截止阀一12关闭，此时原有堆芯余热非能动载出流程支路处于工作模式，堆芯余热再利用流程支路处于停运模式。水冷壁1通过辐射换热吸收反应堆余热，热量传至水冷壁1后加热冷却水管中的冷却水，使其形成自然循环并经过热水联箱2、热水管4向上流至空冷塔8中的空冷器7；在流经空冷器7时和空冷塔8中的空气进行热交换，冷空气从空冷塔8底部进入，在空冷器7中空冷管外侧被加热后形成自然循环，向上流出空冷塔8，将热量传至最终热阱大气；被冷却后的冷却水经冷水管5、冷水联箱3回流至水冷壁1，形成闭合循环。
冬季反应堆正常运行工况时，依据高温气冷堆核电站余热排出系统在正常运行工况下的最大载热功率500KW/堆,以及市政供暖“一般每平方采暖功率100～120W/m2”相关要求,对堆芯余热再利用流程支路中供暖用户数量进行了合理设置。本实用新型系统中的供暖用户优先选择核电厂厂区内需要供暖的BOP子项，以最大限度节约成本并降低输送过程中的热量损失，供暖系统优先采用暖气热交换器。
堆芯余热再利用流程支路循环泵出口设置有温度传感器13、电磁流量计14、手动闸阀16和温度传感器17，通过手动闸阀16的开度可以调节循环泵出口流量，并经过上述计算设置的合理供暖用户数量，以保证系统处于堆芯余热再利用流程支路工作模式时，水冷壁出口水温低于95℃，水冷壁出口流量不低于1.5kg/s，满足高温气冷堆核电站余热排出系统运行准则，同时供暖用户入口水温(温度传感器17)不低于80℃，满足市政小区供暖进水温度要求。
Claims (3)
1.一种高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统，其特征在于，包括水冷壁(1)，所述水冷壁(1)的输出端连接热水联箱(2)，热水联箱(2)输出端通过热水管(4)分为两路；
第一路通过管道连接供暖用户(18)，所述管道上设置有用于提供动力的循环泵(15)，供暖用户(18)的输出端通过冷水管二(19)连接冷水联箱(3)，冷水联箱(3)连接水冷壁(1)的输入端，形成闭合循环；
第二路通过管道连接空冷塔(8)中设置的空冷器(7)，所述空冷器(7)输出端通过冷水管(5)连接冷水联箱(3)，冷水联箱(3)连接水冷壁(1)的输入端，形成闭合循环。
2.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统，其特征在于，所述第一路管道上设置有手动截止阀一(11)和电动截止阀一(12)，位于手动截止阀一(11)和电动截止阀一(12)和循环泵(15)之间设置有温度传感器(13)和电磁流量计(14)，位于循环泵(15)与供暖用户(18)之间设置有手动闸阀(16)，手动闸阀(16)的开度用于调节循环泵(15)出口流量。
3.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统，其特征在于，所述第二路管道上设置有手动截止阀二(9)和电动截止阀二(10)。
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| CN202022735013.7U CN213601630U (zh) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | 一种高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统 |
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| CN202022735013.7U CN213601630U (zh) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | 一种高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统 |
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| CN202022735013.7U Active CN213601630U (zh) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | 一种高温气冷堆核电站堆芯余热再利用余热排出系统 |
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| CN (1) | CN213601630U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114300164A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-04-08 | 华能核能技术研究院有限公司 | 一种高温气冷堆堆芯余热导出系统及方法 |
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2020
- 2020-11-24 CN CN202022735013.7U patent/CN213601630U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114300164A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-04-08 | 华能核能技术研究院有限公司 | 一种高温气冷堆堆芯余热导出系统及方法 |
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