CN214377691U - 一种气体稳压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气体稳压装置。该气体稳压装置包括与反应堆一回路热管段连通的稳压器、高压气罐、低压气罐、上充管道、下泄管道以及控制阀；稳压器内填充有传热冷却剂、以及稳压气体，高压气罐、低压气罐内填充有稳压气体；稳压器通过上充管道与高压气罐连接，形成充气通路；稳压器通过下泄管道与低压气罐连接，形成排气通路；控制阀设置在上充管道、下泄管道上，供控制充气通路、排气通路的通断；其中，高压气罐内设定压力高于稳压器内设定压力，稳压器内设定压力高于低压气罐内设定压力。本实用新型中，通过取消了稳压器加热器和喷淋管阀的设置，简化了系统配置，且降低了反应堆冷管段发生破口的风险，提高了反应堆的安全可靠性。

Description

一种气体稳压装置

技术领域

本实用新型涉及核电站技术领域，特别涉及一种气体稳压装置。

背景技术

压水堆在正常运行时，必须控制反应堆的运行压力稳定在特定范围内，使得机组处于安全可控状态。压水堆通过稳压器实现压力控制，常规的蒸汽稳压器包括电加热器和喷淋管阀，其压力调节原理为：通过电加热器加热稳压器中的水，水将汽化而使压力增加；用来自一回路冷管段的喷淋水从稳压器上部喷淋，蒸汽将出现部分冷凝，从而压力下降，进而实现升压和降压的调节；但该电加热器和喷淋管阀的设置，使得系统配置复杂；且喷淋管阀与一回路冷管段的连接，存在反应堆冷管段发生破口的风险，影响反应堆的安全可靠性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述常规蒸汽稳压器包括电加热器和喷淋管阀，使得系统配置复杂、存在反应堆冷管段发生破口的风险等缺陷，提供一种气体稳压装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种气体稳压装置，包括与反应堆一回路热管段连通的稳压器,所述稳压器内填充有传热冷却剂、以及稳压气体，所述气体稳压装置还包括高压气罐、低压气罐、上充管道、下泄管道以及控制阀；

所述高压气罐、所述低压气罐内填充有所述稳压气体；所述稳压器通过所述上充管道与所述高压气罐连接，形成充气通路；所述稳压器通过所述下泄管道与所述低压气罐连接，形成排气通路；所述控制阀设置在所述上充管道、所述下泄管道上，供控制所述充气通路、所述排气通路的通断；

其中，所述高压气罐内设定压力高于所述稳压器内设定压力，所述稳压器内设定压力高于所述低压气罐内设定压力。

优选的，所述稳压气体为氮气、氦气或二氧化碳。

优选的，所述稳压器内的所述传热冷却剂、所述稳压气体的初始容量各占所述稳压器总容积的一半；

所述高压气罐的容积与所述稳压器的总容积基本相等，所述低压气罐的容积为所述稳压器的总容积的一半。

优选的，所述气体稳压装置还包括分别设置在所述稳压器、所述高压气罐、所述低压气罐上的压力传感器。

优选的，所述气体稳压装置还包括升压管道、气体压缩机；所述高压气罐与所述低压气罐通过所述升压管道连接，所述气体压缩机设置在所述升压管道上。

优选的，所述气体稳压装置还包括止回阀，所述止回阀设置在所述升压管道上。

优选的，所述气体稳压装置还包括装设有冷却液的水池、快速卸压管道、安全卸压阀；

所述水池设置在反应堆厂房内，所述稳压器通过所述快速卸压管道与所述水池连接，所述安全卸压阀设置在所述快速卸压管道上。

优选的，所述气体稳压装置还包括设置在所述水池侧的所述快速卸压管道末端的喷头，所述喷头位于所述水池内。

优选的，所述稳压器、所述高压气罐、所述低压气罐包括本体以及密封连接在所述本体的两端的上封头、下封头；

所述稳压器的所述下封头连接有波动管管嘴，供通过波动管与所述反应堆一回路热管段连接。

优选的，所述稳压器、所述高压气罐、所述低压气罐是由不锈钢材料制成的罐体，所述上封头、所述下封头与所述本体焊接连接。

实施本实用新型的气体稳压装置，具有以下有益效果：

在反应堆正常运行时，当稳压器内实时压力低于设定压力时，上充管道上的控制阀打开，充气通路导通，高压气罐向稳压器中充气；当稳压器内实时压力高于设定压力时，下泄管道上的控制阀打开，排气通路导通，稳压器向低压气罐中排气，从而实现稳压器中的压力调节；从而通过调节稳压器内压力为设定压力，调节反应堆冷却剂系统的压力稳定在设定压力内。该气体稳压装置取消了加热器和喷淋管阀的设置，简化了系统配置，且降低了反应堆冷管段发生破口的风险，提高了反应堆的安全可靠性。

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是本实用新型的气体稳压装置的结构示意图。

附图中，11.稳压器，12.波动管管嘴，21.高压气罐，22.上充管道，23.上充控制阀，31.低压气罐，32.下泄管道，33.下泄控制阀，41.升压管道，42.气体压缩机，43.止回阀，51.水池，52.快速卸压管道，53.安全卸压阀，54.喷头。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型做进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

图1是本实用新型的气体稳压装置的结构示意图，如图1所示，该气体稳压装置包括稳压器11，稳压器11上连接有波动管管嘴12，该波动管管嘴12通过波动管与反应堆一回路热管段连通；其中，稳压器11内填充有传热冷却剂、以及稳压气体；本实用新型中，通过向稳压器11内充气，或将稳压器11内的稳压气体排出，使得稳压器11内的压力为设定压力；从而通过调节稳压器11内压力来调节反应堆冷却剂系统的压力，使得反应堆冷却剂系统的压力稳定为设定压力，从而使得机组处于安全可控状态。

可以理解地，稳压器11与反应堆一回路热管段连通，稳压器11内的传热冷却剂与一回路中的传热冷却剂连通；当一回路中的传热冷却剂不足时，稳压器11内的传热冷却剂流入一回路中，当一回路中的冷却剂过多时，将一回路中的传热冷却剂挤到稳压器11内，从而实现一回路中的传热冷却剂的调节。

该气体稳压装置还包括高压气罐21、低压气罐31、上充管道22、下泄管道32以及控制阀，该高压气罐21、低压气罐31内填充有稳压气体；其中，高压气罐21内设定压力高于稳压器11内设定压力，稳压器11内设定压力高于低压气罐31内设定压力。具体地，稳压器11通过上充管道22与高压气罐21连接，形成充气通路；稳压器11通过下泄管道32与低压气罐31连接，形成排气通路；控制阀设置在上充管道22、下泄管道32上，供控制充气通路、排气通路的通断。

可以理解地，控制阀包括上充控制阀23、下泄控制阀33，上充控制阀23设置在上充管道22上，用于控制高压气罐21向稳压器11内充气的流量；下泄控制阀33设置在下泄管道32上，用于控制稳压器11向低压气罐31内排气的流量。

其中，高压气罐21内设定压力P1、稳压器11内设定压力P2、低压气罐31内设定压力P3，高压气罐21内设定压力P1高于稳压器11内设定压力P2，稳压器11内设定压力P2高于低压气罐31内设定压力P3；可以理解地，高压气罐21内设定压力P1、稳压器11内设定压力P2、低压气罐31内设定压力P3可为数值、或在误差范围内的区间范围；优选地，高压气罐21内设定压力P1、稳压器11内设定压力P2、低压气罐31内设定压力P3为在误差范围内的区间范围。

稳压器11内压力调节的工作原理为：反应堆正常运行时，当稳压器11内实时压力低于稳压器11内设定压力P2的区间下限值时，触发上充控制阀23打开，充气通路导通，高压气罐21向稳压器11内充气，当稳压器11内实时压力为稳压器11内设定压力P2时，上充控制阀23关闭，充气通路断开。当稳压器11内实时压力高于稳压器11内设定压力P2的区间上限值时，触发下泄控制阀33打开，排气通路导通，稳压器11向低压气罐31内排气，当稳压器11的实时压力为稳压器11内设定压力P2时，下泄控制阀33关闭，排气通路断开。

可以理解地，上充控制阀23、下泄控制阀33的开度由核电站厂房中的控制系统自动控制；具体为，控制系统跟踪稳压器11内的实时压力，并根据稳压器11内实时压力与稳压器11内设定压力P2的差值进行上充控制阀23、下泄控制阀33的开度控制；可以理解地，当两者间的差值减小时，上充控制阀23、下泄控制阀33的开度也逐渐减小，直至稳压器11内实时压力为稳压器11内设定压力P2，上充控制阀23、下泄控制阀33即完全关闭。

该气体稳压装置可应用于水冷堆、高温气冷堆、液态金属冷堆等，因此稳压器11中的传热冷却剂可以为水、气体或液态金属；其中，稳压气体为惰性气体，通过利用惰性气体的可压缩性和填充量来实现稳压器11内压力的调节，优选地，稳压气体可选用氮气、氦气或二氧化碳。

稳压器11内的传热冷却剂、稳压气体分别位于其下部、上部，传热冷却剂、稳压气体的容量比例可根据反应堆的实际需求进行设置；优选地，稳压器11内的传热冷却剂、稳压气体的初始容量各占稳压器11总容积的一半。

其中，高压气罐21的容积大于等于稳压器11的总容积；可以理解地，当稳压器11内的所有传热冷却剂都补充至一回路中，且稳压器11内实时压力低于稳压器11内设定压力P2的区间下限值时，高压气罐21有足够的稳压气体补充至稳压器11中；优选地，高压气罐21的容积等于稳压器11的总容积，其中，两者的大小可略有误差，实现基本相等。

低压气罐31的容积为稳压器11的总容积的一半；可以理解地，当停堆后，将稳压器11内的稳压气体排至低压气罐31中，以实现稳压气体的循环利用；其中，低压气罐31的容积为稳压器11的总容积的一半，使得低压气罐31有足够的空间容纳稳压器11内的稳压气体。

可以理解地，稳压器11的总容积和尺寸与反应堆的功率、总的水装量、运行温度等因素相关，可根据特定反应堆参数进行调整，此为本领域的公知常识，在此不详述。

其中，稳压器11、高压气罐21、低压气罐31都包括本体以及密封连接在本体两端的上封头、下封头，该本体呈圆柱形设置，上封头、下封头呈半球形设置；上充管道22、下泄管道32连接在稳压器11的上封头上，波动管管嘴12连接在稳压器11的下封头上；其中，稳压器11、高压气罐21、低压气罐31是由不锈钢材料制成的罐体，封头、下封头与本体通过焊接连接。

进一步地，气体稳压装置还包括升压管道41、气体压缩机42；具体地，高压气罐21与低压气罐31通过升压管道41连接，气体压缩机42设置在升压管道41上。可以理解地，当高压气罐21内实时压力低于高压气罐21内设定压力P1的区间下限值，或低压气罐31内实时压力高于低压气罐31内设定压力P3的区间上限值时，将触发气体压缩机42运行，实现将低压气罐31中的稳压气体抽走，并经过加压后注入高压气罐21内，直至两气罐内的压力维持在自身设定压力后，气体压缩机42停止运行。

其中，气体稳压装置还包括止回阀43，止回阀43设置在升压管道41上，以防止高压气罐21内的稳压气体通过升压管道41逆回到低压气罐31中。

进一步地，气体稳压装置还包括安全卸压组件，安全泄压组件包括装设有冷却液的水池51、快速卸压管道52、安全卸压阀53；具体地，稳压器11通过快速卸压管道52与水池51连接，安全卸压阀53设置在快速卸压管道52上。

其中，设定稳压器11内超压阈值P4，该稳压器11内超压阈值P4可为数值、或在误差范围内的区间范围。优选地，稳压器11内超压阈值P4为数值。可以理解地，当稳压器11内实时压力高于稳压器11内超压阈值P4时，即稳压器11出现超压工况，此时需要对稳压器11进行快速卸压。具体地，稳压器11内快速卸压的工作原理为：当稳压器11内实时压力高于稳压器11内超压阈值P4时，触发安全卸压阀53打开，稳压器11中高温高压的稳压气体通过快速卸压管道52快速释放到水池51中，并通过与冷却液接触冷却；并且，在该超压工况状态下，稳压器11内的传热冷却剂会发生沸腾，产生的蒸汽通过快速卸压管道52与水池51中的冷却液接触冷凝，从而实现稳压器11的快速卸压。

其中，水池51设置在反应堆厂房内，高温高压的稳压气体在冷却液中冷却后剩余的不可凝结气体最终进入反应堆厂房内部环境，实现稳压器11的快速卸压。

优选地，气体稳压装置还包括喷头54，喷头54设置在水池51侧的快速卸压管道52的末端，且喷头54位于水池51内；可以理解地，稳压器11内高温高压的稳压气体、蒸汽通过快速卸压管道52传输，并通过喷头54喷放至水池51中与冷却液接触冷凝；本实用新型中，通过设置喷头54，增大高温高压的稳压气体、蒸汽与冷却液的接触面积，提高冷凝效率。可以理解地，水池51中的冷却液的液面高于喷头54，以保证接触冷凝效果。

可以理解地，高压气罐21内设定压力P1、稳压器11内设定压力P2、低压气罐31内设定压力P3、稳压器11内超压阈值P4可根据实际反应堆配置进行适当设置，此为本领域的公知常识，在此不详述。

优选地，在反应堆正常运行时，高压气罐21内设定压力P1与稳压器11内设定压力P2、稳压器11内设定压力P2与低压气罐31内设定压力P3之间的压差尽量小，例如压差可设为0.5Mpa，以减小上充控制阀23、下泄控制阀33开启时气锤效应对该两阀门产生的载荷力，从而提高系统的安全可靠性。

本实用新型中，气体稳压装置还包括压力传感器组，其中包括分别设置在稳压器11、高压气罐21、低压气罐31上的压力传感器，以实现相应罐体内的实时压力的测量。可以理解地，核电站厂房中的控制系统分别与气体稳压装置的上充控制阀23、下泄控制阀33、安全卸压阀53、气体压缩机42以及各压力传感器连接，通过根据压力传感器测量得到的实时压力，发送相关信号控制上充控制阀23、下泄控制阀33、安全卸压阀53的打开与关闭，从而实现对稳压器11的压力调节。

本实用新型的气体稳压装置，通过调节稳压器内压力来调节反应堆冷却剂系统的压力，使得反应堆冷却剂系统的压力稳定为设定压力，从而使得机组处于安全可控状态；该气体稳压装置取消了加热器和喷淋管阀的设置，简化了系统配置，且降低了反应堆冷管段发生破口的风险，提高了反应堆的安全可靠性。

可以理解地，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 (10)

1.一种气体稳压装置，包括与反应堆一回路热管段连通的稳压器(11),所述稳压器(11)内填充有传热冷却剂、以及稳压气体，其特征在于，所述气体稳压装置还包括高压气罐(21)、低压气罐(31)、上充管道(22)、下泄管道(32)以及控制阀；

所述高压气罐(21)、所述低压气罐(31)内填充有所述稳压气体；所述稳压器(11)通过所述上充管道(22)与所述高压气罐(21)连接，形成充气通路；所述稳压器(11)通过所述下泄管道(32)与所述低压气罐(31)连接，形成排气通路；所述控制阀设置在所述上充管道(22)、所述下泄管道(32)上，供控制所述充气通路、所述排气通路的通断；

其中，所述高压气罐(21)内设定压力高于所述稳压器(11)内设定压力，所述稳压器(11)内设定压力高于所述低压气罐(31)内设定压力。

2.根据权利要求1所述的气体稳压装置，其特征在于，所述稳压气体为氮气、氦气或二氧化碳。

3.根据权利要求1所述的气体稳压装置，其特征在于，所述稳压器(11)内的所述传热冷却剂、所述稳压气体的初始容量各占所述稳压器(11)总容积的一半；

所述高压气罐(21)的容积与所述稳压器(11)的总容积基本相等，所述低压气罐(31)的容积为所述稳压器(11)的总容积的一半。

4.根据权利要求1所述的气体稳压装置，其特征在于，所述气体稳压装置还包括分别设置在所述稳压器(11)、所述高压气罐(21)、所述低压气罐(31)上的压力传感器。

5.根据权利要求1所述的气体稳压装置，其特征在于，所述气体稳压装置还包括升压管道(41)、气体压缩机(42)；所述高压气罐(21)与所述低压气罐(31)通过所述升压管道(41)连接，所述气体压缩机(42)设置在所述升压管道(41)上。

6.根据权利要求5所述的气体稳压装置，其特征在于，所述气体稳压装置还包括止回阀(43)，所述止回阀(43)设置在所述升压管道(41)上。

7.根据权利要求1所述的气体稳压装置，其特征在于，所述气体稳压装置还包括装设有冷却液的水池(51)、快速卸压管道(52)、安全卸压阀(53)；

所述水池(51)设置在反应堆厂房内，所述稳压器(11)通过所述快速卸压管道(52)与所述水池(51)连接，所述安全卸压阀(53)设置在所述快速卸压管道(52)上。

8.根据权利要求7所述的气体稳压装置，其特征在于，所述气体稳压装置还包括设置在所述水池(51)侧的所述快速卸压管道(52)末端的喷头(54)，所述喷头(54)位于所述水池(51)内。

9.根据权利要求1所述的气体稳压装置，其特征在于，所述稳压器(11)、所述高压气罐(21)、所述低压气罐(31)包括本体以及密封连接在所述本体的两端的上封头、下封头；

所述稳压器(11)的所述下封头连接有波动管管嘴(12)，供通过波动管与所述反应堆一回路热管段连接。

10.根据权利要求9所述的气体稳压装置，其特征在于，所述稳压器(11)、所述高压气罐(21)、所述低压气罐(31)是由不锈钢材料制成的罐体，所述上封头、所述下封头与所述本体焊接连接。

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