一种600MW级多模块高温堆启停堆系统的制作方法

一种600mw级多模块高温堆启停堆系统
技术领域
1.本实用新型涉及启停堆技术领域，特别涉及一种600mw级多模块高温堆启停堆系统。


背景技术：

2.高温气冷堆核岛采用模块化设计，每个核岛模块对应的发电功率是100mw等级，因此200mw示范堆有2个反应堆模块，为了提高发电效率，降低单位功率机组造价，需要发展6模块的600mw等级高温堆技术。
3.由于核岛蒸汽发生器定压启动，因此在核岛启动或停机过程中，蒸汽发生器出口主蒸汽压力需恒定为额定运行值,流量为36kg/s，介质温度从150℃至571℃，经历过冷、饱和、过热状态。在启停堆阶段为了防止汽轮机进水，并且尽可能回收工质，需在常规岛二回路侧设置启停堆系统，即建立主汽大旁路，在启动或停堆的过冷水、饱和水、饱和汽阶段将介质回收。
4.原200mw示范堆每个堆分别对应设置一套独立启停堆系统，包含进口调节阀、启停堆汽水分离器、排汽及疏水管道和阀门，汽水分离器冷却和保温管道等，系统较为复杂。
5.600mw示范堆如采用原200mw示范堆单堆配置一套独立启停堆系统的配置，6堆需要配置6套或3套启停堆汽水分离器，其主要缺点如下：
6.(1)6堆需要配置6套启停堆汽水分离器，相关快速冷却和保温系统，系统复杂，工程造价较高，占地面积大。
7.(2)在单堆正常运行时对应的汽水分离器需要保温热备用，在停堆时需要快速冷却，以便匹配堆启动时温度，运行流程较为复杂。
8.(3)主蒸汽旁路阀从主蒸汽母管引出，参与启停堆过热初期阶段的介质排放和压力控制，叠加原有的事故工况主汽排放功能，主汽旁路阀工况较多，且控制较为复杂。


技术实现要素：

9.本实用新型解决了相关技术中600mw示范堆需要配备多个汽水分离器，系统复杂，工程造价较高，占地面积大，运行流程复杂，主汽旁路阀工况较多，且控制较为复杂的问题，提出一种600mw级多模块高温堆启停堆系统，设置共用的启停堆扩容器，减少汽水分离器的个数；在凝汽器边上设置启停堆扩容器，由于其压力较低，壁厚较薄，不需要专设冷却或保温系统，系统简单，占地面积小；旁路调节阀单堆设置，从主蒸汽管道引出，控制逻辑较为简单明确。
10.为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种600mw级多模块高温堆启停堆系统，包括多个蒸汽发生器、汽轮机、凝汽器和启停堆扩容器，各所述蒸汽发生器分别通过主蒸汽管道连接至主蒸汽母管后分两路进入汽轮机；各所述蒸汽发生器的主蒸汽管道上引出启停堆管道连接至启停堆扩容器；各所述蒸汽发生器在引出启停堆管道后又引出主蒸汽旁路管道连接至凝汽器，各所述主蒸汽旁路管道上均设置有旁路调节
阀。
11.作为优选方案，所述蒸汽发生器有6个，分别为第一蒸汽发生器、第二蒸汽发生器，第三蒸汽发生器、第四蒸汽发生器、第五蒸汽发生器和第六蒸汽发生器。
12.作为优选方案，所述启停堆管道与主蒸汽旁路管道之间的各主蒸汽管道上均设置有第一隔离阀，所述主蒸汽旁路管道与主蒸汽母管之间的各主蒸汽管道上均设置有第二隔离阀。
13.作为优选方案，两所述主蒸汽母管上设置有第三隔离阀和主汽阀。
14.作为优选方案，各所述启停堆管道上均设置有第四隔离阀和启停堆调节阀。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.1)启停堆采用共用的扩容器形式，降低启停堆系统的复杂性；
17.2)启动停堆更灵活，一次可以承受多个堆的启停工况，相互之间不受影响；
18.3)由于降低了启停堆扩容器的压力，其壁厚减小，对温度变化的适应性增强，不需要专设冷却和保温系统，启停堆系统配置运行更为简单；
19.4)在凝汽器边上设置启停堆扩容器，由于压力较低，壁厚较薄，且利用排气及疏水管道同凝汽器相连，不需要专设冷却或保温系统，系统简单，占地面积小；
20.5)旁路调节阀单堆设置，旁路调节阀控制较为明确简单；
21.6)介质管路切换点在启停堆调阀前切换，避免了阀后管道的布置问题；
22.7)取消汽水分离器，直接用蒸汽发生器出口介质冲转，系统更为简单。
附图说明
23.图1是本实用新型的整体结构示意图。
24.图中：
25.101、第一蒸汽发生器，102、第二蒸汽发生器，103、第三蒸汽发生器，104、第四蒸汽发生器，105、第五蒸汽发生器，106、第六蒸汽发生器，11、主蒸汽管道，111、第一隔离阀，112、第二隔离阀，12、主蒸汽母管，121、第三隔离阀，122、主汽阀，13、启停堆管道， 131、第四隔离阀，132、启停堆调节阀，14、主蒸汽旁路管道，141、旁路调节阀，2、汽轮机，3、凝汽器，4、启停堆扩容器。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
28.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表
达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
30.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
31.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
32.如图1所示，一种600mw级多模块高温堆启停堆系统，包括多个蒸汽发生器、汽轮机2、凝汽器3和启停堆扩容器4，各蒸汽发生器分别通过主蒸汽管道11连接至主蒸汽母管12后分两路进入汽轮机 2；各蒸汽发生器的主蒸汽管道11上引出启停堆管道13连接至启停堆扩容器4；各蒸汽发生器在引出启停堆管道13后又引出主蒸汽旁路管道14连接至凝汽器3，各主蒸汽旁路管道14上均设置有旁路调节阀141。
33.在一个实施例中，蒸汽发生器有6个，分别为第一蒸汽发生器 101、第二蒸汽发生器102，第三蒸汽发生器103、第四蒸汽发生器 104、第五蒸汽发生器105和第六蒸汽发生器105。
34.在一个实施例中，启停堆管道13与主蒸汽旁路管道14之间的各主蒸汽管道11上均设置有第一隔离阀111，主蒸汽旁路管道14与主蒸汽母管12之间的各主蒸汽管道11上均设置有第二隔离阀112。
35.在一个实施例中，两主蒸汽母管12上设置有第三隔离阀121和主汽阀122。
36.在一个实施例中，各启停堆管道13上均设置有第四隔离阀131 和启停堆调节阀132。
37.本实用新型中取消启停堆汽水分离器，启动阶段前期的过冷水、饱和水和饱和汽
等经过主蒸汽管道11引出的启停堆管道13进入凝汽器3旁的启停堆扩容器4。
38.同时，本实用新型中为了解决启停堆扩容器4入口调阀管道后的振动等问题，启停堆调节阀132应尽量靠近启停堆扩容器4布置，阀后由于压力较低，因此相应管径较大，阀后管道如设置切换管道，布置较为困难，因此介质切换点调整至启停堆调节阀132前，启停堆调节阀132后不设置切换管道。
39.对于第一个堆启动冲转过程中，取消汽水分离器，待蒸汽发生器出口介质温度满足冲转温度要求时，可直接用于冲转汽轮机2，从而进一步降低系统的复杂性，简化运行流程及投资。
40.由于本工程有6个反应堆，启停堆工况相对更为复杂，本说明仅对主要工况进行说明分析。启停堆工况中的启动工况主要有：顺序正常冷启动、停堆温启动、不停堆热启动。停机工况主要有：事故停堆、顺序正常停堆。正常停堆过程是启动过程的逆过程，而温态和热态的启动过程基本同冷态启动类似，只是冲转并入是的蒸汽介质温度根据汽轮机2温度不同而不同。在事故停堆工况中，启停堆主要功能是接受给蒸汽发生器冷却后的介质，蒸汽发生器的蒸汽冷却功能移至辅助蒸汽系统。综上，本实用新型中主要对第一个堆正常启动冲转汽轮机2工况和后续堆启动两个启动工况进行分析。
41.综上，以蒸汽发生器出口额定压力为13.9mpa的6模块高温堆为例，将本实用新型详细说明如下，系统示意图参见附图1：
42.(1)启动工况1(第一个堆启动冲转工况)：
43.在启动过冷阶段和饱和阶段(蒸汽发生器出口压力为13.9mpa(a)，蒸汽发生器出口温度从150℃至336.1℃，介质为水、饱和后介质逐渐从水变为饱和汽，流量为36kg/s)，蒸汽发生器出口主蒸汽管道11 至主蒸汽母管12的两个第三隔离阀121处于关闭状态，介质从蒸汽发生器出口沿主蒸汽管道11经对应的第四隔离阀131、启停堆调节阀132，进入启停堆扩容器4。
44.在过热阶段一(蒸汽发生器出口压力为13.9mpa(a)，蒸汽发生器出口温度为336.1℃至355℃，介质逐渐从饱和汽变为过热汽，流量为36kg/s)，蒸汽发生器出口主蒸汽管道11上至主蒸汽母管12的两个第三隔离阀121处于关闭状态，介质从蒸汽发生器出口沿主蒸汽管道11经对应的第四隔离阀131、启停堆调节阀132，进入启停堆扩容器4。
45.在过热阶段二(蒸汽发生器出口压力为13.9mpa(a)，蒸汽发生器出口温度停留在355℃，介质为过热蒸汽)，此时逐渐开启对应主蒸汽管道11上的第一隔离阀111，使主蒸汽一部分沿主蒸汽管道11经旁路调节阀141进入凝汽器3，另外一部分仍从启停堆调节阀132进入启停堆扩容器4。在此过程中，旁路调节阀141和启停堆调节阀132 共同调节蒸汽发生器出口主蒸汽压力为13.9mpa(a)，同时启停堆调节阀132开度逐渐降低，旁路调节阀141开度逐渐增加，直至启停堆调节阀132关闭，由旁路调节阀141单独控制蒸汽发生器出口主蒸汽压力为13.9mpa(a)，同时关闭第四隔离阀131。
46.在过热阶段三(蒸汽发生器出口压力为13.9mpa(a)，蒸汽发生器出口温度从355℃至400℃，介质为过热蒸汽且温度不断升高，流量为36kg/s)，此时各个隔离阀仍保持原开闭状态，仍由对应旁路调节阀141单独控制对应蒸汽发生器出口主蒸汽压力为13.9mpa(a)。
47.在过热阶段四(蒸汽发生器出口压力为13.9mpa(a)，蒸汽发生器出口温度稳定在400℃，介质为过热蒸汽，流量为36kg/s)，当汽轮机2具备冲转条件后，开始冲转，此时逐渐
开启主蒸汽管道11上的第二隔离阀112，使主蒸汽一部分沿主蒸汽管道11并入主蒸汽母管 12，经主汽阀122进入汽轮机2，另外一部分仍沿对应主蒸汽旁路管道14经对应的旁路调节阀141进入凝汽器3，在此过程中由旁路调节阀141和主汽阀122共同调节蒸汽发生器出口压力为13.9mpa(a)，并且主汽阀122开度逐渐增加，旁路调节阀141开度逐渐减小直至关闭，此时汽轮机进气量为36kg/s，随后蒸汽发生器出口压力转为主汽阀122调节。
48.在过热阶段五(蒸汽发生器出口压力为13.9mpa(a)，蒸汽发生器出口温度从400℃至571℃，介质为过热蒸汽，流量为36kg/s)，此时仍由主汽阀122调节蒸汽发生器出口压力为13.9mpa(a)。
49.在过热阶段六(蒸汽发生器出口压力为13.9mpa(a)，蒸汽发生器出口温度稳定在571度，介质为过热蒸汽，流量从36kg/s升至单堆满功率对应的96kg/s)，对应的反应堆开始升功率，流量从36kg/s 升至96kg/s，在此过程中由主汽阀122调节蒸汽发生器出口压力为 13.9mpa(a)，主汽阀122开度逐渐增加，直至对应反应堆满功率运行。
50.(2)启动工况2(后续堆启动工况)：
51.在启动过冷阶段、饱和阶段、过热阶段一和过热阶段二，系统运行状态同启动工况1。
52.在过热阶段三(蒸汽发生器出口压力为13.9mpa(a)，蒸汽发生器出口温度从355℃度至571℃，介质为过热蒸汽且温度不断升高，流量为36kg/s)，此时各个隔离阀仍保持原开闭状态，仍由对应旁路调节阀141单独控制对应蒸汽发生器出口主蒸汽压力为13.9mpa(a)。
53.在过热阶段四(蒸汽发生器出口压力为13.9mpa(a)，蒸汽发生器出口温度稳定在571℃，介质为过热蒸汽，流量从36kg/s升至单堆满功率对应的96kg/s)，此时逐渐开启主蒸汽管道11上的第二隔离阀 112，使主蒸汽一部分经主蒸汽管道11并入主蒸汽母管12，经主汽阀122进入汽轮机2，另外一部分仍沿对应主蒸汽旁路管道14经对应旁路调节阀141进入凝汽器3，同时对应的反应堆开始升功率，流量从36kg/s升至96kg/s，在此过程中由旁路调节阀141调节蒸汽发生器出口主蒸汽压力尽量稳定在13.9mpa(a)，主汽阀122开度逐渐增加，旁路调节阀141开度逐渐降低，直至对应反应堆满功率运行，对应旁路调节阀141关闭。
54.以上为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。