一种蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统，所述系统包括：换热器，所述换热器放置在冷却水箱内，凝水管一端与所述换热器下封头连接，另一端与蒸汽发生器的主给水管连接；蒸汽管线一端与所述换热器的上封头连接，另一端与蒸汽发生器的蒸汽出口连接；N个补水箱，所述补水箱上部与所述蒸汽管线连通，所述补水箱下部与所述凝水管连通；M个空气冷却器，所述空气冷却器的蒸发段布置在冷却水箱中，所述空气冷却器的冷凝段布置在冷却水箱外的大气中；实现了蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统长期导出堆芯余热，维持反应堆在安全状态的技术效果。
【专利说明】
一种蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统
技术领域
[0001]本发明涉及压水堆核电厂事故应对领域，尤其涉及一种蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统。
【背景技术】
[0002]发生全厂断电事故后，主栗停运，反应堆冷却剂流量急剧降低，蒸汽发生器二次侧的给水同时丧失，造成蒸汽发生器传热能力下降，堆芯产生的热量在反应堆冷却剂系统堆积，导致系统温度升高。发生全厂断电事故后，剩余释热能否长期有效排出，关系到核电厂(站)的安全。
[0003]以往核电厂(站)在全厂断电的事故工况下，仅能通过辅助给水系统的汽动栗向蒸汽发生器二次侧提供给水。这种依靠能动设备的事故应对措施在复杂的事故环境条件下会有失效的可能。一旦辅助给水系统汽动栗给水系列失效，则机组将丧失排出堆芯余热的能力，无法保证核电厂(站)的安全。
[0004]在核电厂(站)的设计中，非能动技术作为一种成熟可靠的先进技术已被广泛认可和应用，在ACP1000的设计中设置了压水堆核电站的二次侧非能动余热排出系统，但该系统受制于安全壳外冷却水箱的水容积，其非能动排热时间受限，影响堆芯余热的长期排出，有一定的局限性。
[0005]综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下问题:
在现有技术中，虽然设置了压水堆核电站的二次侧非能动余热排出系统，但该系统受制于安全壳外冷却水箱的水容积，其非能动排热时间受限，影响堆芯余热的长期排出，有一定的局限性，存在安全隐患的技术问题。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统，解决了现有技术中蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统存在的非能动排热时间受限，影响堆芯余热的长期排出的技术问题，实现了蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统长期导出堆芯余热，维持反应堆在安全状态的技术效果。
[0007]为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统，所述系统包括:
换热器，所述换热器放置在冷却水箱内，凝水管一端与所述换热器下封头连接，另一端与蒸汽发生器的主给水管连接;蒸汽管线一端与所述换热器的上封头连接，另一端与蒸汽发生器的蒸汽出口连接;冷却水箱，所述冷却水箱布置在安全壳外侧顶部，为环形结构;N个补水箱，所述补水箱上部与所述蒸汽管线连通，所述补水箱下部与所述凝水管连通;M个空气冷却器，所述空气冷却器的蒸发段布置在冷却水箱中，所述空气冷却器的冷凝段布置在冷却水箱外的大气中；所述N、M均为大于等于I的正整数。
[0008]其中，所述蒸汽管线管道上设有一常开电动隔离阀。
[0009]其中，所述换热器布置在所述冷却水箱底部，并浸泡在水中。
[0010]其中，所述凝水管上设置了两个并联的常关隔离阀，所述凝水管下游设有一止回阀。
[0011]其中，所述补水箱下部通过两个并联布置的隔离阀与所述凝水管相连。
[0012]其中，所述冷却水箱为环状结构，所述冷却水箱布置在安全壳外侧，所述冷却水箱设有补水接口和排水接口。
[0013]其中，所述空气冷却器的蒸发段布置在冷却水箱中，所述空气冷却器的冷凝段布置在冷却水箱外的大气中。
[0014]其中，所述换热器包含了上、下两块管板，所述管板固定在所述冷却水箱的箱壁上，所述上、下管板分别与上、下封头相连，上封头通过管线与所述蒸汽管线相连，下封头通过管线与所述凝水管相连。
[0015]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
由于采用了将蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统设计为包括:换热器，所述换热器放置在冷却水箱内，凝水管一端与所述换热器下封头连接，另一端与蒸汽发生器的主给水管连接;蒸汽管线一端与所述换热器的上封头连接，另一端与蒸汽发生器的蒸汽出口连接;冷却水箱，所述冷却水箱布置在安全壳外侧顶部，为环形结构;N个补水箱，所述补水箱上部与所述蒸汽管线连通，所述补水箱下部与所述凝水管连通;M个空气冷却器，所述空气冷却器的蒸发段布置在冷却水箱中，所述空气冷却器的冷凝段布置在冷却水箱外的大气中；所述N、M均为大于等于I的正整数的技术方案，即能够在发生全厂断电，同时电厂丧失能动堆芯余热排出能力的事故工况下，利用蒸汽/水的密度差(重力差)、空气的密度差(温度差)为驱动力，以非能动的方式运行，解决了现有技术中蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统存在的非能动排热时间受限，影响堆芯余热的长期排出的技术问题，实现了蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统长期导出堆芯余热，维持反应堆在安全状态的技术效果。
【附图说明】
[0016]图1是本申请实施例一中蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统的示意图；
其中，1-蒸汽发生器，2-换热器，3-冷却水箱，4-空气冷却器，5-补水箱，6-蒸汽管线隔离阀，7-冷凝水管线隔离阀，8-补水箱管线隔离阀，9-冷凝水管线止回阀，10-凝水管，11-蒸汽管线。
【具体实施方式】
[0017]本发明提供了一种蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统，解决了现有技术中蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统存在的非能动排热时间受限，影响堆芯余热的长期排出的技术问题，实现了蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统长期导出堆芯余热，维持反应堆在安全状态的技术效果。
[0018]本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下:
采用了将蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统设计为包括:换热器，所述换热器放置在冷却水箱内，凝水管一端与所述换热器下封头连接，另一端与蒸汽发生器的主给水管连接;蒸汽管线一端与所述换热器的上封头连接，另一端与蒸汽发生器的蒸汽出口连接;冷却水箱，所述冷却水箱布置在安全壳外侧顶部，为环形结构;N个补水箱，所述补水箱上部与所述蒸汽管线连通，所述补水箱下部与所述凝水管连通;M个空气冷却器，所述空气冷却器的蒸发段布置在冷却水箱中，所述空气冷却器的冷凝段布置在冷却水箱外的大气中；所述N、M均为大于等于I的正整数的技术方案，即能够在发生全厂断电，同时电厂丧失能动堆芯余热排出能力的事故工况下，利用蒸汽/水的密度差(重力差)、空气的密度差(温度差)为驱动力，以非能动的方式运行，解决了现有技术中蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统存在的非能动排热时间受限，影响堆芯余热的长期排出的技术问题，实现了蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统长期导出堆芯余热，维持反应堆在安全状态的技术效果。
[0019]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0020]实施例一:
在实施例一中，提供了一种蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统，请参考图1，所述系统包括:
换热器2，所述换热器2放置在冷却水箱3内，凝水管10—端与所述换热器2下封头连接，另一端与蒸汽发生器I的主给水管连接;蒸汽管线11 一端与所述换热器2的上封头连接，另一端与蒸汽发生器I的蒸汽出口连接;冷却水箱3，所述冷却水箱3布置在安全壳外侧顶部，为环形结构;N个补水箱5，所述补水箱5上部与所述蒸汽管线11连通，所述补水箱5下部与所述凝水管10连通;M个空气冷却器4，所述空气冷却器4的蒸发段布置在所述冷却水箱3中，所述空气冷却器4的冷凝段布置在冷却水箱3外的大气中；所述N、M均为大于等于I的正整数。
[0021]其中，在本申请实施例中，所述蒸汽管线11管道上设有一常开电动隔离阀，具体为蒸汽管线隔离阀6。
[0022]其中，在本申请实施例中，所述换热器2布置在所述冷却水箱3底部，并浸泡在水中。
[0023]其中，在本申请实施例中，所述空气冷却器4的蒸发段布置在所述冷却水箱3中，所述空气冷却器4的冷凝段布置于所述冷却水箱3外的大气中。
[0024]其中，在本申请实施例中，所述凝水管10上设置了两个并联的常关隔离阀，具体为冷凝水管线隔离阀7，所述凝水10下游设有一止回阀，具体为冷凝水管线止回阀9。
[0025]其中，在本申请实施例中，所述补水箱5下部通过两个并联布置的隔离阀与所述凝水管10相连，具体为补水箱管线隔离阀8。
[0026]其中，在本申请实施例中，所述冷却水箱为环状结构，所述冷却水箱布置在安全壳外侧，所述冷却水箱设有补水接口和排水接口。
[0027]其中，在本申请实施例中，所述换热器包含了上、下两块管板，所述管板固定在所述冷却水箱的箱壁上，所述上、下管板分别与上、下封头相连，上封头通过管线与所述蒸汽管线相连，下封头通过管线与所述凝水管相连。
[0028]其中，在实际应用中，本申请实施例中的蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统采用国际上先进的“非能动”技术，利用蒸汽/水的密度差(重力差)、空气的密度差(温度差)作为驱动力，以“非能动”的方式运行，长期导出堆芯余热。系统的运行不需要持续的电源供应和人员干预。
[0029]其中，在实际应用中，本申请实施例中的蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统可根据压水堆核电厂(站)的环路数量设置彼此独立的多个系列，分别与每个蒸汽发生器的二次侧相连。
[0030]蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统的每个系列设置一台换热器，蒸汽管线与换热器上封头接管嘴相连，管道上设置一台常开的电动隔离阀。换热器布置在冷却水箱底部。要求在整个运行期间，换热器都浸泡在水中，不允许裸露。凝水管由换热器下封头引出，凝水管出口与蒸汽发生器的主给水管道相连。凝水管道上设置了两个并联的常关隔离阀，实现系统备用期间的隔离，同时保证在需要系统投入时凝水管线能够顺利连通，下游设置一台止回阀，以防止蒸汽发生器给水通过凝水管道旁流。
[0031 ]每个系列设置一台(或多台)补水箱，其上部与蒸汽管道相连，下部通过两个并联布置的隔离阀与凝水管道相连。在系统运行期间，当蒸汽发生器二次侧水位降低达到一定水位时，注入管线上的隔离阀开启，应急补水箱中的水注入蒸汽发生器二次侧，补偿系统运行期间蒸汽发生器二次侧水位的降低。
[0032]在事故冷却水箱内设置若干空气冷却器，空气冷却器的蒸发段布置在冷却水箱中，空气冷却器的冷凝段布置在冷却水箱外的大气中。空气冷却器通过蒸汽上升管和液体下降管连通形成一个自然循环回路。工作时，在空气冷却器热管内的工质汇集在蒸发段，蒸发段受热后，工质蒸发，产生的蒸汽通过蒸汽上升管到达冷凝段，与空气换热，释放出潜热而凝结成液体，在重力作用下，经液体下降管回到蒸发段，如此循环往复运行，冷却冷却水箱中的水。
[0033]其中，冷却水箱呈环状结构，布置在安全壳外侧接近安全壳筒体顶部的位置，其土建结构与安全壳统一设计，并设计有补水接口和排水接口，以便启动前为水箱充水和检修期间排水。
[0034]其中，补水箱是一个带椭圆封头的圆柱形容器，在系统运行期间，当蒸汽发生器二次侧水位降低达到一定水位时，注入管线上的隔离阀开启，应急补水箱中的水注入蒸汽发生器二次侧，补偿系统运行期间蒸汽发生器二次侧水位的降低。
[0035]其中，在系统运行期间，当冷却水箱中的冷却水被换热器加热后，通过空气冷却器，将冷却水箱中的冷却水冷凝，以达到事故后系统长期导热的目的，系统的最终热阱为空气。
[0036]其中，在实际应用中，蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统的具体流程为:
当发出系统启动信号时，打开凝水管道的隔离阀，使蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统连通，系统投入后，换热器管侧冷凝后的水注入蒸汽发生器二次侧，被一次侧反应堆冷却剂加热后变成蒸汽，经系统蒸汽管道进入换热器的管侧，将热量传递给冷却水箱的水后再次冷凝为水，再返回蒸汽发生器二次侧，形成汽/水自然循环。系统通过蒸汽发生器将反应堆冷却剂中的热量传递到换热器，然后传递给冷却水箱中的水，通过冷却水箱中的空气冷却器内流体的自然循环换热，冷却水箱中的水将热量传递到空气，将堆芯热量长期导出。
[0037]在系统投入运行后，如果蒸汽发生器二次侧水位降低达到一定高度，应急补水管线的隔离阀打开，补水箱中的水注入蒸汽发生器二次侧，补偿系统运行期间蒸汽发生器二次侧水位的降低。
[0038]上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点:
由于采用了将蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统设计为包括:换热器，所述换热器放置在冷却水箱内，凝水管一端与所述换热器下封头连接，另一端与蒸汽发生器的主给水管连接;蒸汽管线一端与所述换热器的上封头连接，另一端与蒸汽发生器的蒸汽出口连接;冷却水箱，所述冷却水箱布置在安全壳外侧顶部，为环形结构;N个补水箱，所述补水箱上部与所述蒸汽管线连通，所述补水箱下部与所述凝水管连通;M个空气冷却器，所述空气冷却器的蒸发段布置在冷却水箱中，所述空气冷却器的冷凝段布置在冷却水箱外的大气中；所述N、M均为大于等于I的正整数的技术方案，即能够在发生全厂断电，同时电厂丧失能动堆芯余热排出能力的事故工况下，利用蒸汽/水的密度差(重力差)、空气的密度差(温度差)为驱动力，以非能动的方式运行，解决了现有技术中蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统存在的非能动排热时间受限，影响堆芯余热的长期排出的技术问题，实现了蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统长期导出堆芯余热，维持反应堆在安全状态的技术效果。
[0039]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0040]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统，其特征在于，所述系统包括: 换热器，所述换热器放置在冷却水箱内，凝水管一端与所述换热器下封头连接，另一端与蒸汽发生器的主给水管连接;蒸汽管线一端与所述换热器的上封头连接，另一端与蒸汽发生器的蒸汽出口连接;冷却水箱，所述冷却水箱布置在安全壳外侧顶部，为环形结构;N个补水箱，所述补水箱上部与所述蒸汽管线连通，所述补水箱下部与所述凝水管连通;M个空气冷却器，所述空气冷却器的蒸发段布置在冷却水箱中，所述空气冷却器的冷凝段布置在冷却水箱外的大气中；所述N、M均为大于等于I的正整数。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸汽管线管道上设有一常开电动隔离阀。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热器布置在所述冷却水箱底部，并浸泡在水中。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述凝水管上设置了两个并联的常关隔离阀，所述凝水管下游设有一止回阀。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述补水箱下部通过两个并联布置的隔离阀与所述凝水管相连。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷却水箱为环状结构，所述冷却水箱布置在安全壳外侧，所述冷却水箱设有补水接口和排水接口。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空气冷却器的蒸发段布置在冷却水箱中，所述空气冷却器的冷凝段布置在冷却水箱外的大气中。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热器包含了上、下两块管板，所述管板固定在所述冷却水箱的箱壁上，所述上、下管板分别与上、下封头相连，上封头通过管线与所述蒸汽管线相连，下封头通过管线与所述凝水管相连。
【文档编号】G21C15/18GK105957567SQ201610295311
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】张玉龙, 赖建永, 任云, 黄伟
【申请人】中国核动力研究设计院