一种应用于高温气冷堆紧急停堆后轴封蒸汽供应的方法与流程

1.本发明属于高温气冷堆技术领域，具体涉及一种应用于高温气冷堆紧急停堆后轴封蒸汽供应的方法。


背景技术：

2.高温气冷堆为两个反应堆带一个汽轮机运行，汽轮机轴封的正常供应包括三路来源：1)辅助锅炉来源；2)主蒸汽母管来源；3)轴封自密封。即蒸汽从汽轮机轴封的“x”区排出，通到汽封系统总管，再由汽封系统总管流至低压汽封。汽轮机轴封有两个方面的功能，一是在汽轮机压力区段防止蒸汽外泄，确保进入汽轮机的全部蒸汽都沿汽轮机的叶栅通道前进做功，提高汽轮机的效率；二是在真空区段，防止汽轮机外侧的空气向汽轮机内泄，保证汽轮机有良好的真空，降低汽轮机的背压，提高汽轮机的做功能力。
3.反应堆单堆运行或者双堆运行时，反应堆紧急停堆后，汽轮机轴封自密封丧失。反应堆保护动作会将二回路的主给水隔离阀和反应堆主蒸汽隔离阀关闭，隔离二回路。此时，需要将锅炉在热备用状态下启动，并投入蒸汽过热器保证高压缸轴封温度。经估算主蒸汽管道内容积约为9.58m3。汽轮机厂家要求此工况下，需要4mpa.a以上的蒸汽流量为2.95t/h，假定跳机时主蒸汽管道内压力13.24mpa.a/566℃，则主蒸汽由13.24mpa.a降至4mpa.a时的对外供汽量约为0.248t，仅能够满足汽轮机惰转5分钟的要求。
4.此时，只能依靠启动热备用状态下的辅助锅炉，并为了保证高压缸轴封供汽温度，还需要投入蒸汽过热器。蒸汽过热器由193.4℃(1.25mpag，蒸汽流量≤4t/h)饱和蒸汽加热至207.4℃
5.(1.25mpag，蒸汽流量≤4t/h)过热蒸汽需1～2min，加热至350℃约需10min。目前蒸汽过热器所能加热到的最高温度理论值为387℃，而汽轮机在技术上要求的高压缸轴封温度为350-450℃。
6.为了保证轴封蒸汽不断供，就需要进一步提高蒸汽过热器的功率，将蒸汽过热器出口的蒸汽在5分钟内加热至450℃，这样蒸汽过热器功率将达到760kw，但是成本耗费较高。


技术实现要素：

7.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种应用于高温气冷堆紧急停堆后轴封蒸汽供应的方法的新技术方案。
8.根据本发明的一个方面，提供了一种应用于高温气冷堆紧急停堆后轴封蒸汽供应的方法，包括如下步骤：
9.反应堆紧急停堆，反应堆保护联锁关闭主给水隔离阀；同时，维持反应堆主蒸汽隔离阀为打开状态，并维持主蒸汽管道疏水阀为关闭状态；
10.蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽进入汽轮机轴封进气母管，以维持汽轮机的轴封参数要求。
11.可选地，主汽供轴封旁路阀与主汽供轴封隔离阀以及主汽供轴封调阀并联；
12.所述主汽供轴封旁路阀关闭，蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽依次经过主汽供轴封隔离阀、主汽供轴封调阀至汽轮机轴封进气母管；
13.当所述主汽供轴封隔离阀或所述主汽供轴封调阀发生故障时，打开所述主汽供轴封旁路阀，蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽经过所述主汽供轴封旁路阀至汽轮机轴封进气母管。
14.可选地，当两个反应堆分别停堆时，所述蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽满足汽轮机第一预设时间的轴封蒸汽需求。
15.可选地，当两个反应堆中的一个反应堆停堆时，所述蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽满足汽轮机第二预设时间的轴封蒸汽需求，
16.在反应堆停堆时，启动电锅炉向汽轮机轴封进气母管供应蒸汽。
17.可选地，电锅炉产生的蒸汽依次经过电锅炉供轴封隔离阀、电锅炉供轴封调阀进入汽轮机轴封进气母管。
18.可选地，电锅炉供轴封旁路阀与电锅炉供轴封隔离阀以及电锅炉供轴封调阀并联；
19.当所述电锅炉供轴封隔离阀或所述电锅炉供轴封调阀发生故障时，打开所述电锅炉供轴封旁路阀，蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽经过所述电锅炉供轴封旁路阀至汽轮机轴封进气母管。
20.可选地，第一预设时间大于第二预设时间。
21.可选地，所述汽轮机轴封进气母管内的蒸汽压力大于汽轮机的轴封参数要求的压力阈值，蒸汽流量大于汽轮机的轴封参数要求的流量阈值。
22.可选地，汽轮机的轴封参数要求的供汽时间为第三预设时间，所述第一预设时间大于所述第三预设时间，所述第二预设时间小于第三预设时间。
23.可选地，所述第三预设时间为20分钟。
24.本发明的一个技术效果在于：
25.在本技术实施例中，在反应堆紧急停堆后，反应堆保护联锁关闭主给水隔离阀；同时，维持反应堆主蒸汽隔离阀为打开状态，并维持主蒸汽管道疏水阀为关闭状态。即通过变更高温气冷堆保护系统反应堆主蒸汽隔离阀和停机时主蒸汽管道疏水阀的逻辑，使得反应堆主蒸汽隔离阀为打开状态且主蒸汽管道疏水阀为关闭状态，保证了高温气冷堆紧急双堆停堆后轴封蒸汽供应问题。在发生单堆运行时紧急停堆，延长了主汽供轴封时间，保证了辅助电锅炉蒸汽过热器的顺利投入。该方法有利于保证高温气冷堆的安全性，蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽进入汽轮机轴封进气母管，不仅能够维持汽轮机的轴封参数要求，而且能够满足小流量的轴封蒸汽供应要求，也不会造成蒸汽发生器传热管温度的剧烈变化，安全性较好，显著地降低了高温气冷堆紧急停堆后轴封蒸汽供应的成本。
附图说明
26.图1为本发明一实施例的一种应用于高温气冷堆紧急停堆后轴封蒸汽供应的方法的流程示意图；
27.图2为本发明一实施例的一种应用于高温气冷堆紧急停堆后轴封蒸汽供应的结构
示意图。
28.图中：1、第一蒸汽发生器；11、第一主给水隔离阀；12、第二主给水隔离阀；13、第一反应堆主蒸汽隔离阀；14、第二反应堆主蒸汽隔离阀；15、第一常规岛主蒸汽隔离阀；16、第二常规岛主蒸汽隔离阀；2、第二蒸汽发生器；21、第三主给水隔离阀；22、第四主给水隔离阀；23、第三反应堆主蒸汽隔离阀；24、第四反应堆主蒸汽隔离阀；25、第三常规岛主蒸汽隔离阀；26、第四常规岛主蒸汽隔离阀；3、主蒸汽管道疏水阀；4、主汽供轴封旁路阀；5、主汽供轴封隔离阀；6、主汽供轴封调阀；7、电锅炉供轴封旁路阀；8、电锅炉供轴封隔离阀；9、电锅炉供轴封调阀。
具体实施方式
29.现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：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技术的范围。
30.下面将详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
31.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
32.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
33.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
34.参见图1和图2，本技术实施例提供一种应用于高温气冷堆紧急停堆后轴封蒸汽供应的方法，包括如下步骤：
35.s100，反应堆紧急停堆，反应堆保护联锁关闭主给水隔离阀；同时，维持反应堆主蒸汽隔离阀为打开状态，并维持主蒸汽管道疏水阀3为关闭状态。
36.s200，蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽进入汽轮机轴封进气母管，以维持汽轮机的轴封参数要求。
37.在本技术实施例中，在反应堆紧急停堆后，反应堆保护联锁关闭主给水隔离阀；同
时，维持反应堆主蒸汽隔离阀为打开状态，并维持主蒸汽管道疏水阀3为关闭状态。即通过变更高温气冷堆保护系统反应堆主蒸汽隔离阀和停机时主蒸汽管道疏水阀3的逻辑，使得反应堆主蒸汽隔离阀为打开状态且主蒸汽管道疏水阀3为关闭状态，保证了高温气冷堆紧急双堆停堆后轴封蒸汽供应问题。在发生单堆运行时紧急停堆，延长了主汽供轴封时间，保证了辅助电锅炉蒸汽过热器的顺利投入。该方法有利于保证高温气冷堆的安全性，蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽进入汽轮机轴封进气母管，不仅能够维持汽轮机的轴封参数要求，而且能够满足小流量的轴封蒸汽供应要求，也不会造成蒸汽发生器传热管温度的剧烈变化，安全性较好，显著地降低了高温气冷堆紧急停堆后轴封蒸汽供应的成本。
38.在一个具体的实施方式中，当反应堆未发生蒸汽发生器破管事故时，反应堆保护动作信号不触发反应堆主蒸汽隔离阀以及常规岛主蒸汽隔离阀的关闭；并设置联锁，汽轮机停机情况下，主蒸汽管道疏水阀3延迟关闭，保证蒸汽发生器与主蒸汽管道的蒸汽连通，同时作为主蒸汽供轴封的汽源。
39.需要说明的是，蒸汽发生器在额定运行工况(13.9mpa，571℃)时，其传热管与管箱的含水量为2.91吨，含汽量为0.28吨；主给水隔离阀与反应堆主蒸汽隔离阀之间的主给水管道以及主蒸汽管道的含水量为2.23吨，含汽量0.55吨。而13.9mpa对应饱和温度点为336℃，即蒸汽发生器中含有温度介于336-571℃，压力为13.9mpa的蒸汽0.83吨。取蒸汽发生器内温度为438℃，压力为13.9mpa，取轴封供气温度为400℃，压力为4mpa，通过理想气体方程计算可得，一个蒸汽发生器内部的剩余蒸汽能供轴封质量约为0.59吨。
40.在不考虑蒸汽发生器蒸发面水蒸发进一步产生蒸汽的前提下，两个反应堆能提供的蒸汽可以达到1.18吨，考虑主蒸汽管道能提供的0.248吨，则此方案能提供1.428吨轴封蒸汽，能保证约29.4分钟的轴封蒸汽供应，有效地解决了高温气冷堆紧急停堆后轴封蒸汽供应问题。
41.而当一个反应堆运行时发生紧急停堆，此方案中，蒸汽发生器能提供0.59吨，主蒸汽管道能提供0.248吨，共能提供0.838吨轴封蒸汽，保守估计能提供17分钟，此时间也能为现有辅助电锅炉蒸汽过热器的升温(加热至350℃约需10min)提供时间保证。
42.可选地，主汽供轴封旁路阀4与主汽供轴封隔离阀5以及主汽供轴封调阀6并联；
43.所述主汽供轴封旁路阀4关闭，蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽依次经过主汽供轴封隔离阀5、主汽供轴封调阀6至汽轮机轴封进气母管；
44.当所述主汽供轴封隔离阀5或所述主汽供轴封调阀6发生故障时，打开所述主汽供轴封旁路阀4，蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽经过所述主汽供轴封旁路阀4至汽轮机轴封进气母管。
45.在上述实施方式中，保证主蒸汽管道中的蒸汽能够顺利地进入汽轮机轴封进气母管，即使主汽供轴封隔离阀5或主汽供轴封调阀6发生故障时，蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽也能够经过主汽供轴封旁路阀4至汽轮机轴封进气母管，安全性较高。
46.可选地，当两个反应堆分别停堆时，所述蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽满足汽轮机第一预设时间的轴封蒸汽需求。由于蒸汽发生器的内部含有大量的蒸汽，充分利用蒸汽发生器内部的大量的蒸汽，从而能够满足汽轮机第一预设时间的轴封蒸汽需求，不需要额外提供汽源，有利于充分利用能源，节约成本。
47.可选地，当两个反应堆中的一个反应堆停堆时，所述蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽满足汽轮机第二预设时间的轴封蒸汽需求，
48.在反应堆停堆时，启动电锅炉向汽轮机轴封进气母管供应蒸汽。
49.当一个反应堆停堆时，蒸汽发生器内部的蒸汽不满足汽轮机的轴封蒸汽需求，采用电锅炉向汽轮机轴封进气母管供应蒸汽，有利于保证轴封蒸汽的足量供应。
50.可选地，电锅炉产生的蒸汽依次经过电锅炉供轴封隔离阀8、电锅炉供轴封调阀9进入汽轮机轴封进气母管。这使得电锅炉产生的蒸汽能够安全地进入汽轮机轴封进气母管，满足汽轮机轴封的需求，同时便于操作。
51.可选地，电锅炉供轴封旁路阀7与电锅炉供轴封隔离阀8以及电锅炉供轴封调阀9并联；
52.当所述电锅炉供轴封隔离阀8或所述电锅炉供轴封调阀9发生故障时，打开所述电锅炉供轴封旁路阀7，蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽经过所述电锅炉供轴封旁路阀7至汽轮机轴封进气母管。
53.在上述实施方式中，保证电锅炉产生的蒸汽能够顺利地进入汽轮机轴封进气母管，即使电锅炉供轴封隔离阀8以及电锅炉供轴封调阀9发生故障时，蒸汽发生器内部的蒸汽以及主蒸汽管道中的蒸汽也能够经过电锅炉供轴封旁路阀7至汽轮机轴封进气母管，安全性较高。
54.可选地，第一预设时间大于第二预设时间。由于每个蒸汽发生器中均含有大量的蒸汽，一个反应堆停堆时的蒸汽供应肯定小于两个反应堆停堆时的蒸汽供应。因此，需要根据反应堆的停堆情况确定是否启动电锅炉，以额外供汽。
55.可选地，所述汽轮机轴封进气母管内的蒸汽压力大于汽轮机的轴封参数要求的压力阈值，蒸汽流量大于汽轮机的轴封参数要求的流量阈值。这使得采用轴封蒸汽供应的方法能够满足汽轮机的轴封参数要求的参数要求，安全性较高，成本较低。
56.可选地，汽轮机的轴封参数要求的供汽时间为第三预设时间，所述第一预设时间大于所述第三预设时间，所述第二预设时间小于第三预设时间。即，当两个反应堆同时停堆时，蒸汽发生器以及主蒸汽管道内的蒸汽完全满足汽轮机的轴封要求，而一个反应堆停堆时，蒸汽发生器以及主蒸汽管道内的蒸汽不满足汽轮机的轴封要求，需要额外的汽源，也即使用电锅炉产生蒸汽通入汽轮机轴封进气母管内。
57.可选地，所述第三预设时间为20分钟。
58.在本技术实施例中，为了保证在反应堆紧急停堆工况下反应堆、蒸发器的安全，同时提供一种简单可靠的高温气冷堆紧急停堆后轴封蒸汽供应的方法，保证提供压力＞4mpa.a、流量＞2.95t/h，且供汽时间大于20分钟的轴封蒸汽，20分钟为高温气冷堆汽轮机破坏真空停机时间，不仅成本较低，而且有利于充分利用蒸汽发生器产生的能源，有助于节约能源。
59.在一个具体的实施方式中，参见图2，当反应堆未发生蒸汽发生器破管事故时，反应堆紧急停堆，反应堆保护联锁关闭第一主给水隔离阀11、第二主给水隔离阀12、第三主给水隔离阀21、第四主给水隔离阀22。同时，变更保护触发逻辑，取消第一反应堆主蒸汽隔离阀13、第二反应堆主蒸汽隔离阀14、第三反应堆主蒸汽隔离阀23、第四反应堆主蒸汽隔离阀24，维持第一反应堆主蒸汽隔离阀13、第二反应堆主蒸汽隔离阀14、第三反应堆主蒸汽隔离
阀23、第四反应堆主蒸汽隔离阀24处于开启状态。另外，变更常规岛发电机跳闸联动阀门逻辑，取消主蒸汽管道疏水阀3自动打开的逻辑，主蒸汽管道疏水阀3逻辑设定为关闭状态，用于维持主蒸汽管道内蒸汽的温度和压力。
60.进一步地，第一常规岛主蒸汽隔离阀15、第二常规岛主蒸汽隔离阀16、第三常规岛主蒸汽隔离阀25、第四常规岛主蒸汽隔离阀26处于开启状态。蒸汽发生器内部的含汽和主蒸汽管道中的存汽，经过主汽供轴封隔离阀5、主汽供轴封调阀6维持轴封参数要求，主汽供轴封旁路阀4处于关闭状态。而当主汽供轴封隔离阀5、主汽供轴封调阀6出现故障时，可以切换至主汽供轴封旁路阀4为轴封供汽。当两个堆保护停堆时，蒸汽发生器内部的含汽和主蒸汽管道中的存汽总量能够维持29.4分钟的轴封蒸汽供应，能够满足汽轮机破坏真空停机的时间要求，不需要电锅炉供汽就能停机。当发生单堆运行时紧急停堆，蒸汽发生器内部的含汽和主蒸汽管道中的存汽总量能够维持17分钟，之后需要通过电锅炉产生的蒸汽经过电锅炉供轴封隔离阀8、电锅炉供轴封调阀9供轴封蒸汽，当电锅炉供轴封隔离阀8、电锅炉供轴封调阀9出现故障时，可以切至电锅炉供轴封旁路阀7为轴封供汽。在17分钟的时候，可以保证辅助电锅炉蒸汽过热器的升温至350℃的时间要求，保证了破坏真空停机和正常停机工况下汽轮机轴封的要求。
61.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。