[发明专利]一种管式非能动空气冷却系统外部灾害防护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种灾害防护装置，特别是一种管式非能动空气冷却系统外部灾害防护装置。

背景技术

采用空气作为工质的管式空气冷却系统，由于结构简单造价低廉广泛用于各种工业中。尤其是非能动设计的管式空气冷却系统，由于系统设计简单、运行成本低、适用范围广泛等特点，尤其是其运行不需额外的动力源，被大量用于执行各种复杂系统丧失动力源条件下的应急冷却功能，在核工业、能源工业、化工业均有大量常见案例。如目前正处于设计研发阶段的铅冷快堆，采用了管式空气自然循环系统冷却反应堆容器的设计。

管式非能动空气冷却系统一般由入口管道、冷却段、出口管道、烟囱等组成，是一种运行在大气环境中的开放式系统。由于管式非能动空气冷却系统可能受到多种复杂的外界环境影响，其烟囱效应的强度主要受室内外温差以及室内外压差的影响，在通风条件不好，外部气象条件不稳定时，尤其是在超强台风等极端气象条件造成的复杂空气流场内，系统受外部损害及性能稳定性的问题需解决，系统冷却效果会受到不同程度的影响。

对于核反应堆设计中采用管式空气冷却系统作为非能动余热排出系统的情况，这种系统的可靠性和稳定性要求尤其严格，系统性能关系到核反应堆堆芯余热是否能够顺利导出。如果丧失外部电源时，非能动系统失效或性能严重降低，将导致核反应堆余热累积，严重时会造成堆芯熔毁，放射性物质泄漏等。目前这类管式非能动余热排出系统的设计，普遍存在的一个缺陷是：应对外部极端气象灾害的能力较薄弱，特别是狂风等灾害，易引发丧失电网等次生灾害，因此对用于移除核反应堆余热的管式非能动空气冷却系统的性能要求极高。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：本发明针对上述缺陷，不增加系统能动装置的前提下，利用流体力学中不同空气流场下的压力变化提高管式非能动空气冷却系统的灾害防御能力。根据伯努利原理，本发明能提高非能动余热排出系统在大风环境中的工作能力；同时本发明能防止出口受到雨雪的侵蚀；入口防护装置提高了入口的面积，减小了入口阻塞的概率。

本发明采用的技术方案为：一种管式非能动空气冷却系统外部灾害防护装置，由入口防护装置和出口防护装置两部分组成；

所述的入口防护装置由两块水平的圆盘形入口防护装置导流板组成，两块入口防护装置导流板为上方的入口防护装置导流板和下方的入口防护装置导流板，两块入口防护装置导流板由刚性结构连接，上方的入口防护装置导流板与入口相接处上凸；上方入口防护装置导流板与入口相接处的旋转接口为可转动结构连接，保证入口防护装置导流板的水平；

所述的出口防护装置由两块球冠形的出口防护装置导流板和两个风扇组成，两块出口防护装置导流板为上部球冠形出口防护装置导流板和下部球冠形出口防护装置导流板，两块出口防护装置导流板由刚性结构连接，下部球冠形出口防护装置导流板与烟囱出口之间由刚性结构镂空连接；两个风扇分别为下方风扇和上方风扇，两个风扇之间由风扇连接轴连接，上方风扇在风的作用下单向转动，上方风扇牵引下方风扇的转动。

其中，两块入口防护装置导流板由细棒连接，入口防护装置可绕旋转接口处的连接轴实现偏离垂直方向30度夹角内的转动。

其中，两块球冠形的出口防护装置导流板为两个内凹形导流板，出口防护装置包含两个同轴连接俯视顺时针转动风扇，且下方风扇扇叶设计可增强空气沿烟囱出口向上流动的抽吸作用。

本发明与现有相比的优点在于：

(1)本发明由入口防护装置和出口防护装置两部分构成，可防护的外部灾害类型更多，因此本发明适用范围更广。

(2)本发明的出口防护装置设计了两种增强空气非能动循环的加强型方案，在空气导流板和两个同轴风扇的协同作用下，出口防护装置达到增强非能动循环最佳的效果，使得该装置的排热能力及运行可靠性优于已有方案。

(3)本发明的入口防护装置包含可转动连接点，根据不同的安装施工需求可调整入口装置导流板的倾角并固定，该设计可使本发明易于施工安装，便于推广使用。

附图说明

图1为铅基反应堆非能动余热排出系统示意图，其中，1为堆芯；2为铅铋冷池；3为铅铋热池；4为主换热器；5为主容器；6为安全容器；7为热空气上升通道；8为圆柱形热隔离层；9为冷空气下降通道；10为堆坑；11为烟囱；12为包容体；

图2为入口装置剖面图，其中，21为旋转接口，22为入口防护装置导流板；

图3为出口装置剖面图，其中，31为风扇连接轴，32为连接棒，33为烟囱出口，34为下方风扇，35为上方风扇，36为出口防护装置导流板。