[发明专利]一种利用辅助蒸汽加热和冷却启停堆设备的系统及方法

说明书

本发明公开了一种利用辅助蒸汽加热和冷却启停堆设备的系统及方法，反应堆的出口与蒸汽发生器的一次侧入口相连通，反应堆的入口与蒸汽发生器的一次侧出口相连通，蒸汽发生器的二次侧出口与汽水分离器的入口相连通，汽水分离器的出口与蒸汽旁路的入口相连通，蒸汽旁路的出口与凝汽器的入口及除氧器的入口相连通，辅助电锅炉的高温蒸汽出口与汽水分离器的入口相连通，辅助电锅炉的低温蒸汽出口与蒸汽发生器的二次侧入口相连通，该系统及方法能够实现启停堆设备在机组正常启停过程中的快速响应，能够在机组事故工况下实现反应堆的快速冷却，并且高温气冷堆机组启停过程中的可靠性及安全性较高。

技术领域

本发明属于核电技术领域，涉及一种利用辅助蒸汽加热和冷却启停堆设备的系统及方法。

背景技术

球床模块式高温气冷堆核电站启停堆设备在启动过程中主要用来调节核岛蒸汽发生器出口蒸汽参数满足汽轮机启动要求，在停堆过程中旁通蒸汽发生器出口蒸汽至凝汽器，带走反应堆产生的热量并保证蒸汽发生器及反应堆的冷却需求。在机组启停堆过程中，随着反应堆功率的变化，蒸汽发生器出口工质经历过冷水、汽水两相流、饱和蒸汽和过热蒸汽四种相变，其中通过启停堆设备跟随工质变化来动态调整机组参数。为此，如何提高启停堆设备跟随反应堆功率变化的快速响应机理成为确保高温气冷堆核电机组安全稳定运行的重要保障。现有技术采用的设计思路为利用汽轮机抽汽作为启停堆设备的热备用加热汽源，在机组热态启动或停运时，该预加热汽源可减小启停堆设备高温管道壁温与蒸汽发生器出口蒸汽的温差，有利于启停堆设备的快速投入。但该设计方案至少存在以下弊端：汽轮机抽汽需在汽轮机组启动完成后才能投入，该设计方案无助于在机组启动过程中利用外部热源来提高启停堆设备的快速响应，同时采用汽轮机高品质抽汽作为加热汽源，会降低核电机组的热利用效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种利用辅助蒸汽加热和冷却启停堆设备的系统及方法，该系统及方法能够实现启停堆设备在机组正常启停过程中的快速响应，能够在机组事故工况下实现反应堆的快速冷却，并且高温气冷堆机组启停过程中的可靠性及安全性较高。

为达到上述目的，本发明所述的利用辅助蒸汽加热和冷却启停堆设备的系统包括反应堆、蒸汽发生器、汽水分离器、蒸汽旁路、凝汽器、除氧器及辅助电锅炉；

反应堆的出口与蒸汽发生器的一次侧入口相连通，反应堆的入口与蒸汽发生器的一次侧出口相连通，蒸汽发生器的二次侧出口与汽水分离器的入口相连通，汽水分离器的出口与蒸汽旁路的入口相连通，蒸汽旁路的出口与凝汽器的入口及除氧器的入口相连通，辅助电锅炉的高温蒸汽出口与汽水分离器的入口相连通，辅助电锅炉的低温蒸汽出口与蒸汽发生器的二次侧入口相连通。

辅助电锅炉的高温蒸汽出口与汽水分离器的入口通过高温蒸汽阀组相连通。

辅助电锅炉的低温蒸汽出口与蒸汽发生器的二次侧入口通过低温蒸汽阀组相连通。

蒸汽旁路的出口与除氧器的入口通过除氧器阀组相连通。

蒸汽发生器为管壳式换热器。

高温蒸汽阀组、除氧器阀组及低温蒸汽阀组均由依次相连通的逆止阀、截止阀及调节阀。

本发明所述的利用辅助蒸汽加热和冷却启停堆设备的方法包括以下步骤：

机组启动期间加热的流程为：当反应堆初始启动时，先将辅助电锅炉输出的低温蒸汽充入蒸汽发生器的二次侧中，所述低温蒸汽依次经汽水分离器、蒸汽旁路进入到凝汽器中；随着反应堆功率的提升，当蒸汽发生器输出的工质由冷水转变为汽水两相流且温度与低温蒸汽的温度相同时，则切断辅助电锅炉的低温蒸汽出口与蒸汽发生器二次侧入口之间的联系，当蒸汽发生器二次侧中的出口工质经反应堆加热后，蒸汽发生器二次侧的出口工质转换为过热蒸汽时，蒸汽发生器二次侧的出口工质依次经汽水分离器、蒸汽旁路进入到凝汽器中，实现对机组的加热；