[发明专利]超临界水防烧干系统装置

说明书

本发明公开了一种超临界水防烧干系统装置，该装置包括通过主管道(1)顺次相连形成闭环回路的预热段(2)、工作段(3)、冷却段(4)、稳压段(5)和供水段(6)，在主管道(1)内设有水位探头(7)，水位探头(7)与控制电路相连。当进水管堵塞或者断开等其它原因导致主管道(1)中水位变化时，控制电路会立刻反应，预热段(2)和工作段(3)停止加热，同时报警电路(9)工作，发出报警信号，从而及时排除安全隐患。该超临界水防烧干系统安全简捷，操作简单，可靠性高，可以预警危险工况的发生，提高了超临界系统的稳定性，有利于超临界水循环顺利进行，保证了系统安全。

技术领域

本发明是涉及能源发电和机械设备领域的装置，特别涉及超临界水换热特性装置，具体涉及超临界水防烧干系统装置。

背景技术

能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界，能源的发展、能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。

火力发电是我国主要的发电方式，电站锅炉作为火力电站的三大主机设备之一，伴随着我国火电行业的发展而发展，其中超临界机组具有最显著的节能和改善环境的效果。超临界锅炉技术是国际上最为先进的燃煤发电技术，具有煤耗低、环保性能好、技术含量高的特点。

超临界机组具有无可比拟的经济性，单台机组发电热效率最高可达50％。超超临界机组的发电效率比我国近期主要采用的亚临界机组高出约10％，比超临界机组高出6～8％。若超临界机组同时采用低氧化氮技术，在燃烧过程中减少65％的氮氧化合物及其它有害物质的形成，且脱硫率可超98％，可实现节能降耗、环保的目的。而核电以其独有的优势也受到了世界各国的重视与欢迎，其中反应堆是核电站的关键设计。超临界水冷反应堆是国际上选中的六种四代堆中唯一的水冷堆。国际上广泛认为其具有热效率高、系统紧凑、系统简化、经济性好、可模块化设计等优点，能实现小体积内的大功率输出，设备表现出了非常好的潜在经济性。

与目前运行的常规压水堆相比，超临界水冷反应堆采用的是类似沸水堆的直接循环系统。一回路的流体直接进入汽轮机做功，不需蒸汽发生器和稳压器，少了1个回路。与常规沸水堆相比，超临界水属于单相流体，由于不存在相变，因此省去了汽水分离器和内循环泵。对超临界水冷堆来说，在失流事故状态下冷却剂自然循环的载热能力和流动的稳定性对反应堆的安全分析和降低堆芯熔毁概率都是非常重要的。

现阶段国内外超临界水自然循环研究处于起步阶段。印度的巴巴原子研究中心采用两个加热器，两个冷凝器，工作段内径为13.8mm，采用44个经过校准的K-型热电偶，用来测量流体、加热表面以及二次侧流体的进出口温度。

上海交通大学采用闭式水回路形式，装置运行工况覆盖压水堆和超临界水冷堆的热力参数范围，兼顾自然循环和强迫循环；其中，强迫循环回路由下水平段、循环泵、垂直加热段、上升段、上水平段、水平冷却段、压力控制器与下降段组成。

清华大学工程物理系建造的超临界自然循环试验回路正是为我国973计划项目“超临界水堆关键科学问题的基础研究”而建造的，其自然循环回路类似巴巴原子研究中心，也为两个加热器，两个冷凝器的不锈钢环路。中国核动力研究设计院搭建了双通道工作台，包括电加热与冷却系统、工作段、预热段、质量流速供应与调节系统等几个部分。

以上与超临界锅炉、超超临界锅炉、超临界水冷堆等相关的诸多装置中，其超临界水系统中的工作段均采用电加热。虽然已经安装了一些保护装置，但是功能不够完善。对于管道中水位状况变化没有安装保护设施，对于预热段和工作段的过热也未安装保护电路，所以很容易发生危险。特别当进水管路断开、堵塞，进而管道中水流量不足，会造成以上的超临界水装置预热段和工作段过热，导致电热管烧坏。如果没有及时发现危险，情况继续恶化会造成电路短路，引起触电事故以及火灾事故。

由于上述原因，故对现有的超临界水自然循环装置做了充分研究，以便设计出一种能够解决上述问题的装置。

发明内容