[发明专利]一种自驱动引流式安全壳内置高效换热器

说明书

本发明提供一种自驱动引流式安全壳内置高效换热器，安全壳内置换热器采用螺旋管强化换热管，并在四周设置多个聚流板。安全壳内置换热器入口管线一端连通安全壳外置换热水箱底部出口管线，另一端伸入安全壳内部并连通安全壳内置换热器入口联箱，安全壳内置换热器出口管线一端连通安全壳外置换热水箱底部入口管线，另一端伸入安全壳内部并连通安全壳内置换热器出口联箱，形成非能动安全壳冷却系统。本发明在安全壳内发生破口事故时可高效的带走安全壳内部热量，其利用多个聚流板拼接形成的漏斗形结构可增大非能动空气自然循环，实现高效传热，并且可抑制氢气燃爆对安全壳及换热器带来的潜在危害，为安全壳的完整性提供保障。

技术领域

本发明涉及的是非能动安全壳冷却系统高效换热设备，具体是指一种自驱动引流式安全壳内置高效换热器。

背景技术

核能自20世纪以来已成为新的主要能源，随着核能技术的不断发展与成熟，核能的应用范围也日益广泛。从早期陆地上的核电站，扩展到船舶海洋以及航空航天行业上。

其中，核安全一直是研究人员关注的重点，也是广泛应用核能的前提。因此，在常规核电站下，为了有效保障核电厂的安全性，遏制事故的严重性，在第三代核电技术中引入了非能动安全壳冷却系统。

非能动安全壳冷却系统通常由安全壳外置换热水箱、安全壳内置换热器以及连接换热水箱和换热器的管线及阀门组成。系统发生事故时，大量高温蒸汽会释放到安全壳内，并贴近安全壳内置换热器进行冷凝换热，从而安全壳内置换热器内的冷却水会吸收热量而升温，使得安全壳内置换热器和安全壳外置换热水箱形成自然循环，不断地导出安全壳内蒸汽热量，从而维持安全壳内压力和温度在安全限值内，保证安全壳的完整性。

由于反应堆发生事故时，安全壳内会喷放大量高温高压气体，若不及时对这些高温高压气体进行冷却，安全壳的完整性可能会遭到破坏，进而污染环境。因此需考虑传热性能优异的非能动安全壳冷却系统。

在发生事故时，为了防止安全壳内大量热量不能及时导出的问题，因此需考虑安全壳非能动换热器的强化换热措施。在现有的专利中，公开号为CN108122622A、CN106782698A的专利提供了新型的非能动安全壳外置换热水箱结构，使得换热水箱具有长期高效的运行能力。公开号为CN202614053U、CN108206064A、CN206907494U的专利分别提供了新型的非能动换热系统结构，有利于系统的集成，节省空间。这些专利的特点都在于主要关注PCCS中除内置换热器的其他设备，通过改动提升PCCS的自然循环能力以及长期运行能力，但提升PCCS的换热能力关键在于安全壳内置换热器换热能力的提升。

在事故的发展过程中，PCCS将长期运行逐渐导出安全壳内热量，在PCCS运行期间，蒸汽会在安全壳内置换热器表面大量冷凝，同时安全壳内置换热器外表面会聚集大量不凝性气体，使得每根换热管外表面都会形成气膜抑制蒸汽冷凝传热，已公开的专利未能针对这一问题形成有效的方案。

在反应堆发生事故期间，为了使安全壳内快速有效的实现降温降压，有必要发明一种自驱动引流式安全壳内置高效换热器，以增强安全壳内置换热器的冷凝能力，更高效的带走安全壳内的热量，留出更多的安全裕量，确保安全壳的完整性并为降低安全壳建造成本提供可行方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自驱动引流式安全壳内置高效换热器，以实现非能动安全壳热量导出系统的高效运行，进而充分保障安全壳结构上的完整性并为降低安全壳的建造成本提供可行方案。

本发明的目的是这样实现的：包括安全壳、安全壳内置换热器、安全壳外置换热水箱、用于连接换热器和换热水箱的管线，其特征在于：安全壳内置换热器采用螺旋管强化换热管，并在四周设置聚流板，聚流板与聚流板之间拼接后形成上宽下窄的漏斗形气体流动通道，聚流板通过支撑柱设置在安全壳内壁上。

本发明还包括这样一些结构特征：