一种高温堆余热排出系统的制作方法

1.本实用新型属于核电高温气冷堆领域，具体涉及一种高温堆余热排出系统。


背景技术：

2.高温气冷堆是具有第四代核电特征的新堆型，主要特点就是其固有的安全性。余热排出系统的作用是在反应堆正常运行期或反应堆停堆后，通过自然循环将反应堆舱室的热量带出，给舱室快速降温，将舱室温度控制在200℃以下。目前设计的余热排出系统是由舱室内的水冷壁、舱室外的空冷器和膨胀水箱组成的一个密闭系统，水冷壁吸收舱室内的热量，通过自然循环至水冷壁顶部，然后进入空冷器，在空冷器中与大气换热降温，最后又自然循环至水冷壁底部。这种工艺虽然实现了非能动的特点，但也存在许多缺点，首先，自然循环热量携带能力有限，降温速率慢，耗时较长，特别是遇到特殊工况，需紧急将舱室温度控制下来时，目前这种工艺将无法实现。其次，系统检修后或长期运行后需进行冲洗，目前整个余热排出系统冲洗非常困难，只能通过膨胀水箱将系统充满水，然后打开底部排污阀，靠重力冲洗，冲洗不彻底。系统冲洗不彻底会造成耗时长，耗水量大等特点，且将加速系统腐蚀。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种高温堆余热排出系统，采用强制循环和自然循环相结合的方法，根本上解决了现有的余热排出系统降温速率慢，耗时长，冲洗不彻底等缺点。
4.本实用新型采用如下技术方案来实现的：
5.一种高温堆余热排出系统，包括舱室内的水冷壁换热器，以及舱室外的空冷器和膨胀水箱；其中，
6.水冷壁换热器的出口连接至空冷器的进口，空冷器的出口和膨胀水箱的出口通过强制循环控制阀连接至水冷壁换热器的进口；强制循环控制阀的进出口两端设置有旁路，该旁路上设置有强制循环泵。
7.本实用新型进一步的改进在于，水冷壁换热器的进口处设置有系统排污阀。
8.本实用新型进一步的改进在于，空冷器的出口处设置有空冷器出口阀。
9.本实用新型进一步的改进在于，膨胀水箱的出口处设置有余热排出系统补水阀。
10.本实用新型进一步的改进在于，强制循环泵的进口处设置有强制循环泵入口阀。
11.本实用新型进一步的改进在于，强制循环泵的出口处设置有强制循环泵出口阀。
12.本实用新型进一步的改进在于，当强制循环控制阀(v4)失电或失气时，强制循环控制阀(v4)自动打开。
13.本实用新型进一步的改进在于，强制循环流量为自然循环流量的2
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3倍。
14.本实用新型至少具有如下有益的技术效果：
15.1、实现了强制循环和自然循环相结合，根本上解决了反应堆舱室降温速率慢、耗时长等特点，特别是解决了紧急情况下的反应堆的降温难题。
16.2、实现了系统的快速冲洗，解决了系统冲洗周期长、水耗大、冲洗不彻底等缺点，为反应堆快速启动提供了前提条件。
17.3、实现了强制循环和自然循环相结合的热量排出方式，强制循环控制阀选择常开阀，在外界故障的情况下始终保持阀门打开状态，未改变系统的非能动余热排出的特点。
18.综上，本实用新型在余热排出系统水冷壁换热器的管道设置一旁路，旁路设计一台强制循环泵作为强制循环的动力源；强制循环泵的进口和出口分别设置有强制循环泵入口阀和强制循环泵出口阀，目的是强制循环泵检修时隔离用；主路增设一常强制循环控制阀，当强制循环控制阀失电或失气时，强制循环控制阀自动打开，系统就还原到原设计的系统。系统冲洗时，可采用关闭主路常开的强制循环控制阀，打开旁路强制循环泵和强制循环泵入口阀、强制循环泵出口阀，启动强制循环泵进行强制循环，然后再打开系统排污阀进行排污；当反应堆舱室紧急需要降温时，同理可启动强制循环泵，水通过系统旁路进行强制循环降温。
附图说明
19.图1是本实用新型一种高温堆余热排出系统的结构框图。
20.附图中：
21.c1
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膨胀水箱，v1
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系统排污阀，v2
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空冷器出口阀，v3
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余热排出系统补水阀，v4
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强制循环控制阀，v5
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强制循环泵出口阀，v6
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强制循环泵入口阀，p1
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强制循环泵，e1
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水冷壁换热器，e2
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空冷器。
具体实施方式
22.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
23.目前设计的余热排出系统是由舱室内的水冷壁换热器e1、舱室外的空冷器e2和膨胀水箱c1组成的一个密闭系统。水冷壁吸收舱室内的热量后，密度变小，通过自然循环至水冷壁顶部；然后进入空冷器，在空冷器中与大气换热降温，密度变大，最后又自然循环至水冷壁底部，完成了自然循环的整个过程。
24.如图1所示，本实用新型提供的一种高温堆余热排出系统，包括舱室内的水冷壁换热器e1，以及舱室外的空冷器e2和膨胀水箱c1；其中，水冷壁换热器e1的出口连接至空冷器e2的进口，空冷器e2的出口和膨胀水箱c1的出口通过强制循环控制阀v4连接至水冷壁换热器e1的进口；强制循环控制阀v4的进出口两端设置有旁路，该旁路上设置有强制循环泵p1。
25.本实用新型在余热排出系统水冷壁换热器e1的管道设置一旁路，旁路设计一台强制循环泵p1作为强制循环的动力源；强制循环泵p1的进口和出口分别设置有强制循环泵入口阀v6和强制循环泵出口阀v5，目的是强制循环泵p1检修时隔离用；主路增设一常强制循环控制阀v4，当强制循环控制阀v4失电或失气时，强制循环控制阀v4自动打开，系统就还原
到原设计的系统。系统冲洗时，可采用关闭主路常开的强制循环控制阀v4，打开旁路强制循环泵p1和强制循环泵入口阀v6、强制循环泵出口阀v5，启动强制循环泵p1进行强制循环，然后再打开系统排污阀v1进行排污；当反应堆舱室紧急需要降温时，同理可启动强制循环泵p1，水通过系统旁路进行强制循环降温。
26.运行时，可人为选择自然循环或强制循环。选择自然循环方式运行时，打开空冷器出口阀v2和强制循环控制阀v4，关闭强制循环泵出口阀v5和强制循环泵入口阀v6，整个热量循环过程与原设计相同。选择强制循环时，打开强制循环泵出口阀v5和强制循环泵入口阀v6，关闭强制循环控制阀v4，启动强制循环泵p1。系统中水通过旁路的强制循环泵升压，经水冷壁吸收舱室内的热量后，通过水冷壁顶部进入空冷器，在空冷器中与大气换热降温，最后至强制循环泵的入口，完成了强制循环的整个过程。
27.扬程h和流量q是泵的主要参数，设计强制循环泵参数(h，q)。扬程h为系统的高程差、系统的沿程阻力与最高点压力之和，高程差h1为余热排出系统最低点和最高点高程差；系统的沿程阻力h与管道长度、阀门和弯头数量及管道布置有关，可采用经验估算法；最高点压力h2为在系统最高点(空冷器出口)压力，经验估算2
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5m，h＝h1 h h2。强制循环流量q取自然循环流量的2
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3倍。
28.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。