适用于严重缺水地区核电站的模块化表面式间接空冷系统

摘要

本发明公开了一种适用于严重缺水地区核电站的模块化表面式间接空冷系统，包括依次连接的第一回路、第二回路和第三回路；所述第一回路是由反应堆、主泵、蒸汽发生器组成的回路；所述第二回路是由蒸汽发生器、给水泵、凝汽器以及汽轮机组成的回路；所述第三回路包括凝汽器、分别与凝汽器相连的高温主流管和低温主流管、设在高温主流管和低温主流管之间的一组模块式空冷系统以及设在低温主流管上的循环水泵。本发明具有良好的经济型，可以充分利用该地区地形优势，施工简单，建设费用低，初投资少，后期维护方便，省去了大型冷却塔因不可抗力而对整个核电站的影响以及节省了建立大型冷却塔的成本。

说明书

技术领域

    本发明属于能源领域，具体涉及一种严重缺水地区核电站的模块化表面式间接空冷系统。

背景技术

 我国是一个水资源贫乏的国家，而核电站用水量很大，最大的用水是循环冷却水。目前国内已经建成的核电站都位于沿海地区，均采用海水直流冷却方式，尚无限制。随着核电站的不断兴建，在严重缺水地区建设核电站也将成为可能。然而，目前制约严重缺水地区核电站建设的一个最突出的问题，就是采用何种循环水冷却系统以满足该地区恶劣条件下核电站的安全稳定运行要求。

空冷系统作为一种节水型冷却系统并且可以充分发挥严重缺水地区风力优势，是该地区建设核电站的必然选择，目前常用空冷系统主要有：直接空冷系统，混合式间接空冷系统与表面式间接空冷系统。直接式空冷系统，受外界环境影响较大。受风速和风向的影响，空冷机组存在真空突然恶化导致机组甩负荷甚至跳机的隐患，由于核电站机组对安全稳定性较高，故核电站采用直接式空冷方式并不可行。混合式间接空冷系统，对水的品质要求严格，防冻性能较差，依然不适用于严重缺水地区的核电站。表面式间接空冷系统，循环水和凝结水分为两个系统，循环水环路单独形成核电站的第三回路，既减小了对水质的要求，也提高了系统运行的可靠性，并且受周围风力环境影响较小，该系统符合严重缺水地区核电站的建设要求。

由于核电站采用低参数的蒸汽，新蒸汽压力比相同负荷下的火电厂低很多，蒸汽量相应增大，所需循环冷却水量是相同装机容量的火电厂的三倍左右。而目前的表面式间接空冷系统绝大部分采用冷却塔作为冷却手段，对于核电站而言，采用冷却塔进行表面式间接空冷，由于循环冷却水量的增大，则需要尺寸更加巨大的冷却塔或者数量更多的冷却塔。然而基于大型冷却塔造价高、严重缺水地区恶劣条件下施工维护困难、不能根据具体情况进行连续调节、冷却塔遇到不可抗力因素损坏可能导致整个核电站停运等问题，寻求一个适用于严重缺水地区，并且更加经济、施工维护更加方便、系统运行更加安全稳定、调节更加灵活的表面式间接空冷系统至关重要。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种适用于严重缺水地区核电站的模块化表面式间接空冷系统。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种适用于严重缺水地区核电站的模块化表面式间接空冷系统，包括依次连接的第一回路、第二回路和第三回路；所述第一回路是由反应堆、主泵、蒸汽发生器组成的回路；所述第二回路是由蒸汽发生器、给水泵、凝汽器以及汽轮机组成的回路；所述第三回路包括凝汽器、分别与凝汽器相连的高温主流管和低温主流管、设在高温主流管和低温主流管之间的一组模块式空冷系统以及设在低温主流管上的循环水泵，所述模块式空冷系统包括一组空冷装置，所述空冷装置通过分配管分别与高温集水管和低温集水管相连，高温集水管和低温集水管分别与高温主流管和低温主流管相连。

进一步地，空冷装置包括壳体、设在壳体一侧的进口和出口、设在壳体内部的一组翅片管束、设在壳体上方的风扇；所述进口与出口之间设有一隔板，使壳体内形成一循环通路，在进口与出口相对一端设有一回转水室。空冷装置基于现实中应用于石化、天然气等行业的空冷器，并对其进行合理性的改造，使其具有足够的稳定性，每个装置之间相互独立，并且通过对装置内部管束结构进行适当的优化，将原有的单程管束改为双程管束，并采用翅片管，使其换热效果更好、水流量更多、换热量更大。

进一步地，所述空冷装置壳体下方还包括一支架。

进一步地，所述高温集水管与高温主流管之间、低温集水管与低温主流管之间、

分配管上均设有一开关。这样可以根据设备运行的实际情况进行开启相应模块式空冷系统，进行连续调整，这些开关可以远程进行控制。

本发明主要由主流管、分配管、集水管、模块式空冷系统组成，凝汽器进出口连接两段平行的管段，称为主流管，与凝汽器出口相连的称为高温主流管，管中通有吸收热量后的高温水，与凝汽器进口相连的称为低温主流管，管中通冷却水，两段主流管根据实际沿程阻力与流量大小在相应位置变径。在主流管旁以矩形阵列布置数排模块式空冷系统，每一纵排模块式空冷系统一侧均有两排集水管，一个称为高温集水管、另一个称为低温集水管，每根高温集水管由数段分配管将高温水分流至每一个模块式空冷系统，经冷却后的水由数段分配管集流至低温集水管。高温主流管每隔一定距离开孔与高温水集水管相连，低温主流管每隔一定距离开孔与低温集水管相连。该系统中，高温水从凝汽器出口依次流经高温主流管、高温集水管、分配管、模块式空冷系统、分配管、低温集水管、低温主流管，最后通过循环水泵升压再流入凝汽器，形成完整的核电站第三回路。

本发明中的模块式空冷系统采用强制通风冷却方式，设备最上部是一个大型风扇，通过引风强迫对流换热以实现高温循环水的冷却，风扇下面采用数十根翅片管叉排布置，并以支架架空。当出现核电站负荷变化、气象环境变化等导致的换热量变化以及个别设备损坏等问题时，由远程控制室中的连续调节控制器，通过开关各个管路中的阀门，并相应开关一定数量的模块式空冷系统，以实现整个第三回路对冷却量的连续调节。

有益效果：本发明相对于现有技术而言，具有以下优势：

（1）本发明具有良好的经济型，可以充分利用该地区地形优势，施工简单，建设费用低，初投资少，后期维护方便，省去了大型冷却塔因不可抗力而对整个核电站的影响以及节省了建立大型冷却塔的成本。

（2）本发明具有良好的安全稳定性，可以实现整个第三回路的零补水，即使在严重缺水恶劣的环境下连续工作数年，可以通过替换个别损坏的模块式空冷系统，以满足核电站连续发电的要求。

（3）本发明具有较高的灵活性，可以实现第三回路的连续调节，可以通过控制模块式空冷系统的运行数量，来满足核电站负荷或气象环境变化所导致的冷却热量变化。

（4）本发明的模块式空冷系统具有造价低，结构简单，换热效率高等优点。

（5）本发明可以根据该地区具体环境特点，通过对该系统布局进行优化调整，以实现更高的换热效果以及提高整体系统的性能。

附图说明

图1是本发明中的整体结构图。

图2是本发明中的空冷装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，一种适用于严重缺水地区核电站的模块化表面式间接空冷系统，包括依次连接的第一回路20、第二回路21和第三回路23；所述第一回路20是由反应堆24、主泵11、蒸汽发生器12组成的回路；所述第二回路21是由蒸汽发生器12、给水泵10、凝汽器7以及汽轮机25组成的回路；所述第三回路23由高温主流管1、低温主流管2、高温集水管3、低温集水管4、分配管5、模块式空冷装置6、凝汽器7、阀门8、循环水泵9、给水泵10、主泵11、蒸汽发生器12组成。第一回路20中的循环水吸收反应堆24产生的热量后变为高温水，流经蒸汽发生器12与第二回路21中的循环水换热，释放完热量后的循环水再由主泵打回反应堆24。第二回路中的循环水在蒸汽发生器12中吸收热量后变为饱和或过热蒸汽进入汽轮机25中做功后变为低温蒸汽流经凝汽器7，在与第三回路进行热交换后凝结为低温水，再由给水泵10打回蒸汽发生器12中。第三回路23从凝汽器7中吸收蒸汽热量出来的高温水，进入高温主流管1中，从该管中每隔一段距离，抽出等量的高温水，通往垂直方向的高温水集水管3中，每根高温集水管旁平行布置一排模块式空冷装置6，由高温集水管3将高温水通过分配管5，等量送入到每一个模块式空冷装置6中，高温水经模块式空冷设备冷却后，达到指定温度，再经分配管5流入与该排模块式空冷设备平行的低温集水管4中，每根低温集水管4的冷却水汇集到与集水管垂直布置的低温主流管2中，再经低温主流管由循环水泵9将冷却水送入凝汽器7，对蒸汽进行冷却，从而形成完整的核电站第三回路。

该系统中模块式空冷装置6的运行数量根据实际情况进行调整，由远程控制室中的连续调节控制器，通过调节各个管路中的阀门8开度大小，并相应开关一定数量的模块式空冷设备，以实现整个第三回路的连续调节。

图2示出的模块式空冷装置，由风扇13、翅片管束14、设备出口15、中间隔板16、设备进口17、回转水室18、支架19等部件构成，高温水由分配管5进入装置入口17，经过叉排布置的翅片管束14，管束采用双流程布置，水由下部管束流经回转水室18，再进入上部翅片管束中，在引风扇13的强制通风冷却下，从装置出口15流入到分配管5中，实现高温水的冷却过程。

本系统中的模块式空冷装置6的具体数量由实际冷却流量确定，具体实施过程中，当出现核电站负荷变化、气象环境变化等导致的换热量变化以及个别设备损坏等问题时，可由远程控制室中的连续调节控制器，通过调节各个管路中的阀门开度大小，并相应开关一定数量的模块式空冷设备，以实现整个第三回路对冷却量的连续调节。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。