一种多模块反应堆直流蒸发器核电机组启停堆的系统和方法

技术领域

本发明属于核电技术领域，具体涉及一种多模块反应堆直流蒸发器核电机组启停堆的系统和方法。

背景技术

目前采用模块式设计的200MW高温气冷堆示范工程，每个模块包含有一个反应堆和一套启停堆系统，按照目前的设计，如果要建设600MW的高温气冷堆核电站，就需要6个反应堆和6套启停堆系统，这种设计系统复杂、布置困难、控制复杂、造价高、运行安全性差、运行稳定性差、运行经济性差。

发明内容

本发明的目的在于针对多模块核电机组启停堆系统的设计，提供了一种多模块反应堆直流蒸发器核电机组启停堆的系统和方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种多模块反应堆直流蒸发器核电机组启停堆的系统，包括多模块反应堆、第一汽水分离器、第二汽水分离器、除氧器、高压加热器、机组排水槽、汽轮机和凝汽器；其中，多模块反应堆由至少2个反应堆组成，第一反应堆、第二反应堆是多模块反应堆中的两个代表，多模块反应堆中的其它反应堆与第一反应堆、第二反应堆完全相同；第一反应堆和第二反应堆出口蒸汽管道分成两股，第一反应堆的第一股管道分别接在第一汽水分离器的第一入口和第二汽水分离器的第二入口，第二反应堆的第一股管道分别接在第二汽水分离器的第一入口和第一汽水分离器的第二入口；多模块反应堆的其它反应堆出口管道也都分成两股，其中第一股管道均分别接在第一汽水分离器、第二汽水分离器的其它入口；第一反应堆、第二反应堆及其它反应堆出口的第二股管道汇合后又分为三股，第一股接在汽轮机的入口，第二股接在凝汽器的第二入口，第三股又分为两股，第一股接在除氧器的第五入口，第二股接在高压加热器的第一入口；汽轮机的出口接在凝汽器的第一入口。

本发明进一步的改进在于，第一汽水分离器、第二汽水分离器的第一出口为其疏水排出口，其出口分为三股，第一股分别接在除氧器的第一、第二入口，第二股分别接在机组排水槽的第一和第二入口，第三股分别接在凝汽器的第三和第五入口。

本发明进一步的改进在于，第一汽水分离器、第二汽水分离器的第二出口为其蒸汽排出口，其出口分为三股，第一股分别接在除氧器的第三、第四入口，第二股接在高压加热器的第二、第三入口，第三股接在凝汽器的第四、第六入口。

本发明进一步的改进在于，第一反应堆能够产生温度在30至120℃、压力在5MPa至15MPa的水汽混合物。

本发明进一步的改进在于，第一汽水分离器能够产生压力在0.1MPa至5MPa的饱和蒸汽和饱和水。

本发明进一步的改进在于，该系统适用于600MW的高温气冷堆核电站。

一种多模块反应堆直流蒸发器核电机组启停堆的方法，该方法基于所述的一种多模块反应堆直流蒸发器核电机组启停堆的系统，机组启动过程包括以下步骤：

第一反应堆在建立起二回路水循环的初期，其出口为温度在30至120℃、压力在5MPa至15MPa的水汽混合物，高温高压的水汽混合物进入第一汽水分离器后扩容降压，会产压力在0.1MPa至5MPa的饱和蒸汽和饱和水；

第一汽水分离器产生的一部分饱和蒸汽进入除氧器加热除氧器内的水，一部分进入高压加热器的汽侧加热高压加热器水侧的水，其余的蒸汽进入凝汽器；

化验第一汽水分离器产生的水，如果水质不合格，将水排往机组排水槽，如果水质合格，将水排往除氧器，当除氧器不能接纳第一汽水分离器产生的合格水时，将其排往凝汽器；

随着第一反应堆功率的升高，其出口的水减少、汽增多，最后全部变为过热蒸汽，第一汽水分离器被切除，过热蒸汽在不具备进入汽轮机的条件时排往凝汽器，过热蒸汽具备进入汽轮机的条件时进入汽轮机，根据需要部分蒸汽进入高压加热器加热给水；

多模块反应堆的其它反应堆启动过程与第一反应堆的启动过程相同；某个反应堆在启动初期的汽水混合物排往与其温度接近的汽水分离器；

在机组运行中，一个汽水分离器一个保持在温度较高的工况备用，一个保持在温度较低的工况备用。

一种多模块反应堆直流蒸发器核电机组启停堆的方法，该方法基于所述的一种多模块反应堆直流蒸发器核电机组启停堆的系统，机组停止过程包括以下步骤：

随着第一反应堆核功率的降低，第一反应堆出口蒸汽流量和温度降低，当第一反应堆出口蒸汽不能进入到汽轮机后，其蒸气进入到凝汽器中，部分蒸汽根据需要进入高压加热器中；

随着第一反应堆核功率的进一步降低，第一反应堆出口过热蒸汽逐步转变为汽水混合物，此时第一反应堆出口汽水混合物进入到第一汽水分离器中，第一汽水分离器中的蒸汽根据需要进入除氧器、高压加热器或凝汽器中；第一汽水分离器中的水根据需要进入除氧器、或凝汽器中，如果水质不合格进入到机组排水槽中；

多模块反应堆的其它反应堆停止过程与第一反应堆的停止过程相同；某个反应堆在停止过程中的汽水混合物排往与其温度接近的汽水分离器。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

本发明提供的一种多模块反应堆直流蒸发器核电机组启停堆的系统和方法，该系统与目前通常使用的系统比起来有以下几方面明显的优点：

(1)满足功能的需求

多模块反应堆核电机组，启动停止过程中也是一个反应堆一个反应堆的启动、停止，多堆共用两个启停堆系统，在第一个反应堆启停过程中，第二个启停堆系统可以调整其参数与下一个要启停的反应堆参数适应，因此两个启停堆系统满足多堆启停的需要，并且适用于600MW的高温气冷堆核电站。

(2)系统简单、布置方便、造价低

针对于多个反应堆，配置2个启停堆回路，相对于每个反应堆配置1个启停堆回路，系统简化了很多，因此布置方便、造价低。

(3)运行经济性、稳定性、安全性好

在启停堆过程中，可以回收部分分离器疏水及蒸汽，因此经济性好。同时由于使用了本机的辅助蒸汽，可以做到辅助蒸汽的自给自足，不依赖于外部系统，因此运行的稳定性、安全性更好。

附图说明

图1为本发明一种多模块反应堆直流蒸发器核电机组启停堆的系统的结构框图。

附图标记说明：

1、第一反应堆，2、第二反应堆，3、第一汽水分离器，4、第二汽水分离器，5、除氧器，6、高压加热器，7、机组排水槽，8、汽轮机，9、凝汽器，10、多模块反应堆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做出进一步的说明。

如图1所示，本发明提供的一种多模块反应堆直流蒸发器核电机组启停堆的系统，包括多模块反应堆10、第一汽水分离器3、第二汽水分离器4、除氧器5、高压加热器6、机组排水槽7、汽轮机8和凝汽器9；其中，多模块反应堆10由至少2个反应堆组成，第一反应堆1、第二反应堆2是多模块反应堆10中的两个代表，多模块反应堆10中的其它反应堆与第一反应堆1、第二反应堆2完全相同；

第一反应堆1和第二反应堆2出口蒸汽管道分成两股，第一反应堆1的第一股管道分别接在第一汽水分离器3的第一入口和第二汽水分离器4的第二入口，第二反应堆2的第一股管道分别接在第二汽水分离器4的第一入口和第一汽水分离器3的第二入口；多模块反应堆10的其它反应堆出口管道也都分成两股，其中第一股管道均分别接在第一汽水分离器3、第二汽水分离器4的其它入口；第一反应堆1、第二反应堆2及其它反应堆出口的第二股管道汇合后又分为三股，第一股接在汽轮机8的入口，第二股接在凝汽器9的第二入口，第三股又分为两股，第一股接在除氧器5的第五入口，第二股接在高压加热器6的第一入口；汽轮机8的出口接在凝汽器9的第一入口。

第一汽水分离器3、第二汽水分离器4的第一出口为其疏水排出口，其出口分为三股，第一股分别接在除氧器5的第一、第二入口，第二股分别接在机组排水槽7的第一和第二入口，第三股分别接在凝汽器的第三和第五入口；第一汽水分离器3、第二汽水分离器4的第二出口为其蒸汽排出口，其出口分为三股，第一股分别接在除氧器5的第三、第四入口，第二股接在高压加热器6的第二、第三入口，第三股接在凝汽器9的第四、第六入口。

本发明提供的一种多模块反应堆直流蒸发器核电机组启停堆的方法，机组启动过程包括以下步骤：

第一反应堆1在建立起二回路水循环的初期，其出口为高温高压的水汽混合物，高温高压的水汽混合物进入第一汽水分离器3后扩容降压，会产生一定的低压饱和蒸汽和饱和水；

第一汽水分离器3产生的一部分饱和蒸汽进入除氧器5加热除氧器内的水，一部分进入高压加热器6的汽侧加热高压加热器水侧的水，高压加热器6不能接纳的蒸汽进入凝汽器9；

化验第一汽水分离器3产生的水，如果水质不合格，将水排往机组排水槽7，如果水质合格，将水排往除氧器5，当除氧器5不能接纳第一汽水分离器3产生的合格水时，将其排往凝汽器9；

随着第一反应堆1功率的升高，其出口的水减少、汽增多，最后全部变为过热蒸汽，第一汽水分离器3被切除，过热蒸汽在不具备进入汽轮机8的条件时排往凝汽器9，过热蒸汽具备进入汽轮机8的条件时进入汽轮机8，根据需要部分蒸汽也可以进入高压加热器6加热给水；

多模块反应堆10的其它反应堆启动过程与第一反应堆1的启动过程相同；某个反应堆在启动初期的汽水混合物排往与其温度接近的汽水分离器；

在机组运行中，一个汽水分离器一个保持在温度较高的工况备用，一个保持在温度较低的工况备用。

此外，机组停止过程包括以下步骤：

随着第一反应堆1核功率的降低，第一反应堆出口蒸汽流量和温度降低，当第一反应堆1出口蒸汽不能进入到汽轮机8后，其蒸气进入到凝汽器9中，部分蒸汽也可根据需要进入高压加热器6中；

随着第一反应堆1核功率的进一步降低，第一反应堆出口过热蒸汽逐步转变为汽水混合物，此时第一反应堆出口汽水混合物进入到第一汽水分离器3中，第一汽水分离器3中的蒸汽根据需要进入除氧器5、高压加热器6或凝汽器9中；第一汽水分离器3中的水根据需要进入除氧器5、或凝汽器9中，如果水质不合格进入到机组排水槽7中；

多模块反应堆10的其它反应堆停止过程与第一反应堆1的停止过程相同；某个反应堆在停止过程中的汽水混合物排往与其温度接近的汽水分离器。