反应堆余热排出和净化系统

技术领域

本发明涉及核电站辅助系统领域，尤其涉及一种反应堆余热排出和净化系统。

背景技术

目前成熟应用的压水堆堆型执行相关功能的系统有余热排出系统和化学与容积控制系统。化容系统由下泄回路、净化回路、上充回路和轴封水及过剩下泄回路四部分组成。另外，还有一条低压下泄管线和一条除硼管线。余热排出系统由两台余热排出泵、两台热交换器和相关的阀门、管道组成。常规压水堆设备工艺复杂，设备较多，并不适用于空间狭窄的核动力装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种反应堆余热排出和净化系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种反应堆余热排出和净化系统，所述反应堆设有冷管段和热管段，其特征在于，所述反应堆余热排出和净化系统包括：第一切换组件、第二切换组件、第三切换组件、换热器、余热排出泵和净化过滤器；

所述换热器包括接入所述反应堆的一回路冷却剂的冷却通道，以及与所述冷却通道隔绝的回热通道；

所述反应堆余热排出和净化系统包括通过所述第一切换组件、第二切换组件和第三切换组件择一连通的回热净化回路、净化回路、余热排出回路、余热排出供能回路和净化供能回路；

所述回热净化回路包括依次连接在所述冷管段和所述热管段之间的所述冷却通道、净化过滤器和所述回热通道；

所述净化回路包括依次连接在所述冷管段和所述热管段之间的所述冷却通道和净化过滤器；

所述余热排出回路包括依次连接在所述冷管段和所述热管段之间的所述冷却通道；

所述余热排出供能回路包括依次连接在所述冷管段和所述热管段之间的所述冷却通道和余热排出泵；

所述净化供能回路包括依次连接在所述冷管段和所述热管段之间的所述冷却通道、余热排出泵和净化过滤器。

优选地，所述第二切换组件包括第三控制阀和第七控制阀，所述第三控制阀与所述净化过滤器并联，所述第七控制阀与所述净化过滤器串联。

优选地，所述第一切换组件包括第二控制阀和第六控制阀，所述第二控制阀与所述余热排出泵并联，所述第六控制阀与所述余热排出泵串联。

优选地，所述第三切换组件包括第五控制阀和第八控制阀，所述第五控制阀和所述回热通道并联，所述第八控制阀和所述回热通道串联。

优选地，所述第二控制阀开启，所述第六控制阀关闭，所述第三控制阀关闭，所述第七控制阀开启，所述第五控制阀关闭，所述第八控制阀开启，可组成所述回热净化回路的接通；

所述第二控制阀开启，所述第六控制阀关闭，所述第三控制阀关闭，所述第七控制阀开启，所述第五控制阀开启，所述第八控制阀关闭，可组成所述净化回路的接通；

所述第二控制阀开启，所述第六控制阀关闭，所述第三控制阀开启，所述第七控制阀关闭，所述第五控制阀开启，所述第八控制阀关闭，可组成所述余热排出回路的接通；

所述第二控制阀关闭，所述第六控制阀开启，所述第三控制阀开启，所述第七控制阀关闭，所述第五控制阀开启，所述第八控制阀关闭，可组成所述余热排出供能回路的接通；

所述第二控制阀关闭，所述第六控制阀开启，所述第三控制阀关闭，所述第七控制阀开启，所述第五控制阀开启，所述第八控制阀关闭，可组成所述净化供能回路的接通。

优选地，所述第一切换组件包括第一三通阀，所述第一三通阀的进口与所述冷却通道连通，所述第一三通阀的两个出口分别与所述第二切换组件和所述余热排出泵连通。

优选地，所述第三切换组件包括第二三通阀，所述第二三通阀的进口与所述第二切换组件，所述第二三通阀的两个出口分别与所述回热通道和所述热管段连通。

优选地，调节所述第一三通阀使其与所述第二切换组件连通，所述第三控制阀关闭，所述第七控制阀开启，调节所述第二三通阀使其与所述所述回热通道连通，可组成所述回热净化回路的接通；

调节所述第一三通阀使其与所述第二切换组件连通，所述第三控制阀关闭，所述第七控制阀开启，调节第二三通阀使其与所述所述热管段连通，可组成所述回热净化回路的接通，可组成所述净化回路的接通；

调节所述第一三通阀使其与所述第二切换组件连通，所述第三控制阀开启，所述第七控制阀关闭，调节所述第二三通阀使其与所述所述热管段连通，可组成所述余热排出回路的接通；

调节所述第一三通阀使其与所述余热排出泵连通，所述第三控制阀开启，所述第七控制阀关闭，调节所述第二三通阀使其与所述所述热管段连通，可组成所述余热排出供能回路的接通；

调节所述第一三通阀使其与所述余热排出泵连通，所述第三控制阀关闭，所述第七控制阀开启，调节所述第二三通阀使其与所述所述热管段连通，可组成所述净化供能回路的接通。

优选地，所述冷管段和所述冷却通道之间设有第一控制阀；所述第二切换组件和所述第三切换组件之间设有第四控制阀。

优选地，所述冷却通道可将一回路冷却剂温度降低至60℃，所述冷却通道和所述第一切换组件之间设有第一温度传感器；所述回热通道可将一回路冷却剂温度提升至290℃，所述回热通道和所述热管段之间设有第二温度传感器。

实施本发明具有以下有益效果：通过将余热排出和净化过滤功能合并，实现系统功能集成化，可适用于多种不同的工况，方便维修和安装，同时节约布置空间，可应用于空间狭窄的核动力装置。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一些实施例中的反应堆余热排出和净化系统的总管线的示意图；

图2是本发明另一些实施例中的反应堆余热排出和净化系统的总管线的示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了本发明一些实施例中的，一种反应堆余热排出和净化系统，反应堆1设有冷管段11和热管段12，反应堆余热排出和净化系统包括第一切换组件、第二切换组件、第三切换组件、换热器6、余热排出泵31和净化过滤器41，还包括连接管线2和并联于连接管线2上的第一支管线3、第二支管线4和第三支管线5。连接管线2的第一端连接冷管段11，第二端连接热管段12。在本实施例中，该连接管线2、第一支管线3、第二支管线4和第三支管线5可以是金属软管，也可以是金属硬管，管线的端部可以是设有快速接头，以便进行快速连接。

换热器6包括接入反应堆1的一回路冷却剂的冷却通道，以及与冷却通道隔绝的回热通道。反应堆余热排出和净化系统包括通过第一切换组件、第二切换组件和第三切换组件择一连通的回热净化回路、净化回路、余热排出回路、余热排出供能回路和净化供能回路。

回热净化回路包括依次连接在冷管段11和热管段12之间的冷却通道、净化过滤器41和回热通道，该回路可用于功率运行期间的净化工况。净化回路包括依次连接在冷管段11和热管段12之间的冷却通道和净化过滤器41，该回路可用于机组启停堆期间主泵低速运转工况。余热排出回路包括依次连接在冷管段11和热管段12之间的冷却通道，该回路可用于机组启停堆期间大流量冷却工况。余热排出供能回路包括依次连接在冷管段11和热管段12之间的冷却通道和余热排出泵31，该回路可用于主泵停运下冷却工况。净化供能回路包括依次连接在冷管段11和热管段12之间的冷却通道、余热排出泵31和净化过滤器41，该回路可用于机组维修冷停堆工况。具体地，冷却通道设于连接管线2上，余热排出泵31设于第一支管线3上，净化过滤器41设于第二支管线4上，回热通道设于第三支管线5上。优选地，该换热器4可以是U型管式换热器、列管式换热器或板式换热器，净化过滤器32内部可以填充树脂与过滤网以保证一回路水质在可控范围内。

在一些实施例中，第一切换组件可包括第二控制阀22和第六控制阀32，第二控制阀22与余热排出泵31并联，第六控制阀32与余热排出泵31串联。第二切换组件可包括第三控制阀23和第七控制阀42，第三控制阀23与净化过滤器41并联，第七控制阀42与净化过滤器41串联。第三切换组件可包括第五控制阀25和第八控制阀51，第五控制阀25和回热通道并联，第八控制阀51和回热通道串联。具体地，第二控制阀22设置在连接管线2位于第一支管线3两端之间的一段上，第六控制阀32设置在第一支管线3上；第三控制阀23设置在连接管线2位于第二支管线4两端之间的一段上，第七控制阀42设置在第二支管线4上；第五控制阀25设置在连接管线2位于第三支管线5两端之间的一段上，第八控制阀51设置在第三支管线5上。

第二控制阀22开启，第六控制阀32关闭，第三控制阀23关闭，第七控制阀42开启，第五控制阀25关闭，第八控制阀51开启，可组成回热净化回路的接通。第二控制阀22开启，第六控制阀32关闭，第三控制阀23关闭，第七控制阀42开启，第五控制阀25开启，第八控制阀51关闭，可组成净化回路的接通。第二控制阀22开启，第六控制阀32关闭，第三控制阀23开启，第七控制阀42关闭，第五控制阀25开启，第八控制阀51关闭，可组成余热排出回路的接通。第二控制阀22关闭，第六控制阀32开启，第三控制阀23开启，第七控制阀42关闭，第五控制阀25开启，第八控制阀51关闭，可组成余热排出供能回路的接通。第二控制阀22关闭，第六控制阀32开启，第三控制阀23关闭，第七控制阀42开启，第五控制阀25开启，第八控制阀51关闭，可组成净化供能回路的接通。

可以理解地，在另一些实施例中，第一切换组件包括第一三通阀27，第一三通阀27的进口与冷却通道连通，第一三通阀27的两个出口分别与第二切换组件和余热排出泵31连通。第三切换组件包括第二三通阀28，第二三通阀28的进口与第二切换组件，第二三通阀28的两个出口分别与回热通道和热管段12连通。调节第一三通阀27使其与第二切换组件连通，第三控制阀23关闭，第七控制阀42开启，调节第二三通阀28使其与回热通道连通，可组成回热净化回路的接通。

调节第一三通阀27使其与第二切换组件连通，第三控制阀23关闭，第七控制阀42开启，调节第二三通阀28使其与热管段12连通，可组成回热净化回路的接通，可组成净化回路的接通。调节第一三通阀27使其与第二切换组件连通，第三控制阀23开启，第七控制阀42关闭，调节第二三通阀28使其与热管段12连通，可组成余热排出回路的接通。调节第一三通阀27使其与余热排出泵31连通，第三控制阀23开启，第七控制阀42关闭，调节第二三通阀28使其与热管段12连通，可组成余热排出供能回路的接通。调节第一三通阀27使其与余热排出泵31连通，第三控制阀23关闭，第七控制阀42开启，调节第二三通阀28使其与热管段12连通，可组成净化供能回路的接通。

在一些实施例中，冷管段11和冷却通道之间设有第一控制阀21。第二切换组件和第三切换组件之间设有第四控制阀24。

优选地，第一控制阀21、第二控制阀22、第三控制阀23、第四控制阀24、第五控制阀25、第六控制阀32、第七控制阀42、第八控制阀51、第一三通阀27、第二三通阀28。在一些实施例中可均为电磁阀，用于根据不同工况隔离相关设备以满足不同工况的运行要求。

冷却通道可将一回路冷却剂温度降低至60℃，冷却通道和第一切换组件之间设有第一温度传感器26，用于实时监控该处的冷却剂温度。回热通道可将一回路冷却剂温度提升至290℃，回热通道和热管段12之间设有第二温度传感器52，用于实时监控该处的冷却剂温度。

对于功率运行期间的净化工况，一回路冷却剂首先从反应堆1的冷管段11流出后，通过第一控制阀21流经至换热器6的冷却通道，由冷却水将一回路冷却剂的温度降低至60℃以下，然后经第一切换组件和第二切换组件连通至净化过滤器41，再经第三切换组件回流至换热器6的回热通道，升温至290℃后回流至反应堆1的热管段12中。

对于机组启停堆期间主泵低速运转工况，一回路冷却剂首先从反应堆1的冷管段11流出后，通过第一控制阀21流经至换热器6的冷却通道，由冷却水将一回路冷却剂的温度降低至60℃以下，然后经第一切换组件和第二切换组件连通至净化过滤器41，再经第三切换组件回流至反应堆1的热管段12中。

对于机组启停堆期间大流量冷却工况，一回路冷却剂首先从反应堆1的冷管段11流出后，通过第一控制阀21流经至换热器6的冷却通道，由冷却水将一回路冷却剂的温度降低至60℃以下，然后经第一切换组件、第二切换组件和第三切换组件回流至反应堆1的热管段12中。

对于主泵停运下冷却工况，一回路冷却剂首先从反应堆1的冷管段11流出后，通过第一控制阀21流经至换热器6的冷却通道，由冷却水将一回路冷却剂的温度降低至60℃以下，然后经第一切换组件连通至余热排出泵31，再由余热排出泵31将冷却剂经第二切换组件和第三切换组件注入反应堆1的热管段12中。

对于机组维修冷停堆工况，一回路冷却剂首先从反应堆1的冷管段11流出后，通过第一控制阀21流经至换热器6的冷却通道，由冷却水将一回路冷却剂的温度降低至60℃以下，然后经第一切换组件连通至余热排出泵31，再由余热排出泵31将冷却剂经第二切换组件注入净化过滤器41，再经第三切换组件回流至反应堆1的热管段12中。

反应堆余热排出和净化系统通过将余热排出和净化过滤功能合并，实现系统功能集成化，可适用于多种不同的工况，方便维修和安装，同时节约布置空间，可应用于空间狭窄的核动力装置。

可以理解地，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。