一种核电站循环水温度控制装置

技术领域

本发明涉及核电站循环水领域，特别是涉及一种核电站循环水温度控制装置。

背景技术

目前，核电站的循环液用于核电站中各个设备的降温，大部分取自然海水、河水或湖水，温度较低的循环液进入核电站内部后，吸收各个设备的热量以保证各个设备在合适的温度下运行，吸收热量后的循环液温度上升，再从核电站的排水口排出。

由于循环液对于核电站至关重要，所以循环液的流量也很关键，但由于季节变化，循环液温度过低会导致结冰，由于核电站流入管路设置有过滤件防止异物进入，循环液结冰后也会被隔在过滤件外进而有可能堵塞过滤件，导致循环液流量不足，有可能引发核电站反应堆跳堆，造成经济损失和安全事故。

发明内容

基于此，有必要针对循环水结冰导致堵塞栅栏网进而流量不足的问题，发明一种核电站循环水温度控制装置，以避免循环水结冰，包括：

待冷却设备；

流入管路，连接于待冷却设备，用于供冷却液冷却待冷却设备；

流出管路，连接于待冷却设备，用于供吸收待冷却设备热量后的冷却液流出；

回流管路，回流管路用于承载流通流出管路流出的所述冷却液，流出管路内的至少部分冷却液能够经回流管路回流至流入管路。

在其中一个实施例中，流出管路上设有排水闸门，排水闸门设置于回流管路与流出管路的连通位置的下游，排水闸门用于控制流入回流管路的冷却液的流量。

在其中一个实施例中，还包括水温探测器，水温探测器安装于流入管路，水温探测器测得的温度低于临界温度时，排水闸门的开度减小或直至关闭，出水闸门开启。

在其中一个实施例中，回流管路上设有出水闸门，出水闸门用于控制回流管路流出至流入管路的冷却液的流量。

在其中一个实施例中，还包括连接于流入管路与回流管路之间的抽吸管，抽吸管用于将冷却液喷淋至流入管路，抽吸管上设有抽吸泵，抽吸泵用于将回流管路中的冷却液抽入抽吸管中。

在其中一个实施例中，还包括设置于抽吸管的隔离阀，隔离阀处于关闭状态能够阻止冷却液在抽吸管中流通，隔离阀处于开启状态能够使冷却液在抽吸管中流通。

在其中一个实施例中，流入管路上设有过滤件，抽吸管末端出口的位置，以及流入管路和回流管路连通的位置分别位于过滤件沿流入管路长度方向的两侧。

在其中一个实施例中，还包括多个喷淋嘴，喷淋嘴间隔排布在抽吸管的末端。

在其中一个实施例中，多个喷淋嘴设有转向件，转向件用于调整冷却液的喷出方向。

在其中一个实施例中，回流管路埋设于地面以下。

上述一种核电站循环水温度控制装置，包括待冷却设备，流入管路，流出管路和回流管路，其中，流入管路连接于待冷却设备，用于供冷却液冷却待冷却设备；流出管路连接于待冷却设备，用于供吸收待冷却设备热量后的冷却液流出；回流管路用于承载流通流出管路流出的冷却液，流出管路内的至少部分冷却液能够经回流管路回流至流入管路。由于高温冷却液自回流管路流出到流入管路，可以和低温冷却液混合在一起，提高了流入管道中冷却液的温度，降低了结冰的可能性，降低了因循环水流量不足而引发反应堆跳堆风险的概率，从而降低了安全风险，提高了经济收益。

附图说明

图1为本申请其中一个实施例的结构示意图；

图2为其中一个实施例的装置结构示意图。

附图标记：流入管路110；过滤件111；回流管路120；出水闸门121；流出管路130；排水闸门131；水温探测器140；抽吸管151；抽吸泵152；隔离阀153；喷淋嘴154。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，图1示出了核电站循环水温度控制装置的示意图，在其中一个实施例中，包括待冷却设备(图中未示出)，流入管路110，流出管路130和回流管路120，流入管路110连接于待冷却设备，用于供冷却液冷却待冷却设备；流出管路130连接于待冷却设备，用于供吸收待冷却设备热量后的冷却液流出；回流管路120用于承载流通流出管路130流出的高温冷却液，流出管路130内的至少部分冷却液能够经回流管路120回流至流入管路110。

可以理解的，这里的高温冷却液和低温冷却液中的温度是相对而言的，并不代表与外界参照物对比后的温度高低。流入管路110中的冷却液温度相较于流出管路130流出的冷却液而言温度较低，所以为低温冷却液，同理，流出管路130流出的冷却液为高温冷却液。

具体地，流入管路110连接于待冷却设备，低温冷却液从外界流入至流入管路110，通过吸收待冷却设备上的热量，使待冷却设备的温度能控制在一定范围内，以保证待冷却设备的正常工作，流出管路130连接于待冷却设备，低温冷却液吸收待冷却设备的热量后温度升高，经流出管路130流出核电站，从图1可以看出，回流管路120可以用来承载流出管路130流出的高温冷却液，流出管路130流出高温冷却液后，至少部分高温冷却液能流入回流管路120，回流管路120中的高温冷却液可以从另一端流出至流入管路110，和流入管路110中的低温冷却液混合。

上述的实施例，包括待冷却设备，流入管路110，流出管路130和回流管路120。其中，流入管路110连接于待冷却设备，用于供冷却液冷却待冷却设备；流出管路130连接于待冷却设备，用于供吸收待冷却设备热量后的高温冷却液流出；流入管路110与流出管路130均能够连通于回流管路120，流出管路130内的至少部分冷却液能够经回流管路120回流至流入管路110。由于高温冷却液自回流管路120流出到流入管路110，可以和低温冷却液混合在一起，提高了原来冷的冷却液的温度，降低了结冰的可能性，减少了因循环水流量不足而引发反应堆跳堆风险的概率，从而降低了安全风险，提高了经济收益。

在一些实施例中，前述的待冷却设备可以为多个，前述的流入管路110、流出管路130与回流管路120可以设置多组，每组用于一个待冷却设备的冷却，每组的连接方式参照前述实施例即可。待冷却设备通常可以为氮气稳压器、蒸汽稳压器或主泵等。

同样的，在其他的一些实施例中，回流管路120可以连接在流入管路110和流出管路130之间，也可以连接在流出管路130和核电站多个流入管路110的共同取水区域之间，以实现同时调节多条流入管路130的冷却液温度的目的。

参阅图1，在其中一个实施例中，流出管路130上设有排水阀闸门131，排水闸门131设置于回流管路120与流出管路130的连通位置的下游，排水闸门131用于控制流入回流管路120的高温冷却液的流量。

参阅图1，在其中一个实施例中，流出管路130上设有排水闸门131，排水闸门131设置在回流管路120与流出管路130的连通位置的下游，当排水闸门131关闭时，高温冷却液无法从流出管路130流出，所以会全部流入至回流管路120，当排水闸门131完全开启时，高温冷却液会全部从排水闸门131排出而不会流至回流管路120，设置排水闸门131可以控制流入回流管路120的高温冷却液通过排水闸门131底部的流量，即排水闸门131开启程度越大，流过的高温冷却液越多，排水闸门131的开启程度的大小影响到高温冷却液流到回流管路120流量的大小，这样可以更好的利用高温冷却液，也比较方便控制流入管路110中的低温冷却液的温度。

参阅图1，在其中一个实施例中，还包括水温探测器140，水温探测器140安装于流入管路110，水温探测器140测得的温度低于临界温度时，排水闸门131开度减小或直至关闭，出水闸门121开启。

参阅图1，在其中一个实施例中，还包括水温探测器140，水温探测器140安装于流入管路110，水温探测器140可以用来检测流入管路110中低温冷却液的具体温度。水温探测器140与排水闸门131均通信连接于控制器，当水温探测器140检测到的温度低于预先设置的温度时，表示低温冷却液极有可能结冰或者已经有结冰现象，这时控制器控制排水闸门131的开度减小或直接关闭，这样会有部分至全部高温冷却液流到回流管路120，然后从回流管路120流出至流入管路110，高温冷却液和低温冷却液混合以提升温度，防止结冰。设置水温探测器140可以更方便更准确的判断温度，降低了安全风险。

在其他实施例中，水温探测器140测得的温度与排水闸门131的开启程度形成负反馈调节机制。

具体地，当水温探测器140测得的温度越低，表明流入管路110处越容易结冰，这个时候需要的高温冷却液越多，所以排水闸门131开启的程度越小。

参阅图1，其中一个实施例中，回流管路120上设有出水闸门121，出水闸门121用于控制回流管路120流出至流入管路110的冷却液的流量。

参阅图1，在其中一个实施例中，回流管路120上设有出水闸门121，出水闸门121可以在高度方向上发生升降运动实现开启关闭，以方便控制回流管路120中高温冷却液流过出水闸门121底部的流量，由于过多的高温冷却液流出可以大大提升流入管路110中冷却液的温度，但也会因此弱化冷却液自身的冷却效果，可能会因对待冷却设备冷却不到位而引发危险，所以设置出水闸门121可以避免过多的高温冷却液流出。

优选的，在其他的一些实施例中，回流管路120可以设置成有利于高温冷却液依靠重力流动的结构。具体地，可以使回流管路120设置成一定斜度，即回流管路120的出口高度低于从流出管路130连通的入口的高度，冷却液在回流管路120中也可以依靠重力流动的斜坡结构。同样的，回流管路120与流出管路130的连通位置的高度可以低于流出管路130中高温冷却液排出的位置，这样方便高温冷却液进入回流管路120中。

参阅图2，图2示出了装置的另外的结构示意图，在其中一个实施例中，还包括连接于流入管路110与流出管路130之间的抽吸管151，抽吸管151用于将冷却液喷淋至流入管路110，抽吸管151上设有抽吸泵152，抽吸泵152可以将回流管路120中的冷却液抽入抽吸管151中。

参阅图2，在其中一个实施例中，流入管路110和回流管路120之间还包括抽吸管151以及位于抽吸管151上的抽吸泵152。图2中，抽吸管151的一端连通于回流管路120，可以理解，抽吸管151一端也可以直接与流出管路130相连通。抽吸泵152可以将回流管路120中或者流出管路130中的高温冷却液抽入到抽吸管151中，然后经抽吸管151的另一端喷出至流入管路110。设置抽吸管151和抽吸泵152可以主动的控制高温冷却液的回流，且抽吸泵152能够提高高温冷却液的水压和流速，以更好地冲刷流入管路110中可能存在的冰块，加速冰块的消融过程。

参阅图2，在其中一个实施例中，还包括设置于抽吸管151的隔离阀153，隔离阀153处于关闭状态能够阻止冷却液在抽吸管151中流通，隔离阀153处于开启状态能够使冷却液在抽吸管151中流通。

参阅图2，在其中一个实施例中，抽吸管151上设有隔离阀153，隔离阀153处于关闭状态时，高温冷却液无法在抽吸管151中流通，隔离阀153处于开启状态时，即使抽吸泵152不处于开启状态，高温冷却液也可以经抽吸管151流至流入管路110中，设置隔离阀153可以和抽吸泵152一起控制抽吸管151中高温冷却液的流量，防止流入管路110中冷却液的温度较高。

优选的，在其他的一个实施例中，水温探测器140可以和隔离阀153以及抽吸泵152联动，根据回流管路120中高温冷却液的流量和抽吸管151中的流量，通过计算确定在不同的温度下是否开启隔离阀153和抽吸泵152。

参阅图2，在其中一个实施例中，流入管路110上设有过滤件111，抽吸管151末端的位置，以及流入管路110和回流管路120连通的位置分别位于过滤件111沿流入管路110长度方向的两侧。

参阅图2，过滤件111属于流入管路110中的常规设置，起到防止异物进入的作用，通常呈网状。抽吸管151和回流管路120的出口位于过滤件111的两侧，抽吸管151喷淋冷却液的方向可以与回流管路120流出的冷却液的流动方向相反，如此可以实现从回流管路120流出的高温冷却液和从抽吸管151中流出的高温冷却液从两个方向对流，可以理解，过滤件111可以接收到来自两个方向上对流的高温冷却液，这样有利于过滤件111上别的异物的掉落和冰块的融化。此外，回流管路120流出的高温冷却液和从抽吸管151中流出的高温冷却液对流还可以使流入管路110中冷却液的流速变慢，不至于高温冷却液直接进入待冷却设备的冷却区域内，所以更有利于低温冷却液的温度的提升，降低再次结冰的概率。参阅图2，在其中一个实施例中，还包括多个喷淋嘴154，喷淋嘴154间隔排布在抽吸管151的末端。

参阅图2，在其中一个实施例中，抽吸管151上设置有多个喷淋嘴154，多个喷淋嘴154可以多排间隔设置，以增加喷淋冲洗的过滤件111的区域面积，设置喷淋嘴154减小了高温冷却液从抽吸管151的流出截面积，所以可以增大高温冷却液自抽吸管151中流出的压力和流速，同样的，喷淋嘴154喷出的高温冷却液可以喷至过滤件111上，这样方便冲刷过滤件111上的异物和冰块，保证冷却液的流量。

优选的，在其中一个实施例中，多个喷淋嘴154设有转向件，转向件用于调整冷却液的喷出方向，这样可以大大扩大喷淋嘴154的喷淋面积，使得低温冷却液不同区域的温度上升更加均匀，同时喷到过滤件111上的面积范围也能扩大，通过调整方向可以针对性的冲刷过滤件111上的异物，效率更高，也更加节省高温冷却液，从而更好的控制低温冷却液的温度的上升速度。同样，在不需要清洗冲刷过滤件111时，喷淋嘴154也可以直接将高温冷却液喷入下方的低温冷却液中。

当然，在其他的一些实施例中，抽吸管151喷淋冷却液的方向还可以与回流管路120流出的冷却液的流动方向相同，此外，在其他的一些实施例中，抽吸管151和回流管路120的出口也可以位于过滤件111的同一侧，在此均不做限制。

在其中一个实施例中，回流管路120埋设于地面以下。

在其中一个实施例中，回流管路120可以埋设在地面以下，一方面可以避免环境中的异物进入回流管路120，一方面，可以维持冷却液的温度，避免高温冷却液温度降低从而无法对流入管路110中的冷却液进行升温。

在上述的一些实施例中，抽吸管151、出水闸门121、排水闸门131、隔离阀153可由硬质塑料或不锈钢制造而成，如PVC(聚氯乙烯)材料，可以有效抵抗外部环境的腐蚀，回流管路120，流入管路110和流出管路130等可由混凝土材料制作而成，制作材料易得，经济成本较低，且系统配置和制作工艺简单。

本申请有两种运行模式：非能动运行模式和能动运行模式。

流入管路110上配置了多个水温探测器140，以测量冷却液的水温，并将水温信息传输至核电站主控室。当水温探测器140测量显示水温低于4℃(具体值可根据需要调节)时，发出冷却液温度过低报警。有操纵员手动启动装置，并以非能动模式运行。非能动模式启动时，出水闸门121升起，排水闸门131下降，逐渐增大地下回流管路120中高温冷却液的回流流量，减小高温冷却液通过排水闸门131的流量，直至水温低警报消除为止，然后维持出水闸门121和排水闸门131的高度不变。当水温探测器140显示水温高于20℃(具体值可根据需要调节)时，发出冷却液温度过高报警，出水闸门121下降，排水闸门131上升，逐渐减小地下回流管路120的冷却液的回流流量，增加高温冷却液通过流出管路130排出的流量，直至水温高警报消除为止，本申请装置功能的实现降低额外热源的输入，利用核电站自身废热提高了流入管路110中冷却液的温度，既节省了能源，又降低了循环水结冰导致流量不足的风险，同时还提高了循环水的可用性。

当排水闸门131降低至最底部，出水闸门121升起最顶部时，回流管路120中的高温冷却液流量全部回流至流入管路110的位置，若此时低温警报依然无法消除，则由操纵员手动启动能动运行模式，即打开抽吸管151线上的隔离阀153，启动抽吸泵152中，将高温冷却液喷淋至过滤件111内测，防止过滤件111结冰堵塞，并冲走和破碎可能存在的冰块。抽吸泵152的喷淋流量可设置高、中、低三档，根据水温的高低需要选择不同的喷淋流量：水温越低，喷淋流量需求越高，通过本装置的功能实现可以有效提高核电站的安全可靠性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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，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，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。