阅读说明：本技术 一种中间汽水分离的直流蒸汽发生的系统和方法 (Intermediate steam-water separation direct-current steam generation system and method ) 是由 马晓珑 韩传高 刘俊峰 张瑞祥 刘峰 武方杰 余俨 于 2021-02-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种中间汽水分离的直流蒸汽发生的系统和方法,该系统包括蒸汽发生器和反应堆,其中：反应堆的出口接在蒸汽发生器的第三入口,蒸汽发生器的第三出口接在反应堆的入口,反应堆产生的热量通过反应堆的冷却剂的流动带入到蒸汽发生器中。该方法在启动过程中耗水量、耗热量较小,由于汽水分离器放置在蒸发器过热段前,机组在运行中,当给水发生波动时,水不会进入过热段,主蒸汽温度波动小,有利于机组的安全运行,机组突然全面停机后,再启动时,由于水不会进入温度较高的过热段,机组再启动过程中冷却时间较短,提高了机组的可用性。(The invention discloses a system and a method for generating direct current steam with intermediate steam-water separation, wherein the system comprises a steam generator and a reactor, and the method comprises the following steps: the outlet of the reactor is connected with the third inlet of the steam generator, the third outlet of the steam generator is connected with the inlet of the reactor, and the heat generated by the reactor is brought into the steam generator by the flow of the coolant of the reactor. The method has the advantages that the water consumption and the heat consumption are low in the starting process, the steam-water separator is placed in front of the overheating section of the evaporator, the unit is in operation, when the water supply fluctuates, the water cannot enter the overheating section, the main steam temperature fluctuation is low, the safe operation of the unit is facilitated, after the unit is suddenly and comprehensively stopped, and when the unit is restarted, the water cannot enter the overheating section with high temperature, the cooling time in the restarting process of the unit is short, and the usability of the unit is improved.)

一种中间汽水分离的直流蒸汽发生的系统和方法

技术领域

本发明属于核电技术领域，具体涉及一种中间汽水分离的直流蒸汽发生的系统和方法。

背景技术

目前建造的高温气冷堆核电站，目前建造的高温气冷堆核电站，其汽水分离器设置在蒸发器(过热段)的出口，在启动停堆阶段，水必须流经到过热器。目前设计存在下面几个问题：

(1)机组在启动过程中耗水量、耗热量大；

(2)机组在运行中，当给水发生波动时，水直接进入过热段，主蒸汽温度波动大，不利于机组的安全运行；

(3)机组突然全面停机后，高压加热器、低压加热器丧失了加热汽源，蒸发器给水温度只能加热到120℃左右，蒸发器出口温度570℃左右，二回路要建立水循环必须对蒸发器长时间冷却，降低了机组的可用性。

发明内容

本发明的目的在于针对目前机组系统的不足，提供了一种中间汽水分离的直流蒸汽发生的系统和方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种中间汽水分离的直流蒸汽发生的系统，包括蒸汽发生器和反应堆；其中，

反应堆的出口接在蒸汽发生器的第三入口，蒸汽发生器的第三出口接在反应堆的入口，反应堆产生的热量通过反应堆的冷却剂的流动带入到蒸汽发生器中。

本发明进一步的改进在于，蒸汽发生器是一种管壳式换热器，管内为水和蒸汽，称为蒸汽发生器的二次侧，管外为反应堆的冷却剂，称为蒸汽发生器的一次侧，蒸汽发生器二次侧的水吸收蒸汽发生器一次侧反应堆的冷却剂的热量后温度提高产生蒸汽，称为蒸汽发生，水产生汽的过程在一个流程完成，称为直流。

本发明进一步的改进在于，蒸汽发生器包含蒸发段和过热段；其中，蒸汽发生器的第一入口接在蒸发段的入口，蒸发段的出口接在蒸汽发生器的第一出口，蒸汽发生器的第二入口接在过热段的入口，过热段的出口接在蒸汽发生器的第二出口。

本发明进一步的改进在于，还包括第一阀门组、汽水分离器和第二阀门组；其中，第一阀门组的出口接在蒸汽发生器的第一入口，蒸汽发生器的第一出口接在汽水分离器的入口，汽水分离器的第一出口接在蒸汽发生器的第二入口，汽水分离器的第二出口接在第二阀门组的入口。

本发明进一步的改进在于，汽水分离器位于蒸汽发生器的蒸发段和过热段之间，称为中间汽水分离，汽水分离器的作用是将进入其内部的汽水混合物进行水汽分离，汽通过汽水分离器的第一出口进入蒸汽发生器的第二入口，水通过汽水分离器的第二出口进入第二阀门组的入口。

本发明进一步的改进在于，第一阀门组和第二阀门组均由截止阀和调节阀组成。

本发明进一步的改进在于，还包括汽轮机、汽轮机旁路阀门组和凝汽器；其中，第二阀门组的出口接在凝汽器的第一入口，蒸汽发生器的第二出口分两股，第一股接在汽轮机的入口，第二股接在汽轮机旁路阀门组的入口，汽轮机的出口接在凝汽器的第二入口，汽轮机旁路阀门组的出口接在凝汽器的第三入口。

一种中间汽水分离的直流蒸汽发生的方法，该方法基于所述的一种中间汽水分离的直流蒸汽发生的系统，包括以下步骤：

1)在核电机组启动初期，通过第一阀门组的调节阀控制向蒸汽发生器注水，注入到蒸汽发生器的水通过蒸发段进入到汽水分离器中；

2)当蒸发段注满水、汽水分离器水位可见后，通过第二阀门组的调节阀控制汽水分离器的排水，维持汽水分离器正常水位；

3)提高反应堆功率，反应堆冷却剂温度提高，反应堆冷却剂通过蒸汽发生器将热量传给蒸发段内的水；

4)随着反应堆功率的进一步提高，蒸发段的出口产生蒸汽，汽水混合物在汽水分离器内分离，水通过第二阀门组排入凝汽器，汽通过蒸汽发生器内的过热段、汽轮机旁路阀门组进入凝汽器；

5)通过控制汽轮机旁路阀门组控制蒸汽发生器二次侧和汽水分离器内的压力；

6)随着反应堆功率的进一步提高，蒸发段的出口产生蒸汽增多，水量减少，直至全部变为蒸汽；

7)当过热段产生的蒸汽满足汽轮机冲转需求后，蒸汽进入汽轮机，汽轮机带负荷运行，逐步关小汽轮机旁路阀门组直至全关。

本发明进一步的改进在于，汽轮机的负荷随着反应堆功率的变化而同步调节。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种中间汽水分离的直流蒸汽发生的系统和方法，具有以下几方面明显的优点：

(1)机组在启动过程中耗水量、耗热量较小；

(2)由于汽水分离器放置在蒸发器过热段前，机组在运行中，当给水发生波动时，水不会进入过热段，主蒸汽温度波动小，有利于机组的安全运行；

(3)机组突然全面停机后，再启动时，由于水不会进入温度较高的过热段，机组再启动过程中冷却时间较短，提高了机组的可用性。

附图说明

图1为本发明一种中间汽水分离的直流蒸汽发生的系统的结构框图。

附图标记说明：

1、第一阀门组，2、蒸汽发生器，3、蒸发段，4、汽水分离器，5、第二阀门组，6、凝汽器，7、过热段，8、汽轮机旁路阀门组，9、汽轮机，10、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详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种中间汽水分离的直流蒸汽发生的系统，包括第一阀门组1、蒸汽发生器2、汽水分离器4、第二阀门组5、凝汽器6、汽轮机旁路阀门组8、汽轮机9和反应堆10。蒸汽发生器2包含蒸发段3和过热段7；其中，蒸汽发生器2的第一入口接在蒸发段3的入口，蒸发段3的出口接在蒸汽发生器2的第一出口，蒸汽发生器2的第二入口接在过热段7的入口，过热段7的出口接在蒸汽发生器2的第二出口。反应堆10的出口接在蒸汽发生器2的第三入口，蒸汽发生器2的第三出口接在反应堆10的入口，反应堆10产生的热量通过反应堆10的冷却剂的流动带入到蒸汽发生器2中。第一阀门组1的出口接在蒸汽发生器2的第一入口，蒸汽发生器2的第一出口接在汽水分离器4的入口，汽水分离器4的第一出口接在蒸汽发生器2的第二入口，汽水分离器4的第二出口接在第二阀门组5的入口。第二阀门组5的出口接在凝汽器6的第一入口，蒸汽发生器2的第二出口分两股，第一股接在汽轮机9的入口，第二股接在汽轮机旁路阀门组8的入口，汽轮机9的出口接在凝汽器6的第二入口，汽轮机旁路阀门组8的出口接在凝汽器6的第三入口。

优选的，蒸汽发生器2是一种管壳式换热器，管内为水和蒸汽，称为蒸汽发生器2的二次侧，管外为反应堆10的冷却剂，称为蒸汽发生器2的一次侧，蒸汽发生器2二次侧的水吸收蒸汽发生器2一次侧反应堆10的冷却剂的热量后温度提高产生蒸汽，称为蒸汽发生，水产生汽的过程在一个流程完成，称为直流。

优选的，汽水分离器4位于蒸汽发生器2的蒸发段3和过热段7之间，称为中间汽水分离，汽水分离器4的作用是将进入其内部的汽水混合物进行水汽分离，汽通过汽水分离器4的第一出口进入蒸汽发生器2的第二入口，水通过汽水分离器4的第二出口进入第二阀门组5的入口。

优选的，第一阀门组1和第二阀门组5均由截止阀和调节阀组成。

本发明提供的一种中间汽水分离的直流蒸汽发生的方法，包括以下步骤：

1)在核电机组启动初期，通过第一阀门组1的调节阀控制向蒸汽发生器2注水，注入到蒸汽发生器2的水通过蒸发段3进入到汽水分离器4中；

2)当蒸发段3注满水、汽水分离器4水位可见后，通过第二阀门组5的调节阀控制汽水分离器4的排水，维持汽水分离器4正常水位；

3)提高反应堆10功率，反应堆10冷却剂温度提高，反应堆10冷却剂通过蒸汽发生器2将热量传给蒸发段3内的水；

4)随着反应堆10功率的进一步提高，蒸发段3的出口产生蒸汽，汽水混合物在汽水分离器4内分离，水通过第二阀门组5排入凝汽器6，汽通过蒸汽发生器4内的过热段7、汽轮机旁路阀门组8进入凝汽器6；

5)通过控制汽轮机旁路阀门组8控制蒸汽发生器2二次侧和汽水分离器4内的压力；

6)随着反应堆10功率的进一步提高，蒸发段3的出口产生蒸汽增多，水量减少，直至全部变为蒸汽；

7)当过热段7产生的蒸汽满足汽轮机9冲转需求后，蒸汽进入汽轮机9，汽轮机9带负荷运行，逐步关小汽轮机旁路阀门组8直至全关。

此后，汽轮机9的负荷随着反应堆10功率的变化而同步调节。