一种一回路余热利用工业供汽系统及方法与流程

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1.本发明属于高温气冷堆核电机组余热利用领域，涉及一种一回路余热利用工业供汽系统及方法。

背景技术：

2.随着传统化石能源的日趋枯竭，以及燃烧化石燃料给人类生存环境带来的负面影响日益凸显，核能无论从经济上，还是环保上来说，都是一种不可或缺的替代能源。与其他能源相比，核能具有不可比拟的优越性。高温气冷堆核电机组通过核能-热能-机械能-电能的转化实现发电，能够代替传统化石能源，实现经济和生态环境协调发展，达到当今世界核能安全的最高水平。
3.高温气冷堆采用石墨作为慢化剂，具有良好的耐高温特性。用氦气做冷却剂，作为一种理想的惰性气体，氦气化学性质稳定，高温下不容易与反应堆的其他物质发生反应，并且有着较好的热力学性能。
4.在高温气冷堆核电机组的一回路，经过反应堆加热的高温氦气可达750℃以上，通过蒸汽发生器将给水加热为过热蒸汽之后，仍然具有较高过热度，一般需要经过减温减压进入主氦风机进行重复利用，造成高温氦气余热的浪费。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种一回路余热利用工业供汽系统及方法，该系统及方法能够充分利用高温氦气余热。
6.为达到上述目的，本发明所述的一回路余热利用工业供汽系统包括给水管道、反应堆、一级蒸汽发生器、二级蒸汽发生器、气路回路旁路流量调节阀门、气路回路旁路控制阀门及气路主路流量调节阀门；
7.反应堆的出口与一级蒸汽发生器的壳侧入口相连通，一级蒸汽发生器的壳侧出口与气路主路流量调节阀门的一端及气路回路旁路流量调节阀门的一端相连通，气路回路旁路流量调节阀门的另一端经二级蒸汽发生器的壳侧及气路回路旁路控制阀门后与气路主路流量调节阀门的另一端通过管道并管后与反应堆的入口相连通，给水管道与二级蒸汽发生器的管侧入口相连通，二级蒸汽发生器的管侧出口与工业用户相连通。
8.给水管道经水路流量调节阀门及给水泵与二级蒸汽发生器的管侧入口相连通。
9.一级蒸汽发生器的管侧与高温气冷堆核电机组二回路相连通。
10.还包括主氦风机，气路回路旁路流量调节阀门的另一端经二级蒸汽发生器的壳侧及气路回路旁路控制阀门后与气路主路流量调节阀门的另一端通过管道并管后与主氦风机的入口相连通，主氦风机的出口与反应堆的入口相连通。
11.本发明所述的一回路余热利用工业供汽方法包括以下步骤：
12.当工业用户需要较高过热度的蒸汽时，关闭气路主路流量调节阀门，打开气路回路旁路流量调节阀门及气路回路旁路控制阀门，一级蒸汽发生器壳侧输出的氦气进入到二
级蒸汽发生器的壳侧中放热，然后进入到反应堆中，与此同时，给水管道输出的给水进入到二级蒸汽发生器的管侧中吸热，以形成工业供汽，然后供给给工业用户；
13.当需要较低过热度的蒸汽时，则调节气路主路流量调节阀门的开度，以调节进入到二级蒸汽发生器中的氦气流量，继而调节供给给工业用户的蒸汽的过热度。
14.当工业用户不需要工业供汽时，关闭气路回路旁路流量调节阀门及气路回路旁路控制阀门，打开气路主路流量调节阀门。
15.给水管道经水路流量调节阀门及给水泵与二级蒸汽发生器的管侧入口相连通。
16.一级蒸汽发生器的管侧与高温气冷堆核电机组二回路相连通。
17.本发明具有以下有益效果：
18.本发明所述的一回路余热利用工业供汽系统及方法在具体操作时，通过二级蒸汽发生器对高温气冷堆核电机组一回路的氦气能量进行梯级利用，一级蒸汽发生器产生的过热蒸汽，推动高温气冷堆核电机组二回路做功发电，在一级蒸汽发生器加热给水之后的氦气仍具有较高过热度，利用氦气余热经二级蒸汽发生器加热给水，以产生符合工业用户需求的工业供汽，以充分利用高温氦气余热。
附图说明
19.图1为本发明的结构示意图。
20.其中，1为反应堆、2为一级蒸汽发生器、3为水路流量调节阀门、4为给水泵、5为二级蒸汽发生器、6为气路回路旁路流量调节阀门、7为气路回路旁路控制阀门、8为气路主路流量调节阀门、9为主氦风机。
具体实施方式
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
22.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
23.参考图1，本发明所述的一回路余热利用工业供汽系统包括反应堆1、一级蒸汽发生器2、水路流量调节阀门3、给水泵4、二级蒸汽发生器5、气路回路旁路流量调节阀门6、气路回路旁路控制阀门7、气路主路流量调节阀门8及主氦风机9；
24.反应堆1的出口与一级蒸汽发生器2的壳侧入口相连通，一级蒸汽发生器2的壳侧出口与气路主路流量调节阀门8的一端及气路回路旁路流量调节阀门6的一端相连通，气路回路旁路流量调节阀门6的另一端经二级蒸汽发生器5的壳侧及气路回路旁路控制阀门7后
与气路主路流量调节阀门8的另一端通过管道并管后与主氦风机9的入口相连通，主氦风机9的出口与反应堆1的入口相连通，给水管道经水路流量调节阀门3及给水泵4与二级蒸汽发生器5的管侧入口相连通，二级蒸汽发生器5的管侧出口与工业用户相连通，一级蒸汽发生器2的管侧与高温气冷堆核电机组二回路相连通。
25.本发明所述的一回路余热利用工业供汽方法包括以下步骤：
26.当工业用户需要较高过热度的蒸汽时，关闭气路主路流量调节阀门8，打开气路回路旁路流量调节阀门6及气路回路旁路控制阀门7，打开水路流量调节阀门3，一级蒸汽发生器2壳侧输出的氦气进入到二级蒸汽发生器5的壳侧中放热，然后经主氦风机9进入到反应堆1中，与此同时，给水管道输出的给水依次经水路流量调节阀门3及给水泵4进入到二级蒸汽发生器5的管侧中吸热，以形成工业供汽，然后供给给工业用户；
27.当需要较低过热度的蒸汽时，则调节气路主路流量调节阀门8的开度，以调节进入到二级蒸汽发生器5中的氦气流量，继而调节供给给工业用户的蒸汽的过热度。
28.当工业用户不需要工业供汽时，关闭气路回路旁路流量调节阀门6及气路回路旁路控制阀门7，打开气路主路流量调节阀门8，此时工业供汽系统停止运行。
29.本发明结构简单，操作方便，利用高温气冷堆核电机组一回路氦气余热进行工业供汽，提高了高温气冷堆核电机组的能量利用效率。
30.需要说明的是，本发明在气路回路旁路设置的气路回路旁路流量调节阀门6，以控制进入二级蒸汽发生器5的氦气量，在水路设置的水路流量调节阀门3控制进入二级蒸汽发生器5的水量，通过对进入二级蒸汽发生器5的氦气量及水量的控制，可以获得不同蒸汽参数的工业供汽，满足不同工业用户的供汽需求。
31.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：

1.一种一回路余热利用工业供汽系统，其特征在于，包括给水管道、反应堆(1)、一级蒸汽发生器(2)、二级蒸汽发生器(5)、气路回路旁路流量调节阀门(6)、气路回路旁路控制阀门(7)及气路主路流量调节阀门(8)；反应堆(1)的出口与一级蒸汽发生器(2)的壳侧入口相连通，一级蒸汽发生器(2)的壳侧出口与气路主路流量调节阀门(8)的一端及气路回路旁路流量调节阀门(6)的一端相连通，气路回路旁路流量调节阀门(6)的另一端经二级蒸汽发生器(5)的壳侧及气路回路旁路控制阀门(7)后与气路主路流量调节阀门(8)的另一端通过管道并管后与反应堆(1)的入口相连通，给水管道与二级蒸汽发生器(5)的管侧入口相连通，二级蒸汽发生器(5)的管侧出口与工业用户相连通。2.根据权利要求1所述的一回路余热利用工业供汽系统，其特征在于，给水管道经水路流量调节阀门(3)及给水泵(4)与二级蒸汽发生器(5)的管侧入口相连通。3.根据权利要求1所述的一回路余热利用工业供汽系统，其特征在于，一级蒸汽发生器(2)的管侧与高温气冷堆核电机组二回路相连通。4.根据权利要求1所述的一回路余热利用工业供汽系统，其特征在于，还包括主氦风机(9)，气路回路旁路流量调节阀门(6)的另一端经二级蒸汽发生器(5)的壳侧及气路回路旁路控制阀门(7)后与气路主路流量调节阀门(8)的另一端通过管道并管后与主氦风机(9)的入口相连通，主氦风机(9)的出口与反应堆(1)的入口相连通。5.一种一回路余热利用工业供汽方法，其特征在于，基于权利要求1所述的一回路余热利用工业供汽系统，包括以下步骤：当工业用户需要较高过热度的蒸汽时，关闭气路主路流量调节阀门(8)，打开气路回路旁路流量调节阀门(6)及气路回路旁路控制阀门(7)，一级蒸汽发生器(2)壳侧输出的氦气进入到二级蒸汽发生器(5)的壳侧中放热，然后进入到反应堆(1)中，与此同时，给水管道输出的给水进入到二级蒸汽发生器(5)的管侧中吸热，以形成工业供汽，然后供给给工业用户；当需要较低过热度的蒸汽时，则调节气路主路流量调节阀门(8)的开度，以调节进入到二级蒸汽发生器(5)中的氦气流量，继而调节供给给工业用户的蒸汽的过热度。6.根据权利要求5所述的一回路余热利用工业供汽方法，其特征在于，当工业用户不需要工业供汽时，关闭气路回路旁路流量调节阀门(6)及气路回路旁路控制阀门(7)，打开气路主路流量调节阀门(8)。7.根据权利要求5所述的一回路余热利用工业供汽方法，其特征在于，给水管道经水路流量调节阀门(3)及给水泵(4)与二级蒸汽发生器(5)的管侧入口相连通。8.根据权利要求5所述的一回路余热利用工业供汽方法，其特征在于，一级蒸汽发生器(2)的管侧与高温气冷堆核电机组二回路相连通。

技术总结

本发明公开了一种一回路余热利用工业供汽系统及方法，包括给水管道、反应堆、一级蒸汽发生器、二级蒸汽发生器、气路回路旁路流量调节阀门、气路回路旁路控制阀门及气路主路流量调节阀门；反应堆的出口与一级蒸汽发生器的壳侧入口相连通，一级蒸汽发生器的壳侧出口与气路主路流量调节阀门的一端及气路回路旁路流量调节阀门的一端相连通，气路回路旁路流量调节阀门的另一端经二级蒸汽发生器的壳侧及气路回路旁路控制阀门后与气路主路流量调节阀门的另一端通过管道并管后与反应堆的入口相连通，给水管道与二级蒸汽发生器的管侧入口相连通，二级蒸汽发生器的管侧出口与工业用户相连通，该系统及方法能够充分利用高温氦气余热。热。热。