[發明專利]螺旋盤管式蒸汽發生器的防護裝置及防護方法

有效

• 申請號: 202110325614.7
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113124387B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 李海泉;王天柱;顏廷宇
• 申請（專利權）人: 華能山東石島灣核電有限公司
• 主分類號: F22B1/02
• 分類號: F22B1/02;F22B35/00
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 李明;趙吉陽

本公開提供一種螺旋盤管式蒸汽發生器的防護裝置及防護方法，包括：氮氣瓶組、氮氣壓縮機、平衡進氣管路、增壓進氣管路、控制閥門組和壓力表；平衡進氣管路的進氣端與氮氣瓶組相連，其出氣端用于與蒸汽發生器傳熱管相連；增壓進氣管路的進氣端與氮氣瓶組相連，其出氣端與蒸汽發生器傳熱管相連，增壓進氣管路上串接有氮氣壓縮機；控制閥門組中的各閥門分別串接在平衡進氣管路和增壓進氣管路上；壓力表設置在平衡進氣管路或增壓進氣管路上，以監測蒸汽發生器傳熱管的壓力。蒸汽發生器傳熱管內部的高壓氣體能夠有效地避免蒸汽發生器承受殼側壓力的風險，同時高純度氮氣有效地減少了傳熱管內部的氧含量，避免了氧氣與水給蒸汽發生器造成的銹蝕風險。

技術領域

本公開屬于高溫氣冷堆蒸汽發生器技術領域，具體涉及一種螺旋盤管式蒸汽發生器的防護裝置及防護方法。

背景技術

高溫氣冷堆是改進型氣冷堆AGR的進一步發展，采用化學惰性和熱工性能好的氦氣作為冷卻劑，以束縛放射性裂變產物性能極佳的全陶瓷型包裹燃料顆粒制成的彌散在石墨基體中的燃料元件，用耐熱的石墨作為慢化劑和堆芯結構材料，使堆芯出口氦氣溫度可達到750℃以上，甚至達到950℃。

高溫氣冷堆是各類核反應堆中運行溫度最高的堆型，蒸汽發生器作為高溫氣冷堆核電廠一、二回路連接的核心設備，其結構與現役壓水堆蒸汽發生器完全不同，為我國首個核電用直流蒸汽發生器。為更有效地利用高溫氣冷堆堆芯產生的熱量，高溫氣冷堆蒸汽發生器采用了直流螺旋盤管結構，被反應堆堆芯加熱至750℃的氦氣從蒸汽發生器殼體的上部進入，并自上而下沖刷換熱組件，將熱量傳遞給二回路的水；二次側的水則由給水聯箱分經各傳熱管自下而上，轉換為570℃的蒸汽，蒸汽推動汽輪發電機旋轉發電。

高溫氣冷堆蒸汽發生器二回路側出口溫度高，必須相應提高二回路側壓力以實現參數的匹配，因此高溫氣冷堆蒸汽發生器從整體設計上采用了與壓水堆蒸汽發生器截然相反的布置，傳熱管內側流通二回路的水和蒸汽，蒸汽發生器殼側流經一回路介質氦氣。

高溫氣冷堆蒸汽發生器屬于直流式換熱器，為滿足換熱量的需求，蒸汽發生器不僅通過螺旋盤管結構將單根傳熱管的長度延伸至60多米，而且傳熱管均采用細管結構壁厚僅3mm。細長、輕薄的傳熱管在提高了蒸汽發生器傳熱效果的同時，大大降低了蒸汽發生器承受殼側壓力的能力，同時也造成了蒸汽發生器難以排空、難以檢查的特點。這就導致高溫氣冷堆蒸汽發生器無法承受較大殼側壓力的問題，并且不能使用充水的方式進行升壓防護。

按照核電廠建設統一要求，高溫氣冷堆一回路構建完成后需開展一回路的整體壓力試驗以驗證一回路強度，此過程需要對蒸汽發生器殼側充入高達9MPa的壓力，遠遠超出了蒸汽發生器承受殼側壓力的能力。此外，高溫氣冷堆一回路介質氦氣，其密度、粘度等流體特性與壓力、溫度密切相關，在調試期的各相關工況均存在著蒸汽發生器殼側升壓的需求。

蒸汽發生器是一二回路的邊界設備，同時還起到一回路放射性隔離功能，因此對于包括傳熱管在內的蒸汽發生器邊界結構必須進行嚴格保護和保養。

高溫氣冷堆蒸汽發生器防護具有壓力高、時間長、敏感性強的特點，現階段電力、石化行業常用的低壓氮氣保養、水實體防護、水實體與壓縮空氣配合保養均無法滿足高溫氣冷堆蒸汽發生器防護要求。

發明內容

本公開旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種螺旋盤管式蒸汽發生器的防護裝置及防護方法。

本公開的一方面，提供一種螺旋盤管式蒸汽發生器的防護裝置，所述防護裝置包括：氮氣瓶組、氮氣壓縮機、平衡進氣管路、增壓進氣管路、控制閥門組和壓力表；

所述平衡進氣管路的進氣端與所述氮氣瓶組相連，所述平衡進氣管路的出氣端用于與蒸汽發生器傳熱管相連；

所述增壓進氣管路的進氣端與所述氮氣瓶組相連，所述增壓進氣管路的出氣端與所述蒸汽發生器傳熱管相連，所述增壓進氣管路上串接有所述氮氣壓縮機；