一种氦-二氧化碳热量交换的系统的制作方法

一种氦
‑
二氧化碳热量交换的系统
技术领域
1.本实用新型属于核电技术领域，具体涉及一种氦
‑
二氧化碳热量交换的系统。


背景技术：

2.目前高温气冷堆示范电站一回路核燃料产生的热量是通过氦
‑
水管壳式螺旋管换热器(直流蒸发器)及其系统将热量传递给二回路的水的。
3.该系统存在以下一些问题：
4.(1)该系统结构复杂，特别是直流蒸发器制造、运行困难；
5.(2)蒸发器在出厂前的打压实验中及冷试、热试过程中均发生了大量异响，目前尚不能确认原因，也无法消除，是机组安全运行的安全隐患；
6.(3)机组在运行中球型核燃料及压力容器碳砖之间存在碰撞与摩擦，难免产生石墨粉尘，目前这些石墨粉尘还无法清除；
7.(4)主氦风机设置在蒸发器内部，主氦风机的任何故障均需要打开蒸发器的端盖进行检查，破坏了一回路的压力边界；
8.(5)目前在建的高温气冷堆核电站示范工程，蒸发器换热管内为14mpa、570℃的蒸汽，换热管外为7mpa、750℃的带有放射性石墨粉尘的氦气，换热管在运行中泄漏后危害很大。
9.(6)换热管故障后没有换管的手段，一根换热管在大负荷下的泄露将会损伤临近换热管，大量换热管的损伤将影响机组出力，甚至使得蒸发器报废。
10.(7)在启动停止阶段、干湿态转换阶段均存在蒸发器入口给水流量温度、流量难以控制，蒸发器出口压力波动大，主蒸汽温度变化剧烈，影响到蒸发器及汽轮机运行安全。
11.(8)在事故停堆后机组需要长时间冷却才能再次建立水循环启动，影响到机组的可用性及经济性。


技术实现要素：

12.本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种氦
‑
二氧化碳热量交换的系统。
13.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案来实现的：
14.一种氦
‑
二氧化碳热量交换的系统，包括氦
‑
二氧化碳换热器、氦气入口集箱、氦气出口集箱、二氧化碳入口集箱和二氧化碳出口集箱；其中，
15.氦气入口集箱的出口接在氦
‑
二氧化碳换热器的第一入口，氦
‑
二氧化碳换热器的第一出口接在氦气出口集箱的入口，二氧化碳入口集箱的出口接在氦
‑
二氧化碳换热器的第二入口，氦
‑
二氧化碳换热器的第二出口接在二氧化碳出口集箱的入口。
16.本实用新型进一步的改进在于，氦气入口集箱内配备有可清洗、拆卸的滤网，并配备差压监视装置来监视滤网差压。
17.本实用新型进一步的改进在于，二氧化碳入口集箱内配备有可清洗、拆卸的滤网，
并配备差压监视装置来监视滤网差压，氦
‑
二氧化碳换热器是一种板式换热器。
18.本实用新型进一步的改进在于，还包括主氦风机、反应堆压力容器入口管道和反应堆压力容器；其中，
19.氦气出口集箱的出口接在主氦风机的入口，氦风机的出口接在反应堆压力容器入口管道的入口，反应堆压力容器入口管道的出口接在反应堆压力容器的入口，反应堆压力容器的出口接在反应堆压力容器出口管道的入口，反应堆压力容器出口管道的出口接在氦气入口集箱的入口。
20.本实用新型进一步的改进在于，还包括压力二氧化碳透平出口管阀组、压缩机、二氧化碳透平入口管阀组和二氧化碳透平；其中，
21.二氧化碳出口集箱的出口接在二氧化碳透平入口管阀组的入口，二氧化碳透平入口管阀组的出口接在二氧化碳透平的入口，二氧化碳透平的出口接在二氧化碳透平出口管阀组的入口，二氧化碳透平出口管阀组的出口接在压缩机的入口，压缩机的出口接在二氧化碳入口集箱的入口。
22.本实用新型进一步的改进在于，二氧化碳透平出口管阀组内包含有逆止阀。
23.本实用新型进一步的改进在于，二氧化碳透平入口管阀组内包含有隔离阀和调节阀。
24.与现有技术相比，本实用新型至少具有如下有益的技术效果：
25.本实用新型提供的一种氦
‑
二氧化碳热量交换的系统，该系统与目前通常使用的系统比起来有以下几方面明显的优点：
26.1)在氦
‑
二氧化碳换热器的氦气系统入口集箱中设置滤网，可以过滤、减少一回路氦气中携带的粉尘，提高了机组运行的安全性；
27.2)氦
‑
二氧化碳换热器采用板式换热器，换热器结构稳定，不会发生流致振动；
28.3)主氦风机)设置在氦
‑
二氧化碳换热器外部，有利于故障检修；
29.4)超临界二氧化碳发电循环全工况范围无相变，一二回路换热器为气
‑
气(氦气
‑
超临界二氧化碳)换热器，避免了干湿态转化，避免了启停和运行过程的两相流流动不稳定性等问题，从机理上极大程度的规避了换热器流致振动的问题；
30.5)超临界二氧化碳发电循环在高温度参数条件下，效率优势更为显著，与高温气冷堆的定位更加契合。在600℃等级，净效率可以水工质循环提高3
‑
5个点，700℃等级，净效率可以水工质循环提高6
‑
8个点。
附图说明
31.图1为本实用新型一种氦
‑
二氧化碳热量交换的系统的结构框图。
32.附图标记说明：
33.1、氦
‑
二氧化碳换热器，2、氦气入口集箱，3、反应堆压力容器出口管道，4、氦气出口集箱，5、主氦风机，6、反应堆压力容器入口管道，7、二氧化碳入口集箱，8、二氧化碳透平出口管阀组，9、二氧化碳出口集箱，10、二氧化碳透平入口管阀组，11、压缩机，12、反应堆压力容器，13、二氧化碳透平。
具体实施方式
34.以下结合附图和实施例对本实用新型做出进一步的说明。
35.如图1所示，本实用新型提供的一种氦
‑
二氧化碳热量交换的系统，包括氦
‑
二氧化碳换热器1、氦气入口集箱2、氦气出口集箱4、主氦风机5、反应堆压力容器入口管道6、二氧化碳入口集箱7、二氧化碳透平出口管阀组8、二氧化碳出口集箱9、二氧化碳透平入口管阀组10、压缩机11、反应堆压力容器12和二氧化碳透平13。
36.其中，氦气入口集箱2的出口接在氦
‑
二氧化碳换热器1的第一入口，氦
‑
二氧化碳换热器1的第一出口接在氦气出口集箱4的入口，二氧化碳入口集箱7的出口接在氦
‑
二氧化碳换热器1的第二入口，氦
‑
二氧化碳换热器1的第二出口接在二氧化碳出口集箱9的入口。氦气出口集箱4的出口接在主氦风机5的入口，氦风机5的出口接在反应堆压力容器入口管道6的入口，反应堆压力容器入口管道6的出口接在反应堆压力容器12的入口，反应堆压力容器12的出口接在反应堆压力容器出口管道3的入口，反应堆压力容器出口管道3的出口接在氦气入口集箱2的入口。二氧化碳出口集箱9的出口接在二氧化碳透平入口管阀组10的入口，二氧化碳透平入口管阀组10的出口接在二氧化碳透平13的入口，二氧化碳透平13的出口接在二氧化碳透平出口管阀组8的入口，二氧化碳透平出口管阀组8的出口接在压缩机11的入口，压缩机11的出口接在二氧化碳入口集箱7的入口。
37.优选地，氦气入口集箱2内配备有可清洗、拆卸的滤网，并配备差压监视装置来监视滤网差压。二氧化碳入口集箱7内配备有可清洗、拆卸的滤网，并配备差压监视装置来监视滤网差压，氦
‑
二氧化碳换热器1是一种板式换热器。
38.优选地，二氧化碳透平出口管阀组8内包含有逆止阀。二氧化碳透平入口管阀组10内包含有隔离阀和调节阀。
39.本实用新型提供的一种氦
‑
二氧化碳热量交换的方法，包括以下步骤：
40.氦
‑
二氧化碳换热器1在氦
‑
二氧化碳热量交换系统的其它设备连接好并完成清洁后再接入系统；
41.由二氧化碳透平出口管阀组8、压缩机11、二氧化碳入口集箱7、氦
‑
二氧化碳换热器1的二氧化碳侧、二氧化碳出口集箱9、二氧化碳透平入口管阀组10、二氧化碳透平13组成二氧化碳系统，在二氧化碳系统内充入二氧化碳气体，由压缩机11提供动力建立起二氧化碳循环；
42.由反应堆压力容器12、反应堆压力容器出口管道3、氦气入口集箱2、氦
‑
二氧化碳换热器1的氦气侧、氦气出口集箱4、主氦风机5、反应堆压力容器入口管道6组成氦气系统，在氦气系统内充入氦气，由主氦风机5提供动力建立起氦气循环；
43.在反应堆启动后，氦气在反应堆压力容器12内吸热后温度提高，通过氦气循环在氦
‑
二氧化碳换热器1中将热量传递给二氧化碳系统中的二氧化碳，完成氦
‑
二氧化碳的热量交换；
44.二氧化碳在氦
‑
二氧化碳换热器1中吸热后温度升高，高温氦气通过二氧化碳透平入口管阀组10后进入到二氧化碳透平13中做功，氦气温度和压力降低。
45.其中，在氦
‑
二氧化碳热量交换的系统在运行过程中，监视氦气入口集箱2内的滤网差压，当滤网差压高时，将滤网抽出进行清洗。在氦
‑
二氧化碳热量交换的系统在运行过程中，监视二氧化碳入口集箱7内的滤网差压，当滤网差压高，将滤网抽出进行清洗。
46.高温气冷堆二氧化碳发电系统采用“氦
‑
二氧化碳”板式换热器，较目前高温气冷堆水汽发电系统所采用的螺旋管直流蒸发器，结构简单、容易制造、运行安全可靠性好。
47.二回路利用二氧化碳作为冲转透平的介质，不存在相变，不需要的“汽水分离器”、启停堆系统；不需要凝汽器、凝结水系统、循环水系统；不需要化学制水系统、给水加药系统；精处理系统。高温气冷堆二氧化碳发电系统较高温气冷堆水汽发电系统，系统大大简化。