一种非能动通风冷却系统的制作方法

1.本发明属于核工业的技术领域，具体涉及一种非能动通风冷却系统。


背景技术：

2.在现有技术中，应用于核电厂主控室区域的通风冷却系统主要有以下两种：
3.第一种是能动空调系统，能动空调系统流程简图如图1所示，其中，能动空调系统包括应急过滤回路(包括应急新风口1，预过滤器2，hepa过滤器3，第二碘吸附器4，应急过滤风机5，第二隔离阀6等)和主送风回路(包括正常新风口7，第一隔离阀8，预过滤器2，高效过滤器9，冷却盘管10，主风机11等部件)两部分，在核电厂正常运行情况下，主控室房间由主送风回路连续送风，这时第二隔离阀6处于关闭状态，通过正常新风口7进来的新风与回风混合后经过一系列处理后由主风机11送进主控室；在核电厂发生放射性污染情况下，第一隔离阀8关闭，第二隔离阀6打开，新风从应急新风口1进入，并且通过一系列处理过程再由应急过滤风机5送至主送风回路，应急过滤后的新风与回风混合后在经过主送风回路处理后由主风机11送至主控室，从而保证主控室人员免受放射性污染；但是这种能动空调系统需要能源支持运行，在发生核电厂全厂失电情况下，应急过滤风机和主风机均由核电厂中设置的sbo核级柴油发电机提供电源，当切断柴油发电机提供的电源后，位于主控室的人员将会受到辐射伤害。
4.另一种是现有技术中的非能动通风系统，如图2所示，其包含hepa过滤器3、第二碘吸附器4、消声器24、第二引射器25、主控室边界混凝土12、传热金属翅片15等，这套通风冷却系统是通过核电厂内储备的压缩空气罐的供气和非能动热阱实现的，压缩空气系统保证在核电厂发生放射性污染事故或全厂失电事故时为主控室区域的人员提供安全卫生的呼吸空气并维持该区域相对的正压。该系统中的非能动热阱是利用主控室内地面、顶棚和墙壁的主控室边界混凝土12的热惰性及安装于混凝土表面的传热金属翅片15的导热功能，来限制房间温升，保证主控室区域房间的温度维持在可接受水平。该系统需要借助厚重的混凝土结构以及大面积布置金属翅片，需要投入较多的能源支持从而保持混凝土内部的蓄冷量，而且会导致主控室内部长期处于较低的温度条件，这样即增加了日常维护工作量，也不利于主控室内操作人员的身体健康。
5.如图3所示，中国发明专利申请公开说明书cn109405153a公开了一种小型堆主控制室应急可居留通风系统，其包含过滤器19、碘吸附器4、风机20、第三隔离阀21、分体式空调室内机22、分体式空调室外机23，该发明提供了一种小型堆主控制室应急可居留通风系统，同时为主控室提供新风(由过滤器19、碘吸附器4、风机20等部件实现)和冷却功能(由分体式空调室内机22、分体式空调室外机23等部件实现)，能在厂区低污染情况下保证适宜的新风量，但是此种方案需要电源供应，因此不适用于核电厂全厂失电工况。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种非能动
通风冷却系统，所述非能动通风冷却系统无需能源供应，能自动在核污染事故下或核电厂停电状况下维持对主控室供气，其中，蓄冷箱与核电厂的冷却水系统连通，从而能自动保持蓄冷箱内低温状态。
7.为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
8.一种非能动通风冷却系统，用于对主控室供气，包括管道组件、换热组件、压缩空气供气口，所述管道组件包括供气管道，所述供气管道的入口端与所述压缩空气供气口相连通，输出端与所述主控室的进气口相连通，所述换热组件包括蓄冷箱、热管、冷却器，所述冷却器设于所述供气管道上，所述蓄冷箱用于提供冷源，所述热管的两端分别为蒸发段与冷凝段，其中间为绝热段，所述冷凝段内嵌于所述蓄冷箱内，所述蒸发段内嵌于冷却器内部，蓄冷箱内部冷源产生的冷量通过所述热管传递至冷却器内，从所述压缩空气供气口进入供气管道的压缩空气在所述冷却器内与所述热管的蒸发段发生热交换，从而将降温后的压缩空气输送至主控室。
9.优选的，所述管道组件还包括回风管道，所述回风管道的入口端与所述主控室的排气口相连通，其输出端与所述供气管道连通于第一节点。
10.优选的，所述非能动通风冷却系统还包括过滤组件，用于过滤供气管道中气体的放射性核素，所述过滤组件设于所述供气管道上，并处于供气管道的入口端与所述冷却器之间，所述第一节点位于所述压缩空气供气口与所述过滤组件之间。
11.优选的，所述过滤组件包括第一hepa过滤器、第二hepa过滤器、第一碘吸附器，所述第一hepa过滤器、第二hepa过滤器、第一碘吸附器均安装在所述供气管道上，且所述第一碘吸附器位于所述第一hepa过滤器与所述第二hepa过滤器之间。
12.优选的，所述非能动通风冷却系统还包括消声组件，所述消声组件包括第一消声器与第二消声器，所述第一消声器安装于所述供气管道上，并且位于所述第一节点与所述过滤组件之间，所述第二消声器安装于所述回风管道上。
13.优选的，所述非能动通风冷却系统还包括第一引射器，所述第一引射器安装于所述回风管道上，并且位于所述第一节点与所述第二消声器之间，用于引射来自主控室内的空气。
14.优选的，所述非能动通风冷却系统还包括第一隔离室与第二隔离室，所述第一隔离室以及所述第二隔离室与所述主控室并列设置，所述过滤组件与所述冷却器设置在所述第一隔离室内，所述蓄冷箱设于所述第二隔离室内。
15.优选的，所述蓄冷箱设置在核电厂电气厂房冷冻水系统中。
16.优选的，所述热管采用多根，多根热管平行间隔设置，所述热管的材料采用铜或者不锈钢。
17.本发明中的非能动通风冷却系统采用压缩空气储气罐内的压缩气体作为供气源，并且在供气管道上设有冷却器，流经冷却器的压缩空气与来自蓄冷箱的冷源发生热交换，从而得到干净的低温气体，能在核电厂紧急工况下长时间保持对主控室供气，从而保障主控室内的工作人员的安全。
附图说明
18.图1是现有技术中的主控室能动空调系统技术的结构示意图；
19.图2是现有技术中的主控室区域非能动通风冷却技术的结构示意图；
20.图3是现有技术中的小型堆主控室应急可居留通风系统的结构示意图；
21.图4是本发明实施例1中的非能动通风冷却系统的结构示意图。
22.图中：1-应急新风口，2-预过滤器，3-hepa过滤器，4-第二碘吸附器，5-应急过滤风机，6-第二隔离阀，7-正常新风口，8-第一隔离阀，9-高效过滤器，10-冷却盘管，11-主风机，12-主控室边界混凝土，13-第一引射器，14-第一消声器，141-第二消声器，142-第一hepa过滤器，143-第二hepa过滤器，144-第一碘吸附器，145-供气管道，146-回风管道，147-第一节点，15-传热金属翅片，16-冷却器，17-热管，18-蓄冷箱，19-过滤器，20-风机，21-第三隔离阀，22-分体式空调室内机，23-分体式空调室外机，24-消声器，25-第二引射器。
具体实施方式
23.下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、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。
25.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.本发明提供一种非能动通风冷却系统，用于对主控室供气，包括管道组件、换热组件、压缩空气供气口，所述管道组件包括供气管道，所述供气管道的入口端与所述压缩空气供气口相连通，输出端与所述主控室的进气口相连通，所述换热组件包括蓄冷箱、热管、冷却器，所述冷却器设于所述供气管道上，所述蓄冷箱用于提供冷源，所述热管的两端分别为蒸发段与冷凝段，其中间为绝热段，所述冷凝段内嵌于所述蓄冷箱内，所述蒸发段内嵌于冷却器内部，蓄冷箱内部冷源产生的冷量通过所述热管传递至冷却器内，从所述压缩空气供气口进入供气管道的压缩空气在所述冷却器内与所述热管的蒸发段发生热交换，从而将降温后的压缩空气输送至主控室。
28.实施例1
29.如图4所示，本实施例公开一种非能动通风冷却系统，用于对主控室供气，包括管道组件、换热组件、压缩空气供气口，管道组件包括供气管道145，供气管道145的入口端与压缩空气供气口相连通，输出端与主控室的进气口相连通，换热组件包括蓄冷箱18、热管17、冷却器16，冷却器16设于供气管道145上，蓄冷箱18用于提供冷源，热管17的两端分别为蒸发段与冷凝段，其中间为绝热段，冷凝段内嵌于蓄冷箱18内，蓄冷箱18内部冷源的初始温
度范围为5～7℃，冷凝段侵没在内部冷源中，冷凝段的温度范围为5-26℃，蒸发段内嵌于冷却器16内部，蓄冷箱18内部冷源产生的冷量通过热管17传递至冷却器16内，从压缩空气供气口进入供气管道145的压缩空气在冷却器16内与热管17的蒸发段发生热交换，从而将降温后的压缩空气输送至主控室，热交换之前的空气温度一般在25～40℃。
30.在本实施例中，压缩空气储罐中储存有大量的压缩空气，压缩空气供气口设于压缩空气储罐上，其中，压缩空气的压力值范围为0.1～35mpa，压缩空气的温度为常温。压缩空气用于在核污染工况下以及核电厂停电的情况下保持对主控室持续供气，其供气时间可以保持在72h左右，从而为主控室的工作人员提供干净卫生的新鲜空气，并且维持主控室的正压，防止核污染侵入。
31.在本实施例中，管道组件还包括回风管道146，回风管道146的入口端与主控室的排气口相连通，其输出端与供气管道145连通于第一节点147，主控室内的空气通过回风管道146循环，从而能够对主控室提供足够的空气过滤和冷却。
32.在本实施例中，非能动通风冷却系统还包括过滤组件，用于过滤供气管道145中气体的放射性核素，过滤组件设于供气管道145上，并处于供气管道145的入口端与冷却器16之间，第一节点147位于压缩空气供气口与过滤组件之间。
33.具体的，过滤组件包括第一hepa过滤器142、第二hepa过滤器143、第一碘吸附器144，第一hepa过滤器142、第二hepa过滤器143、第一碘吸附器144均安装在供气管道145上，且第一碘吸附器144位于第一hepa过滤器142与第二hepa过滤器143之间，其中，第一hepa过滤器142、第二hepa过滤器143、第一碘吸附器144共同组成过滤箱体，过滤箱体与冷却器16设于同一房间内。
34.在本实施例中，为了消除高压压缩空气喷射所产生的噪声，非能动通风冷却系统还包括消声组件，消声组件包括第一消声器14与第二消声器141，第一消声器14安装于供气管道145上，并且位于第一节点147与过滤组件之间，第二消声器141安装于回风管道146上，从而减小非能动通风冷却系统在工作时的噪声。
35.可选的，非能动通风冷却系统还包括第一引射器13，由于从主控室排气口排出的气体压力偏小，于是在回风管道146上安装第一引射器13，第一引射器13位于第一节点147与第二消声器141之间，用于增加来自主控室内气体的压力，使得来自主控室排气口排出的气体通过回风管道146进入供气管道145，从而使得空气可以循环过滤，以增长非能动通风冷却系统的冷却效率。
36.在本实施例中，冷却器16与热管17以及蓄冷箱18共同构成了该非能动通风冷却系统的热管式换热器，也是非能动通风冷却系统的核心部件，冷却器16通过热管17与蓄冷箱18连接，其中热管17采用多根，多根热管17平行间隔设置，而且热管17的材料采用铜或者不锈钢等具有高强度以及高传热性的材料，从而增加换热效率，并且为了保障其使用寿命，热管17的材料还需要具有耐腐蚀性，热管17内部的传热工质为水或其他无害物质，通过这样的设置能够有效地提高换热部件的使用安全性以及抗震性能。
37.具体的，蓄冷箱18的内部冷源为冷却水，冷却水的初始温度范围为5～7℃，并且蓄冷箱18与核电厂现有的冷却水系统串联使用，蓄冷箱18内的冷却水在整个核电厂冷却水系统内部循环，在正常工况下，蓄冷箱18还可以作为冷却水系统中的膨胀水箱使用，在蓄冷箱18的外部套设有保温层，以保持蓄冷箱18内的温度。在非能动通风冷却系统处于关闭状态
时，蓄冷箱18的内部的冷却水参与核电厂冷却水的正常循环，这样可以保持蓄冷箱18内的冷却水恒定地处于低温状态，相对于设置独立的蓄冷箱18，这样的设置方式可以极大地减少对蓄冷箱18的维护工作量。
38.具体的，在本实施例中，蓄冷箱18的容积范围为10～20m3，对于不同的使用环境，蓄冷箱可选用其它任意的合适容积，其具体容积可以根据实际需要的蓄冷量来决定。
39.在本实施例中，非能动通风冷却系统还包括第一隔离室与第二隔离室，第一隔离室以及第二隔离室与主控室并列设置，
40.过滤组件与冷却器16设置在第一隔离室内，蓄冷箱18单独设于第二隔离室内，蓄冷箱18接入核电厂的冷却水系统内。
41.在本实施例中，非能动通风冷却系统还包括控制组件，控制组件包括第一控制阀，第一控制阀用于控供气管道的开启与关闭，第一控制阀可以为手动阀门也可以是自动控制阀门，在事故工况下，手动开启或自动开启非能动通风冷却系统。
42.可选的，控制组件还包括第二控制阀，第二控制阀为隔离阀，其设于热管蒸发段的上游或下游，在正常工况下，其处于关闭状态，避免空气流动产生热交换，从而损失蓄冷箱18内的冷源的冷量；在事故工况下，第二控制阀处于开启状态。
43.在本实施例中，非能动通风冷却系统无需能源供应驱动其工作，适用于核污染等紧急工况下的应急供气，而且采用热管式换热器来降低空气的温度，主控室外部可以避免采用过厚的混凝土结构，提高主控室内部的人员舒适度；其中，蓄冷箱18与核电厂的冷却水系统连接，在正常工况下，蓄冷箱18也能保持内部冷却水的低温状态，无需经常对齐维护。
44.本实施例中的非能动通风冷却系统的工作过程如下：
45.核电厂处于正常工况下，非能动通风冷却系统处于关闭状态，即第一控制阀与第二控制阀处于关闭状态，蓄冷箱18与核电厂内的冷却水系统连通，从而保持其内部冷却水处于恒定低温的状态；
46.核电厂发生核污染或者停电等紧急状况，非能动通风冷却系统处于开启，即第一控制阀与第二控制阀处于开启状态，压缩空气通过供气管道145流入，依次经过第一消声器14、第一hepa过滤器142、第一碘吸附器144、第二hepa过滤器143以及冷却器16，最后流入主控室内；
47.主控室内的气体通过排气口进入回风管道146，依次经过第二消声器141、第一引射器13，然后通过第一节点147进入供气管道145，从而使得主控室内空气可以循环过滤。
48.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。