一种防止核电凝汽器结冰的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种防止核电凝汽器结冰的方法及系统，该方法包括以下步骤：S1：检测所述凝汽器冷却管的当前入口冷却剂温度；S2：根据结冰预测模型判断当前入口冷却剂温度下所述冷却管外表面是否会结冰；S3：若是，则将所述冷却管加热后的出口冷却剂部分回流至所述冷却管入口，提高进入凝汽器冷却管入口的冷却剂温度，可以有效缓解或消除冷却管外表面蒸汽结冰的速度，实现寒冷厂址核电机组反应堆冬天处于热停状态且不会引起凝汽器冷却管外表面结冰，提高凝汽器设备的安全性，消除凝汽器钛管结冰带来的隐患。带来的隐患。带来的隐患。

【技术实现步骤摘要】
一种防止核电凝汽器结冰的方法及系统


[0001]本专利技术涉及核电厂凝汽器设备安全
，尤其涉及一种防止核电凝汽器结冰的方法及系统。

技术介绍

[0002]核电厂凝汽器是一种表面式热交换器，凝汽器壳体接收汽轮机低压缸的排汽或者主蒸汽旁路排放系统的排汽以及二回路其他系统的疏水排汽，循环冷却海水在凝汽器钛管管束内流动，冷凝管束外的蒸汽，使之冷凝成水，并在热井中聚集。凝汽器通过凝结排汽和冷凝器真空系统连续抽出不凝结气体共同作用来维持汽轮机低压缸所需的背压。
[0003]核电厂循环水系统通过两条独立的管道向凝汽器提供必需的冷却水流量，以保证电站的性能。冷却水经过循环水泵升压后通过循环水进水廊道进入凝汽器，然后循环水通过排水渠排入海中。
[0004]核电厂反应堆在启动的时候需要常规岛凝汽器和循环水系统投运，此时汽轮机不投运，此种工况在南方厂址没有问题，但在寒冷厂址，核电厂反应堆在冬季时一旦长期处于热停阶段，此时循环水系统已经启动给凝汽器提供冷却水，但核岛只有少量的蒸汽排入凝汽器，而低于零度的循环海水进入凝汽器内时钛管外的蒸汽就会出现结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防止核电凝汽器结冰的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：检测所述凝汽器冷却管的当前入口冷却剂温度；S2：根据结冰预测模型判断当前入口冷却剂温度下所述冷却管外表面是否会结冰；S3：若是，则将所述冷却管加热后的出口冷却剂部分回流至所述冷却管入口。2.根据权利要求1所述的防止核电凝汽器结冰的方法，其特征在于，所述结冰预测模型为不同凝汽器在不同入口冷却剂温度下的结冰厚度与结冰时间的关系函数。3.根据权利要求2所述的防止核电凝汽器结冰的方法，其特征在于，所述关系函数为其中，t是结冰时间；λ为冰层的导热系数；ρ为冷却剂的密度；γ为冷却剂在零度凝结成冰时所放出的潜热；T
w
为冷却管内的冷却剂平均温度；R是冰层外半径；R0是冷却管外半径。4.根据权利要求1所述的防止核电凝汽器结冰的方法，其特征在于，所述步骤S3中，将所述冷却管加热后的出口冷却剂部分回流至所述冷却管入口，包括：S31：检测回流前的所述冷却管的入口冷却剂温度、回流前的所述却管的出口冷却剂温度以及回流后的所述冷却管的入口冷却剂温度，并根据回流比模型计算回流比；S32：根据所述回流比，将所述冷却管加热后的出口冷却剂部分回流至所述冷却管入口。5.根据权利要求4所述的防止核电凝汽器结冰的方法，其特征在于，所述回流比模型为：回流比＝(回流后的冷却管的入口冷却剂温度
‑
回流前的冷却管的入口冷却剂温度)/(回流前的冷却管的出口冷却剂温度
‑
回流前的冷却管的入口冷却剂温度)。6.根据权利要求1所述的防止核电凝汽器结冰的方法，其特征在于，所述方法还包括：S4：判断回流后的所述冷却管的入口冷却剂温度是否小于阈值；S5：若是，则为所述冷却管外的蒸汽空间通入辅助蒸汽。7.根据权利要求6所述的防止核电凝汽器结冰的方法，其特征在于，所述阈值为零度。8.根据权利要求6所述的防止核电凝汽器结冰的方法，其特征在于，步骤为所述冷却管外的蒸汽空间通入辅助蒸汽，包括：S51：根据入口冷却剂温度，计算为保持所述蒸汽空间内的饱和蒸汽温度大于零度而通入所述蒸汽空间内的最小辅助蒸汽质量流量；S52：根据所述最小辅助蒸汽质量流量为所述蒸汽空间通入辅助蒸汽。9.根据权利要求8所述的防止核电凝汽器结冰的方法，其特征在于，所述步骤S51包括：S511：根据热平衡计算所述凝汽器的第一总体传热系数K
T
，以及根据入口冷却剂温度计算所述凝汽器的第二总体传热系数K；S512：根据所述第一总体传热系数K
T
与所述第二总体传热系数K相等的关系，计算得出所述蒸汽空间内的饱和蒸汽温度t
s
大于零度下的凝汽器热负荷Q；S513：根据所述凝汽器热负荷Q并利用辅助蒸汽质量流量计算模型，计算得出通入所述蒸汽空间内的最小辅助蒸汽质量流量M。10.根据权利要求9所述的防止核电凝汽器结冰的方法，其特征在于，
所述第一总体传热系数Q为凝汽器热负荷；A为冷却管冷却面积；LMTD为凝汽器对数平均温差；所述凝汽器对数平均温差t
s
为凝汽器压力下的蒸汽空间的饱和蒸汽温度；t1为入口冷却剂温度；t2为出口冷却剂温度；所述凝汽器热负荷Q＝W
×
C
p
×
(t2‑
t1)；W为当前入口冷却剂流量；C
p
为冷却管内的冷却剂平均温度下的比热容；所述第二总体传热系数K＝K0β
t
β
m
β
c
，K0为根据凝汽器的冷却管外径和管内流速计算得到的基本传热系数；β
t
为入口冷却剂温度修正系数；β
m
为冷却管管材和壁厚修正系数；β
c
为凝汽器清洁系数；c1为与冷却管外径对应的系数；v为冷却管管内平均流速；所述辅助蒸汽质量流量计算模型为M为最小辅助蒸汽质量流量；Q为凝汽器热负荷；H为辅助蒸汽潜热。11.根据权利要求10所述的防止核电凝汽器结冰的方法，其特征在于，所述步骤S511还包括：根据所述冷却管的入口冷却剂流量和入口冷却剂温度，并总体传热系数修正模型对所述第一总体传热系数K
T
进行修正，得到修正后的第一总体传热系数K
c
。12.根据权利要求11所述的防止核电凝汽器结冰的方法，其特征在于，所述总体传热系数修正模型为K
c
＝K
T
×
F
v
×
F
t
，其中，F
v
为入口冷却剂流量修正系数；F
t
为入口冷却剂温度修正系数；V
D
为设计工况时的冷却管管内流速；V
T
为当前入口冷却剂温度下的冷却管管内流速；β
tD
为设计工况时入口冷却剂温度修正系数；β
tT
为当前入口冷却剂温度下的入口冷却剂温度修正系数。13.根据权利要求12所述的防止核电凝汽器结冰的方法，其特征在于，所述步骤S512还包括：根据蒸汽温度修正模型，对所述蒸汽空间的饱和蒸汽温度t
s
进行修正，得到修正至设计工况时的入口冷却剂温度和流量条件下的所述蒸汽空间的饱和蒸汽温度t
sc
。14.根据权利要求13所述的防止核电凝汽器结冰的方法，其特征在于，所述蒸汽温度修正模型为其中，t
1D
为设计工况时的入口冷却剂温度；W
D
为设计工况时的入口冷却剂流量；C
pc
为冷却管内的冷却剂平均温度下的比热容；X为修正第一总体传热系数K
T
后的对数平均温差系数；e为自然常数；A为冷却管冷却面积。15.一种防止核电凝汽器结冰的系统，其特征在于，包括调节装置以及连接于所述凝汽器冷却管出口和入口的回流装置；所述调节装置包括：检测模块，用于检测所述凝汽器冷却管的当前入口冷却剂温度；
预测模块，用于根据结冰预测模型判断当前入口冷却剂温度下所述冷却管外表面是否会结冰；控制模块，用于所述预测模块判断为是时，控制所述回流装置将所述冷却管加热后的出口冷却剂部分回流至所述冷却管入口。16.根据权利要求15所述的防止核电凝汽器结冰的系统，其特征在于，所述回流装置包括收集装置、与所述收集装置和所述冷却管入口相连通的回流管道以及设于所述回流管道上的与所述控制模块通信连接的回流阀门；所述收集装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学华，苏秀丽，孙世民，
申请(专利权)人：深圳中广核工程设计有限公司中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：