[发明专利]螺旋盘管式蒸汽发生器的防护装置及防护方法

说明书

本公开提供一种螺旋盘管式蒸汽发生器的防护装置及防护方法，包括：氮气瓶组、氮气压缩机、平衡进气管路、增压进气管路、控制阀门组和压力表；平衡进气管路的进气端与氮气瓶组相连，其出气端用于与蒸汽发生器传热管相连；增压进气管路的进气端与氮气瓶组相连，其出气端与蒸汽发生器传热管相连，增压进气管路上串接有氮气压缩机；控制阀门组中的各阀门分别串接在平衡进气管路和增压进气管路上；压力表设置在平衡进气管路或增压进气管路上，以监测蒸汽发生器传热管的压力。蒸汽发生器传热管内部的高压气体能够有效地避免蒸汽发生器承受壳侧压力的风险，同时高纯度氮气有效地减少了传热管内部的氧含量，避免了氧气与水给蒸汽发生器造成的锈蚀风险。

技术领域

本公开属于高温气冷堆蒸汽发生器技术领域，具体涉及一种螺旋盘管式蒸汽发生器的防护装置及防护方法。

背景技术

高温气冷堆是改进型气冷堆AGR的进一步发展，采用化学惰性和热工性能好的氦气作为冷却剂，以束缚放射性裂变产物性能极佳的全陶瓷型包裹燃料颗粒制成的弥散在石墨基体中的燃料元件，用耐热的石墨作为慢化剂和堆芯结构材料，使堆芯出口氦气温度可达到750℃以上，甚至达到950℃。

高温气冷堆是各类核反应堆中运行温度最高的堆型，蒸汽发生器作为高温气冷堆核电厂一、二回路连接的核心设备，其结构与现役压水堆蒸汽发生器完全不同，为我国首个核电用直流蒸汽发生器。为更有效地利用高温气冷堆堆芯产生的热量，高温气冷堆蒸汽发生器采用了直流螺旋盘管结构，被反应堆堆芯加热至750℃的氦气从蒸汽发生器壳体的上部进入，并自上而下冲刷换热组件，将热量传递给二回路的水；二次侧的水则由给水联箱分经各传热管自下而上，转换为570℃的蒸汽，蒸汽推动汽轮发电机旋转发电。

高温气冷堆蒸汽发生器二回路侧出口温度高，必须相应提高二回路侧压力以实现参数的匹配，因此高温气冷堆蒸汽发生器从整体设计上采用了与压水堆蒸汽发生器截然相反的布置，传热管内侧流通二回路的水和蒸汽，蒸汽发生器壳侧流经一回路介质氦气。

高温气冷堆蒸汽发生器属于直流式换热器，为满足换热量的需求，蒸汽发生器不仅通过螺旋盘管结构将单根传热管的长度延伸至60多米，而且传热管均采用细管结构壁厚仅3mm。细长、轻薄的传热管在提高了蒸汽发生器传热效果的同时，大大降低了蒸汽发生器承受壳侧压力的能力，同时也造成了蒸汽发生器难以排空、难以检查的特点。这就导致高温气冷堆蒸汽发生器无法承受较大壳侧压力的问题，并且不能使用充水的方式进行升压防护。

按照核电厂建设统一要求，高温气冷堆一回路构建完成后需开展一回路的整体压力试验以验证一回路强度，此过程需要对蒸汽发生器壳侧充入高达9MPa的压力，远远超出了蒸汽发生器承受壳侧压力的能力。此外，高温气冷堆一回路介质氦气，其密度、粘度等流体特性与压力、温度密切相关，在调试期的各相关工况均存在着蒸汽发生器壳侧升压的需求。

蒸汽发生器是一二回路的边界设备，同时还起到一回路放射性隔离功能，因此对于包括传热管在内的蒸汽发生器边界结构必须进行严格保护和保养。

高温气冷堆蒸汽发生器防护具有压力高、时间长、敏感性强的特点，现阶段电力、石化行业常用的低压氮气保养、水实体防护、水实体与压缩空气配合保养均无法满足高温气冷堆蒸汽发生器防护要求。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种螺旋盘管式蒸汽发生器的防护装置及防护方法。

本公开的一方面，提供一种螺旋盘管式蒸汽发生器的防护装置，所述防护装置包括：氮气瓶组、氮气压缩机、平衡进气管路、增压进气管路、控制阀门组和压力表；

所述平衡进气管路的进气端与所述氮气瓶组相连，所述平衡进气管路的出气端用于与蒸汽发生器传热管相连；

所述增压进气管路的进气端与所述氮气瓶组相连，所述增压进气管路的出气端与所述蒸汽发生器传热管相连，所述增压进气管路上串接有所述氮气压缩机；