本發(fā)明涉及一種反應(yīng)堆工程事故冷卻除濕系統(tǒng)及方法，具體涉及一種用于高溫氣冷堆的事故冷卻除濕系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：
高溫氣冷堆是以石墨為慢化劑、氦氣為冷卻劑的反應(yīng)堆，是一種具有固有安全性、發(fā)電效率高、用途極為廣泛的先進核反應(yīng)堆。在高溫堆運行過程中有如下問題解決：(1)由于某種原因反應(yīng)堆發(fā)生事故時，需要對系統(tǒng)進行冷卻降溫，防止事故進一步惡化；(2)在反應(yīng)堆啟動前，或者當堆芯裸露在大氣中檢修后，需要對堆芯進行除濕。(3)冷卻高溫堆吸收球停堆系統(tǒng)的驅(qū)動氣；(4)緊急停堆后小流量主動冷卻。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高溫氣冷堆事故冷卻除濕系統(tǒng)及方法，解決了反應(yīng)堆一回路除濕和事故冷卻的問題。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種高溫氣冷堆事故冷卻除濕系統(tǒng)，包括從上至下依次設(shè)置的一級水/氦換熱器1、二級水/氦換熱器2和氣水分離器3，所述一級水/氦換熱器1一端設(shè)置有反應(yīng)堆一回路冷卻劑入口11，上部設(shè)置有一級水入口12和一級水出口13，下部設(shè)置有一級冷卻劑出口14；所述二級水/氦換熱器2上部設(shè)置二級冷卻劑入口21、二級水出口22和二級水入口23，底部設(shè)置二級冷卻劑出口24和二級冷凝水出口25；所述氣水分離器3的頂部設(shè)置冷卻劑返回反應(yīng)堆一回路出口31，中部設(shè)置冷卻劑入口32，底部設(shè)置分離水出口33；所述一級水/氦換熱器1的一級冷卻劑出口14與二級水/氦換熱器2的二級冷卻劑入口21連通，二級水/氦換熱器2的二級冷卻劑出口24與氣水分離器3的冷卻劑入口32連通；所述二級水/氦換熱器2的二級冷凝水出口25與氣水分離器3的分離水出口33連通排水系統(tǒng)，分離水出口33的管路上設(shè)置第一閥門F1，二級冷凝水出口25的管路上設(shè)置第二閥門F2，分離水出口33與二級冷凝水出口25匯合后的管路上設(shè)置第三閥門F3。所述第一閥門F1、第二閥門F2和第三閥門F3所在的管道立式安裝。所述一級水/氦換熱器1和二級水/氦換熱器2相對水平面傾斜千分之五坡度安裝，其中一級水/氦換熱器1的冷卻劑入口低，冷卻劑出口高，二級水/氦換熱器2的冷卻劑入口低，冷卻劑出口高。所述一級水入口12進入的水為設(shè)備冷卻水，所述二級水入口23進入的水為7～12℃的冷凍水。所述系統(tǒng)在壓力為0～8.1MPa之間均可運行。所述氣水分離器3的內(nèi)徑為300毫米。上述所述的高溫氣冷堆事故冷卻除濕系統(tǒng)進行事故冷卻和除濕的方法，包括反應(yīng)堆一回路事故冷卻工況和反應(yīng)堆一回路除濕工況：所述反應(yīng)堆一回路事故冷卻工況為：從反應(yīng)堆一回路來的300℃高溫冷卻劑進入所述系統(tǒng)，冷卻劑先經(jīng)過一級水/氦換熱器1后，溫度被冷卻至小于50℃，然后再經(jīng)過二級水/氦換熱器2冷卻至小于20℃，最后進入氣水分離器3，被送回反應(yīng)堆一回路；在該工況中，二級水/氦換熱器2冷側(cè)不供應(yīng)水；該工況適用于緊急停堆后的小流量主動冷卻和吸收球停堆系統(tǒng)驅(qū)動氣冷卻工況；該工況的氦氣最大流量為3960kg/h；反應(yīng)堆一回路除濕工況為：從反應(yīng)堆一回路來的250℃高溫冷卻劑進入所述系統(tǒng)，冷卻劑先經(jīng)過一級水/氦換熱器1后，溫度被冷卻至小于50℃，然后再經(jīng)過二級水/氦換熱器2冷卻至小于20℃，然后進入氣水分離器，過飽和水分離后，冷卻劑被送回反應(yīng)堆一回路；該工況也適用于初裝堆，反應(yīng)堆進水事故或堆芯裸露在大氣中檢修后的除濕；該工況的氦氣流量為3960kg/h；在上述兩個工況中，二級水/氦換熱器2會冷凝生成水，氣水分離器3也將從冷卻劑中分離出水，這些水將被排往排水系統(tǒng)；氣水分離器3排放分離水時，通過依次間隔地開、關(guān)第一閥門F1和第三閥門F3來實現(xiàn)；氣水分離器3的液位0點設(shè)在第一閥門F1的上部，當氣水分離器3中的水位達上限時，打開第一閥門F1，此時第三閥門F3是關(guān)閉的；氣水分離器3中的水將靠重力進入第一閥門F1與第三閥門F3之間的管道，3分鐘后，先關(guān)第一閥門F1，再打開第三閥門F3，排水管中的水將靠重力進入排水系統(tǒng)的貯水罐；二級水/氦換熱器2冷凝水的排放通過依次間隔地開、關(guān)第二閥門F2和第三閥門F3來實現(xiàn)，其過程與氣水分離器3的排水過程一樣；但是這兩個過程不同時進行。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：1、在一級水/氦換熱器、二級水/氦換熱器中，由于冷卻作用會產(chǎn)生凝結(jié)水。在氣水分離器，由于分離作用，同樣也會產(chǎn)生水。三個主要設(shè)備在標高上按上中下的順序布置，這樣可以使得凝結(jié)水或者分離的水順暢地排出到排水系統(tǒng)，避免了水的串流。2、通過設(shè)置第一閥門F1、第二閥門F2和第三閥門F3，并立式安裝這些閥門所在的管道，利用重力作用實現(xiàn)從高壓系統(tǒng)往低壓系統(tǒng)排水，避免高壓系統(tǒng)直接向低壓系統(tǒng)排放而導(dǎo)致冷卻劑大量泄漏。3、系統(tǒng)中的一級水/氦換熱器和二級水/氦換熱器相對水平面傾斜千分之五點坡度安裝，這樣冷凝的水會進入水/氦換熱器的封頭處，聚集到一定程度可以直接排向排水系統(tǒng)，避免了水聚集在換熱管內(nèi)，而發(fā)生堵管問題，提高了系統(tǒng)的可靠性。4、整個系統(tǒng)的換熱器功率大部分由一級水/氦換熱器完成，一級水/氦換熱器冷側(cè)采用廉價易得的設(shè)備冷卻水，這樣使得了系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟性。二級水/氦換熱器冷側(cè)采用7～12℃的冷凍水，通過冷卻，可將冷卻劑中水的分壓降低至20℃的飽和蒸汽壓，保證了良好的除濕效果。5、氣水分離器內(nèi)徑設(shè)計為300毫米，使得通過氣水分離器的空床流速約為1.5m/s，保證了良好的氣水分離效果。附圖說明附圖為本發(fā)明系統(tǒng)流程圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖及具體實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細描述。如附圖所示，本發(fā)明一種高溫氣冷堆事故冷卻除濕系統(tǒng)，包括從上至下依次設(shè)置的一級水/氦換熱器1、二級水/氦換熱器2和氣水分離器3，所述一級水/氦換熱器1一端設(shè)置有反應(yīng)堆一回路冷卻劑入口11，上部設(shè)置有一級水入口12和一級水出口13，下部設(shè)置有一級冷卻劑出口14；所述二級水/氦換熱器2上部設(shè)置二級冷卻劑入口21、二級水出口22和二級水入口23，底部設(shè)置二級冷卻劑出口24和二級冷凝水出口25；所述氣水分離器3的頂部設(shè)置冷卻劑返回反應(yīng)堆一回路出口31，中部設(shè)置冷卻劑入口32，底部設(shè)置分離水出口33；所述一級水/氦換熱器1的一級冷卻劑出口14與二級水/氦換熱器2的二級冷卻劑入口21連通，二級水/氦換熱器2的二級冷卻劑出口24與氣水分離器3的冷卻劑入口32連通；所述二級水/氦換熱器2的二級冷凝水出口25與氣水分離器3的分離水出口33連通排水系統(tǒng)，分離水出口33的管路上設(shè)置第一閥門F1，二級冷凝水出口25的管路上設(shè)置第二閥門F2，分離水出口33與二級冷凝水出口25匯合后的管路上設(shè)置第三閥門F3。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第一閥門F1、第二閥門F2和第三閥門F3所在的管道立式安裝，利用重力作用實現(xiàn)從高壓系統(tǒng)往低壓系統(tǒng)排水，避免高壓系統(tǒng)直接向低壓系統(tǒng)排放而導(dǎo)致冷卻劑大量泄漏。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述一級水/氦換熱器1和二級水/氦換熱器2相對水平面傾斜千分之五坡度安裝，其中一級水/氦換熱器1的冷卻劑入口低，冷卻劑出口高，二級水/氦換熱器2的冷卻劑入口低，冷卻劑出口高。這樣冷凝的水會進入水/氦換熱器的封頭處，聚集到一定程度可以直接排向排水系統(tǒng)，避免了水聚集在換熱管內(nèi)，而發(fā)生堵管問題，提高了系統(tǒng)的可靠性。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述一級水入口12進入的水為設(shè)備冷卻水，使得系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟性。所述二級水入口23進入的水為7～12℃的冷凍水，通過冷卻，可將冷卻劑中水的分壓降低至20℃的飽和蒸汽壓，保證了良好的除濕效果。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述系統(tǒng)在壓力為0～8.1MPa之間均可運行。典型的運行壓力為7.0MPa，典型的運行流量為3960kg/h。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述氣水分離器3的內(nèi)徑為300毫米，使得通過氣水分離器的空床流速約為1.5m/s，保證了良好的氣水分離效果。如附圖所示，本發(fā)明高溫氣冷堆事故冷卻除濕系統(tǒng)進行事故冷卻和除濕的方法，包括反應(yīng)堆一回路事故冷卻工況和反應(yīng)堆一回路除濕工況：所述反應(yīng)堆一回路事故冷卻工況為：從反應(yīng)堆一回路來的300℃高溫冷卻劑進入所述系統(tǒng)，冷卻劑先經(jīng)過一級水/氦換熱器1后，溫度被冷卻至小于50℃，然后再經(jīng)過二級水/氦換熱器2冷卻至小于20℃，最后進入氣水分離器3，被送回反應(yīng)堆一回路；在該工況中，二級水/氦換熱器2冷側(cè)不供應(yīng)水；該工況適用于緊急停堆后的小流量主動冷卻和吸收球停堆系統(tǒng)驅(qū)動氣冷卻工況；該工況的氦氣最大流量為3960kg/h；反應(yīng)堆一回路除濕工況為：從反應(yīng)堆一回路來的250℃高溫冷卻劑進入所述系統(tǒng)，冷卻劑先經(jīng)過一級水/氦換熱器1后，溫度被冷卻至小于50℃，然后再經(jīng)過二級水/氦換熱器2冷卻至小于20℃，然后進入氣水分離器，過飽和水分離后，冷卻劑被送回反應(yīng)堆一回路；該工況也適用于初裝堆，反應(yīng)堆進水事故或堆芯裸露在大氣中檢修后的除濕；該工況的氦氣流量為3960kg/h；在上述兩個工況中，二級水/氦換熱器2會冷凝生成水，氣水分離器3也將從冷卻劑中分離出水，這些水將被排往排水系統(tǒng)；氣水分離器3排放分離水時，通過依次間隔地開、關(guān)第一閥門F1和第三閥門F3來實現(xiàn)；氣水分離器3的液位0點設(shè)在第一閥門F1的上部，當氣水分離器3中的水位達上限時，打開第一閥門F1，此時第三閥門F3是關(guān)閉的；氣水分離器3中的水將靠重力進入第一閥門F1與第三閥門F3之間的管道，3分鐘后，先關(guān)第一閥門F1，再打開第三閥門F3，排水管中的水將靠重力進入排水系統(tǒng)的貯水罐；二級水/氦換熱器2冷凝水的排放通過依次間隔地開、關(guān)第二閥門F2和第三閥門F3來實現(xiàn)，其過程與氣水分離器3的排水過程一樣；但是這兩個過程不同時進行。