CN113970270B - 一种多个再生式换热器组合装置及运行控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多个再生式换热器组合装置及运行控制方法,涉及核工程与化工领域,其技术方案要点是:包括高温一次总水管、冷却一次总水管以及再生式换热器;再生式换热器中再生段一次侧的入口均通过第一调节阀与高温一次总水管连接;再生式换热器中再生段二次侧的出口均与冷却一次总水管连接;且至少两个再生式换热器串联构成至少一个串联组:前端的再生式换热器中再生段二次侧的出口与冷却一次总水管之间设有第二调节阀;前端的再生式换热器中再生段二次侧的出口通过第三调节阀与后端的再生式换热器中再生段一次侧的入口连接。本发明可以有效解决再生式换热器在一次流体低入口温度以及低流量下的换热功率不足问题。
Description
技术领域
本发明涉及核工程与化工领域,更具体地说,它涉及一种多个再生式换热器组合装置及运行控制方法。
背景技术
再生式换热器普遍应用于核工程及化工领域,以解决热流体与冷却介质直接换热时的大温差对换热管性能的不利影响,并且降低冷却剂相变所引起的换热不稳定风险。
目前,再生式换热器由再生段与冷却段构成,高温流体进入再生段一次侧,然后流经冷却段一次侧并折返回再生段二次侧,而低温冷却介质只流经冷却段二次侧。然而,在核工程辐照试验中,由于不同类型及结构燃料组件的辐照考验要求多变,再生式换热器的一次水流量及入口温度的变化区间较大。并且考虑到大温差换热对传热管性能的不利影响,要求再生式换热器在最高一次水温度和最大一次流量时,对再生段一次侧出口温度(即冷却段段一次侧入口温度)作出限值。基于该限制条件,无论采用怎样的一次水流量和入口温度作为设计基准,再生式换热器在低温度和低流量工况下都存在换热功率不足的问题。并且,国内现有相关试验回路基本采用典型压水堆工况开展再生式换热器结构设计,随着新型燃料组件的研发,再生式换热器的运行参数已经严重偏离设计工况,此时,基于历史设计参数定型的再生式换热器在换热能力上已经不能满足新型燃料组件的研发。
因此,如何研究设计一种能够克服上述缺陷的多台再生式换热器组合装置及运行控制方法是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足,本发明的目的是提供一种多个再生式换热器组合装置及运行控制方法,实现了再生式换热器的串并联运行方式灵活切换,同时解决了换热器功率不足和备用问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
第一方面,提供了一种多个再生式换热器组合装置,包括高温一次总水管、冷却一次总水管以及多个再生式换热器;
所述再生式换热器中再生段一次侧的入口均通过第一调节阀与高温一次总水管连接;
所述再生式换热器中再生段二次侧的出口均与冷却一次总水管连接;
且至少两个所述再生式换热器串联构成至少一个串联组:
前端的再生式换热器中再生段二次侧的出口与冷却一次总水管之间设有第二调节阀;
前端的再生式换热器中再生段二次侧的出口通过第三调节阀与后端的再生式换热器中再生段一次侧的入口连接。
进一步的,所述高温一次总水管、冷却一次总水管之间连通设置有旁路支管,旁路支管设有第四调节阀。
进一步的,还包括二次水引水管和二次水排水管;
所述再生式换热器中冷却段二次侧的入口均与二次水引水管连接;
所述再生式换热器中冷却段二次侧的出口均与二次水排水管连接。
进一步的,所述再生式换热器中冷却段二次侧的入口与二次水引水管之间管路还设有第五调节阀。
进一步的,所述二次水引水管、二次水排水管以及再生式换热器中的二次冷却流体为水、气体、有机溶液中的任意一种。
进一步的,所述高温一次总水管、冷却一次总水管以及再生式换热器中的一次流体为液态金属、有机溶液、水、气体中的任意一种。
第二方面,提供了一种运行控制方法,用于第一方面任意一项所述的一种多个再生式换热器组合装置,包括以下步骤:
正常运行时,控制第三调节阀关闭,并控制至少一个第一调节阀以及对应的第二调节阀开启,保持一个再生式换热器独立运行或多个再生式换热器并联运行;
换热功率不足时,控制至少一个串联组中的至少一个第三调节阀开启,并控制前端的再生式换热器所对应的第二调节阀以及后端的再生式换热器所对应的第一调节阀关闭,保持再生式换热器串联运行或串并联混合运行。
进一步的,当所述再生式换热器串联运行时:若换热功率大于需求功率,则通过控制第五调节阀调节二次冷却流体的输入流量以保持功率匹配。
进一步的,当所述再生式换热器串联运行时:若换热功率大于需求功率,则通过控制第四调节阀调节旁路支管中一次冷却流体的流量以实现控制进入再生式换热器的输入流量后保持功率匹配。
进一步的,当所述再生式换热器串联运行时:若换热功率大于需求功率,则通过控制第二调节阀调节串联组中后端再生式换热器的输入流量以保持功率匹配。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明提出的一种多个再生式换热器组合装置,通过将两台再生式换热器进行一次流体串联的设置,可以有效解决再生式换热器在一次流体低入口温温以及低流量下的换热功率不足问题;且通过管道和阀门设置可以实现多台再生式换热器的串并联切换,将使得再生式换热器的运行方式更加灵活,可以有效结合后续实际运行情况选择多台再生式换热器的运行连接方式;
2、本发明针对偶数台再生式换热器,可以将再生式换热器进行分组串联,在解决换热功率不足的同时实现换热器的备用;
3、本发明提供的一种运行控制方法,通过对第二调节阀、第四调节阀、第五调节阀中的任意一个或多个进行控制,能够使得串联运行时的换热功率与实际需求功率精准匹配。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1是本发明实施例中的工作原理图。
附图中标记及对应的零部件名称:
1、高温一次总水管;2、冷却一次总水管;3、再生式换热器;4、旁路支管;5、二次水引水管;6、二次水排水管;7、第一调节阀;8、第二调节阀;9、第三调节阀;10、第四调节阀;11、第五调节阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
需说明的是,当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件,它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件,它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
实施例1:一种多个再生式换热器组合装置,如图1所示,包括高温一次总水管1、冷却一次总水管2以及多个再生式换热器3。
本实施例中以四个再生式换热器3(H1~H4)为例,且针对H1与H2串联进行说明。再生式换热器3中再生段一次侧的入口均通过第一调节阀7(F1-1~F4-1)与高温一次总水管1连接;再生式换热器3中再生段二次侧的出口均与冷却一次总水管2连接;且两个再生式换热器3串联构成一个串联组:前端的再生式换热器3(H1)中再生段二次侧的出口与冷却一次总水管2之间设有第二调节阀8(F1-3);前端的再生式换热器3(H1)中再生段二次侧的出口通过第三调节阀9(F1-4)与后端的再生式换热器3(H2)中再生段一次侧的入口连接。
高温一次总水管1、冷却一次总水管2之间连通设置有旁路支管4,旁路支管4设有第四调节阀10。
在不用考虑串联运行的备用时,两台再生式换热器3可以在并联运行和串联运行之间进行切换,并且通过调节旁路支管4以及二次冷却流体流量将高温一次流体冷却至指定要求温度,实现串并联运行方式。在需考虑串联运行的备用时,需至少设置四台再生式换热器3,并将每两台换热器划为一组,且设置至少两组串联运行的再生式换热器3,在运行中,任选其中一组投放运行,另一组作为备用。
本发明提到串并联运行方式主要针对一次流体的流向,不同再生式换热器3之间无需限定为相同运行模式,可以为至少两台串联构成一组再加任意台并联,也可以为每两台串联各自构成一组再进行并联。
此外,还包括二次水引水管5和二次水排水管6;再生式换热器3中冷却段二次侧的入口均与二次水引水管5连接;再生式换热器3中冷却段二次侧的出口均与二次水排水管6连接。
再生式换热器3中冷却段二次侧的入口与二次水引水管5之间管路还设有第五调节阀11(F1-2~ F4-2)。
本发明在一次流体的串并联设置时,对二次冷却流体的连接方式无对应要求,二次冷却流体的连接可以为任意方式,并且对一次流体及二次冷却流体管道上的阀门类型不作限制。
二次水引水管5、二次水排水管6以及再生式换热器3中的二次冷却流体可以是水、气体、有机溶液等流体中的任意一种。
高温一次总水管1、冷却一次总水管2以及再生式换热器3中的一次流体可以是液态金属、有机溶液、水、气体等流体中的任意一种。
另外,在本实施例中所记载的调节阀类型不做限制,包括但不限于如电磁阀、电动阀、截止阀、流量调节阀等。
实施例2:一种运行控制方法,用于实施例1中记载的一种多个再生式换热器组合装置,具体由以下步骤实现。
正常运行时,控制第三调节阀9关闭,并控制至少一个第一调节阀7以及对应的第二调节阀8开启,保持一个再生式换热器3独立运行或多个再生式换热器3并联运行。
串联组中的至少一个第三调节阀9开启,并控制所开启的第三调节阀9输入侧对应的第二调节阀8以及输出侧对应的第一调节阀7关闭,保持再生式换热器3串联运行或串并联混合运行。
作为一种优选的实施方式,当再生式换热器3串联运行时:若换热功率大于需求功率,则通过控制第五调节阀11调节二次冷却流体的输入流量以保持功率匹配。
作为另一种优选的实施方式,当再生式换热器3串联运行时:若换热功率大于需求功率,则通过控制第四调节阀10调节旁路支管4中一次冷却流体的流量以实现控制进入再生式换热器3的输入流量后保持功率匹配。
作为一种可选的实施方式,当再生式换热器3串联运行时:若换热功率大于需求功率,则通过控制第二调节阀8调节串联组中后端再生式换热器3的输入流量以保持功率匹配。此外,上述三种方式也可以选择任意组合进行控制。
工作原理:本发明通过将两台再生式换热器3进行一次流体串联的设置,可以有效解决再生式换热器3在一次流体低入口温度以及低流量下的换热功率不足问题;且通过管道和阀门设置可以实现多台再生式换热器3的串并联切换,将使得再生式换热器3的运行方式更加灵活,可以有效结合后续实际运行情况选择多台再生式换热器3的运行连接方式。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多个再生式换热器组合装置,其特征是,包括高温一次总水管(1)、冷却一次总水管(2)以及多个再生式换热器(3);
再生式换热器(3)由再生段与冷却段构成,高温流体进入再生段一次侧,然后流经冷却段一次侧并折返回再生段二次侧;
所述再生式换热器(3)中再生段一次侧的入口均通过第一调节阀(7)与高温一次总水管(1)连接;
所述再生式换热器(3)中再生段二次侧的出口均与冷却一次总水管(2)连接;
且至少两个所述再生式换热器(3)串联构成至少一个串联组:
前端的再生式换热器(3)中再生段二次侧的出口与冷却一次总水管(2)之间设有第二调节阀(8);
前端的再生式换热器(3)中再生段二次侧的出口通过第三调节阀(9)与后端的再生式换热器(3)中再生段一次侧的入口连接。
2.根据权利要求1所述的一种多个再生式换热器组合装置,其特征是,所述高温一次总水管(1)、冷却一次总水管(2)之间连通设置有旁路支管(4),旁路支管(4)设有第四调节阀(10)。
3.根据权利要求1所述的一种多个再生式换热器组合装置,其特征是,还包括二次水引水管(5)和二次水排水管(6);
所述再生式换热器(3)中冷却段二次侧的入口均与二次水引水管(5)连接;
所述再生式换热器(3)中冷却段二次侧的出口均与二次水排水管(6)连接。
4.根据权利要求3所述的一种多个再生式换热器组合装置,其特征是,所述再生式换热器(3)中冷却段二次侧的入口与二次水引水管(5)之间管路还设有第五调节阀(11)。
5.根据权利要求3所述的一种多个再生式换热器组合装置,其特征是,所述二次水引水管(5)、二次水排水管(6)以及再生式换热器(3)中的二次冷却流体为水、气体、有机溶液中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种多个再生式换热器组合装置,其特征是,所述高温一次总水管(1)、冷却一次总水管(2)以及再生式换热器(3)中的一次流体为液态金属、有机溶液、水、气体中的任意一种。
7.一种运行控制方法,其特征是,用于权利要求1-6任意一项所述的一种多个再生式换热器组合装置,包括以下步骤:
正常运行时,控制第三调节阀(9)关闭,并控制至少一个第一调节阀(7)以及对应的第二调节阀(8)开启,保持一个再生式换热器(3)独立运行或多个再生式换热器(3)并联运行;
串联组中的至少一个第三调节阀(9)开启,并控制前端的再生式换热器(3)所对应的第二调节阀(8)以及后端的再生式换热器(3)所对应的第一调节阀(7)关闭,保持再生式换热器(3)串联运行或串并联混合运行。
8.根据权利要求7所述的一种运行控制方法,其特征是,当所述再生式换热器(3)串联运行时:若换热功率大于需求功率,则通过控制第五调节阀(11)调节二次冷却流体的输入流量,以保持功率匹配。
9.根据权利要求7所述的一种运行控制方法,其特征是,当所述再生式换热器(3)串联运行时:若换热功率大于需求功率,则通过控制第四调节阀(10)调节旁路支管(4)中一次冷却流体的流量,以通过控制进入再生式换热器(3)的输入流量后保持功率匹配。
10.根据权利要求7所述的一种运行控制方法,其特征是,当所述再生式换热器(3)串联运行时:若换热功率大于需求功率,则通过控制第二调节阀(8)调节串联组中后端再生式换热器(3)的输入流量,以保持功率匹配。
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