1.本发明涉及高温气冷堆技术领域，具体涉及一种高温气冷堆蒸汽发生器反向承压防护系统。
背景技术：
2.高温气冷堆是目前各类核电站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，为核电用直流蒸汽发生器。高温气冷堆蒸汽发生器一、二回路换热温度参数高，为匹配二回路侧出口蒸汽的高温，其二回路侧压力相较于一般压水堆核电站也有很大的提高。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，蒸汽发生器传热管内侧流通二回路的水和蒸汽，壳侧流经一回路介质氦气，一次侧的高温氦气和二回路的汽水逆流式换热。
3.高温堆因其运行特点一回路氦气压力下降非常缓慢，当给水泵跳闸且短期内无法再启动以保证蒸汽发生器二次侧水压力时，蒸汽发生器即产生反向承压，不仅影响机组的整体启动，也威胁蒸汽发生器的安全运行，最终将影响核安全。高温气冷堆蒸汽发生器属于直流式换热器，正常运行时，高温堆蒸汽管侧压力远高于壳侧压力。高温气冷堆蒸汽发生器这种轻薄、细长的传热管在提高了蒸汽发生器传热效果的同时，也降低了蒸汽发生器承受管侧反向压力的能力，传热管在设计上管侧可承受正向压力、要避免承受反向压力。同时，由于高温气冷堆一回路为高压氦气，当出现意外情况时，一回路压力不可能很快降低，而蒸汽发生器二次侧压力则可能迅速下降，这势必造成蒸器发生器传热管反向承压。如果高温气冷堆蒸汽发生器传热管承受反向压力作用，其对蒸汽发生器的安全性及寿命有很大影响，甚至可能导致放射性泄漏至二回路。
技术实现要素：
4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的高温气冷堆蒸汽发生器传热管承受反向压力会严重影响蒸汽发生器的使用寿命的缺陷，从而提供一种高温气冷堆蒸汽发生器反向承压防护系统。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种高温气冷堆蒸汽发生器反向承压防护系统，包括：
6.蒸汽发生器本体，其二次侧出口端连接有主蒸汽隔离管路，其二次侧入口端连接有主给水隔离管路；
7.稳压罐，连接在主给水隔离管路上，以控制蒸汽发生器本体的二次侧压力始终大于蒸汽发生器本体一次侧压力，稳压罐与蒸汽发生器之间安装有稳压隔离管路，当蒸汽发生器本体的二次侧压力与一次侧压力之差不大于设定压力值时，稳压隔离管路上的稳压隔离阀快速开启以对蒸汽发生器本体的二次侧进行升压；
8.可选地，还包括蓄压箱，与稳压罐连通，蓄压箱与稳压罐之间的管路上连通有稳压
排气支路。
9.可选地，蓄压箱上连通有蓄压补压管路。
10.可选地，蓄压箱与稳压罐之间的管路上还连通有测压支路。
11.可选地，稳压罐上连接有液位计。
12.可选地，稳压罐上设置有稳压补水管路，当稳压罐液位低于要求液位时，稳压补水管路打开以对稳压罐进行补水至规定液位。
13.可选地，稳压隔离管路上连接有事故排放支路。
14.可选地，稳压隔离管路上安装有一对稳压隔离阀，一对稳压隔离阀之间串联安装。
15.可选地，稳压隔离管路上还连通有排水取样管路。
16.可选地，稳压罐为氮气蓄压式稳压罐或囊式稳压罐。
17.可选地，一台稳压罐上设置有多组稳压隔离管路，每组稳压隔离管路均与一台蒸汽发生器本体连通。
18.本发明技术方案，具有如下优点：
19.1.本发明提供的高温气冷堆蒸汽发生器反向承压防护系统，包括：蒸汽发生器本体，其二次侧出口端连接有主蒸汽隔离管路；稳压罐，连接在蒸汽发生器本体的二次侧，以控制蒸汽发生器本体的二次侧压力始终大于蒸汽发生器本体一次侧压力，稳压罐与蒸汽发生器之间安装有稳压隔离管路，当蒸汽发生器本体的二次侧压力与一次侧压力之差不大于设定压力值时，稳压隔离管路开启以对蒸汽发生器本体的二次侧进行升压。
20.在蒸汽发生器本体投入运行前，首先对二次侧进行充压，使得蒸发器本体的二次侧压力达到预定值，然后控制蒸汽发生器本体一次侧开始升压，二次侧伴随一次侧一起升压，同时保证蒸汽发生器二次侧压力始终比一次侧压力高，且压差为预定值。当一次侧压力上升到最高压力时二次侧压力可同步升至预定值。在蒸汽发生器本体的二次侧进水后运行阶段，在主给水泵意外停运或二回路意外隔离时，蒸汽发生器的二次侧会快速失压，在发生失压时首先确认是否触发了二回路隔离保护信号，如果没有自动触发二回路隔离信号，手动关闭主给水隔离管路的进口端和主蒸汽隔离管路，可根据需要提前手动开启稳压隔离阀向蒸汽发生器二次侧充压。或者当二次侧压力与一次侧压力之差不大于设定压力值时，控制系统产生蒸汽发生器反向承压防护信号，自动打开稳压隔离阀，向二次侧提供压力，稳定二次侧压力，确保二次侧压力始终高于一次侧压力，避免蒸汽发生器本体在运行过程中意外发生反向承压，保证蒸汽发生器能够长期稳定运行，延长蒸汽发生器的工作寿命。
21.2.本发明提供的高温气冷堆蒸汽发生器反向承压防护系统，稳压罐上设置有稳压补水管路，当稳压罐处于备用状态且稳压罐液位低于要求液位时，稳压补水管路打开以对稳压罐进行补水至规定液位。通过设置稳压补水管路对稳压罐内的水位进行补充，保证稳压罐中的储水量满足蒸汽发生器二次侧稳压补水的要求，保证系统能够可靠投入运行。
22.3.本发明提供的高温气冷堆蒸汽发生器反向承压防护系统，稳压隔离管路上安装有一对稳压隔离阀，一对稳压隔离阀之间串联安装。两个稳压隔离阀之间串联安装、冗余配置，提升稳压隔离管路的可靠性。
23.4.本发明提供的高温气冷堆蒸汽发生器反向承压防护系统，稳压罐连通有排水取样管路，用以定期取样及罐体排水使用，定期对稳压罐中的水质进行取样检测。
24.5.本发明提供的高温气冷堆蒸汽发生器反向承压防护系统，蓄压箱与稳压罐之间
的管路上还连通有测压支路，用以监视蓄压箱的压力，保证蓄压箱内压力在正常范围内。
25.6.本发明提供的高温气冷堆蒸汽发生器反向承压防护系统，蓄压箱上还连接有补压支路，用以在稳压罐中压力低于设定压力时，及时通过外部高压气源箱蓄压箱中充气，补压至蓄压箱的正常备用压力值。
26.7.本发明提供的高温气冷堆蒸汽发生器反向承压防护系统，稳压罐可以为囊式稳压罐。通过囊式稳压罐的自身收缩控制稳压罐内压力，无需设置蓄压箱，减少设备数量，能够大大提升系统运行的可靠性。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明的实施方式中提供的高温气冷堆蒸汽发生器反向承压防护系统示意图。
29.附图标记说明：1、蒸汽发生器本体；2、稳压罐；3、蓄压箱；4、主蒸汽隔离阀；5、主给水隔离阀；6、事故排放阀；7、稳压隔离阀；8、液位计；9、稳压排气阀；10、排水取样阀；11、稳压补水阀；12、氮气隔离阀；13、仪表隔离阀；14、压力表；15、蓄压补压阀。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.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“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
34.为彻底解决高温气冷堆核电站蒸汽发生器的调试和运行阶段反向承压的防护问题，本实施例提供的一种高温气冷堆蒸汽发生器反向承压防护系统，如图1所示，反向承压防护系统包括：蒸汽发生器本体1、稳压罐2和蓄压箱3，以及连接在三者之间的流体管路。通过稳压罐2加蓄压箱3这种方式，即可保证加压氮气不会进入到蒸汽发生器系统内，又可以
通过气体加压这种非能动的方式使得防护系统在需要时快速投入为蒸汽发生器本体1补压。通过设计一套完备的控制逻辑，可以避免系统的误触发，又可以在需要的时候及时投入。
35.蒸汽发生器本体1的二次侧出口端连接有主蒸汽隔离管路，其二次侧入口端连接有主给水隔离管路。主蒸汽隔离管路上串联设置有一对主蒸汽隔离阀4，主给水隔离管路上串联设置有一对主给水隔离阀5。
36.稳压罐2通过稳压隔离管路连接在主给水隔离管路上主给水隔离阀5的下游，以控制蒸汽发生器本体1的二次侧压力始终大于蒸汽发生器本体1一次侧压力，稳压罐2与蒸汽发生器之间安装有稳压隔离管路，当蒸汽发生器本体1的二次侧压力与一次侧压力之差不大于设定压力值时，稳压隔离管路开启以对蒸汽发生器本体1的二次侧进行升压。稳压隔离管路上串联安装有一对稳压隔离阀7。稳压隔离管路上还连接有事故排放支路，事故排放支路为并联设置的两支，每一支事故排放支路上均串联安装有一对事故排放阀6。稳压隔离管路上还连通有排水取样管路，排水取样管路上串联安装有一对排水取样阀10。
37.蓄压箱3与稳压罐2连通，蓄压箱3与稳压罐2之间的管路上连通有稳压排气支路，在稳压排气支路上安装有一对稳压排气阀9。蓄压箱3上的入口端连通有蓄压补压管路，蓄压补压管路上串联安装有一对蓄压补压阀15。蓄压箱3与稳压罐2之间通过氮气隔离管路连通，氮气隔离管路上串联安装有一对氮气隔离阀12。在氮气隔离管路上，氮气隔离阀12的上游还连通有测压支路，在测压支路上串联安装有一个仪表隔离阀13和一台压力表14。稳压排气支路连接在氮气隔离管路上氮气隔离阀12的下游。
38.在稳压罐2上并联连接有液位计8，以对稳压罐2内的液位进行实时监测。稳压罐2上设置有稳压补水管路，当稳压罐2液位低于要求液位时，稳压补水管路打开以对稳压罐2进行补水至规定液位。在稳压补水管路上安装有一对稳压补水阀11。
39.两台稳压隔离阀7设计为电动快开隔离阀，要求在收到信号时5秒内打开。稳压隔离阀7串联安装、冗余配置，稳压隔离阀7出口与蒸汽发生器事故排放管路的上游连接，稳压隔离阀7入口与稳压罐2底部连接。稳压隔离阀7与主给水隔离阀5、主蒸汽隔离阀4、事故排放阀6设置联锁逻辑。稳压隔离阀7可以通过控制系统自动打开，或在需要的时候手动打开。
40.稳压罐2为钢制罐体，设计承压不低于11mpa，密封性良好，罐体容积设计约15m3。稳压罐2底部设计有排水取样隔离阀，用以定期取样及罐体排水使用。定期对稳压罐2中的水质进行取样检测。稳压罐2上还安装有液位计8，实现对稳压罐2液位的监视，控制稳压罐2的液位在合理的范围。稳压罐2上部连接有稳压补水管路，稳压补水管路上设计串联的两个稳压补水阀11，补水水源为电厂除盐水系统。当稳压罐2液位低于要求值时通过稳压补水管路线进行补水至规定液位。稳压罐2顶部设置有稳压排气阀9，用以在稳压罐2检修或充水时对稳压罐2进行排气。
41.蓄压箱3为钢制罐体，其内部盛装高压氮气，设计承压不低于11mpa，气密性良好，设计体积为约10m3。稳压罐2与蓄压箱3之间安装氮气隔离阀12，用以联通或隔离从蓄压箱3通往稳压罐2的高压氮气。在氮气隔离阀12与蓄压箱3之间的测压支路上设置一个压力表14以及仪表隔离阀13，用以监视蓄压箱3的压力。蓄压箱3上设计蓄压补压管路，蓄压补压管路串联安装两个蓄压补压阀15，用以提供通过外部气源为蓄压箱3补压的接口和隔离。
42.系统中所有管道及阀门设计均需满足承压11mpa以上的要求(设计压力可根据具
体的蒸汽发生器二次侧系统压力设计值进行调整)，且具有良好的密封性，系统中所使用阀门类型可根据实际需求选配。
43.本实施例提供的防护系统可根据需要自动或手动投入运行，实现及时对蒸汽发生器本体1的二次侧传热管进行补压，保证其不承受反向压力。稳压隔离阀7可以手动打开，也可以根据自动信号打开，可以根据需要在任何时候手动关闭，退出系统运行。只有蒸汽发生器本体1二次侧建立有效的隔离，反向承压防护系统投入才能有效的为蒸汽发生器本体1的传热管稳压，因此稳压隔离阀7与主给水隔离阀5、主蒸汽隔离阀4设计联锁逻辑。同时与事故排放阀6关信号进行联锁，避免因蒸汽发生器本体1传热管破裂而投入事故排放系统时的降压使防护系统误投入。因此，稳压隔离阀7与主给水隔离阀5、主蒸汽隔离阀4和蒸汽发生器事故排放阀6设置联锁逻辑，无论手动还是自动信号，只有当蒸汽发生器二回路隔离且事故排放未动作时，即主给水隔离阀5、主蒸汽隔离阀4、事故排放阀6均关闭时，才允许稳压隔离阀7打开。
44.蒸汽发生器本体1二次侧隔离信号(主给水隔离阀5、主蒸汽隔离阀4、事故排放阀6都关闭)叠加蒸汽发生器本体1二次侧压力与一次侧压力之差小于设定压力值(可根据需要设置一、二回路压差定值)的信号，控制系统向稳压隔离阀7发送自动打开信号，稳压隔离阀7在5秒内快速打开，稳压罐2与蒸汽发生器本体1的二次侧联通，为蒸汽发生器本体1的传热管内侧提供压头，保证二次侧压力高于一次侧压力。当需要为蒸汽发生器本体1二次侧充压时，可以手动打开稳压隔离阀7，此时需要手动指令叠加蒸汽发生器本体1二次侧隔离信号，确保在二次侧建立了有效的隔离后才投入稳压系统。
45.防护方法：
46.高温气冷堆一回路压力试验期间的防护方法。
47.在高温气冷堆一回路压力试验期间，蒸汽发生器本体1一次侧作为一回路压力试验的边界需要承受最高约9mpa压力。此时蒸汽发生器本体1二次侧未进水，相应的在此阶段防护系统的稳压罐2不充水而是充入约2mpa的氮气。
48.在蒸汽发生器本体1一次侧升压之前，关闭主给水隔离阀5、主蒸汽隔离阀4和事故排放阀6，使得蒸汽发生器本体1二次侧建立隔离边界。手动触发稳压隔离阀7打开，通过稳压罐2内的氮气以一定的速率向蒸汽发生器本体1二次侧充压，同时调节打开稳压罐2与蓄压箱3之间的氮气隔离阀12及时向稳压罐2补压。当蒸汽发生器本体1二次侧压力达到约1mpa后(压力可根据实际需要确定)，再开始蒸汽发生器本体1一次侧升压，同时调节氮气隔离阀12使得蒸汽发生器本体1的二次侧也伴随一次侧缓慢升压，同时保证蒸汽发生器本体1二次侧压力始终比一次侧压力高1mpa左右。当蒸汽发生器本体1一次侧压力达到最高压力9mpa时，二次侧压力达到约10mpa，关闭氮气隔离阀12。通过外部气源向蓄压箱3补压至11mpa，以满足紧急情况下蒸发器反向承压防护的需求。
49.反应堆启动阶段的防护方法。
50.反应堆启动时，蒸汽发生器本体1进水之后，蒸汽发生器本体1二次侧不产生蒸汽而是单相水运行模式。正常启动时，蒸汽发生器本体1二次侧依靠主给水泵的压头提供正向压力，但是一旦主给水泵意外停运或者二回路意外隔离，蒸汽发生器本体1二次侧将快速失压，造成传热管的反向承压。此时，蒸汽发生器本体1反向承压防护系统主要应对这种蒸汽发生器二次侧意外失压的紧急情况。
51.在反应堆启动阶段，稳压罐2中充水至设计水位(4/5水容积)，蓄压箱3充压至11mpa，氮气隔离阀12保持打开，使得蒸汽发生器反向承压防护系统处于备用状态。当蒸汽发生器本体1二次侧出现意外失压事故时，首先确认是否触发了二回路隔离保护信号，如果没有自动触发二回路隔离信号，需手动关闭主给水隔离阀5、主蒸汽隔离阀4和事故排放阀6。当二次侧压力与一次侧压力之差小于设定压力值时，控制系统产生蒸汽发生器反向承压防护信号，自动打开稳压隔离阀7；或者手动触发稳压隔离阀7打开，向二次侧提供压头，稳定二次侧压力，确保二次侧压力高于一次侧压力。
52.蒸汽发生器功率运行阶段的防护方法。
53.蒸汽发生器本体1功率运行阶段，其二次侧已经产生蒸汽，当发生主给水泵跳泵、二回路意外隔离等事故时，蒸汽发生器本体1二次侧压力因为有蒸汽空间的作用，不会很快下降。此时，首先尽快查找原因，恢复系统正常运行，如果短时间内无法恢复，则需确认蒸汽发生器二回路隔离，当二次侧压力与一次侧压力之差小于设定压力时，反向承压防护系统自动投入运行，为蒸汽发生器本体1的二次侧传热管提供保护。
54.本专利所述的蒸汽发生器反向承压防护系统也可用于蒸汽发生器正式投运前的保养，此时稳压罐2中不充水，通过打开氮气隔离阀12与蓄压箱3联通，通过蓄压箱3向蒸汽发生器本体1二次侧充入保养所用的氮气，在达到需要的保养压力后关闭氮气隔离阀12，在需要时可随时向蒸汽发生器本体1二次侧补充保养用氮气，方便高效。
55.作为替代的实施方式，稳压罐2还可以为囊式稳压罐。在稳压罐2水侧设置压力、温度等测点，用于监视稳压罐2的运行状态，即通过压力监测稳压罐的气囊是否失效，以及时补压或维修，通过温度监测隔离阀是否泄漏等。无需设置蓄压箱，减少设备数量，提升系统运行的可靠性。
56.作为替代的实施方式，一台稳压罐2上设置有多组稳压隔离管路，每组稳压隔离管路均与一台蒸汽发生器本体1连通。
57.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。