核反应堆供应蒸汽的电加热系统的制作方法

本发明主要涉及核反应堆供汽系统，尤其涉及一种核反应堆供应蒸汽的电加热系统。

背景技术：

1、核能作为一种清洁能源，相比煤、石油等化石能源具有零碳排放的特点，是减碳排放非常重要和直接的手段。核能除用于发电之外，还可用于供汽或供热。供汽的主要原理是将核电站产生的部分加热蒸汽引入核能供汽系统，对给水进行加热，使给水转变为满足合格品质的转换蒸汽，通过管网输送给工业用户使用。

2、压水堆(pressurized water reactor)是以加压的、未发生沸腾的轻水(即普通水)作为慢化剂和冷却剂的反应堆。由于压水堆主汽温度限制(～270℃)，如完全采用压水堆热量进行蒸汽转换，仅能产生高压饱和水(4.5-11.5mpa等级)或中压饱和蒸汽(3-4.5mpa等级)或低压过热蒸汽(<3mpa等级)。为保证对外供热的经济性，一般需要对外供出参数有一定的过热度，因此如完全采用压水堆热量，仅能对外供出低压等级过热蒸汽。而实际项目中除了低压蒸汽需求，中高压参数需求也较多，尤其在化工行业应用较为广泛，“核电+化工基地”模式正在越来越多地被采用。因此提升压水堆参数需求，扩展压水堆供热供汽参数范围，成为实现压水堆综合利用的一个关键路径。

3、提升压水堆对外供汽参数的可选方案是采用电加热器。电加热器的工作原理是将电能转化为热能，在工作中，低温流体介质在压力作用下通过进口管道进入加热器内，并采用流体热力学原理均匀的带走加热元件工作产生的热量，使被加热介质温度达到用户工艺要求。压水堆供热供汽量一般均较大，采用电加热方案提升参数需要配置大功率电加热器，如何设计大功率电加热器是重点和难点。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供核反应堆供应蒸汽的电加热系统，具有较高的换热效率。

2、为解决上述技术问题，本发明提出一种核反应堆供应蒸汽的电加热系统，包括通过蒸汽管路串联的多个电加热器、连接最上游电加热器的蒸汽输入管以及连接最下游电加热器的蒸汽输出管，其中每一电加热器包括：压力容器，具有开口、蒸汽进口和蒸汽出口；多个加热元件，置于所述压力容器内且沿着所述压力容器的长度方向延伸到所述压力容器开口之外；汇集法兰，安装在所述压力容器开口处，所述多个加热元件穿过所述汇集法兰且与所述汇集法兰固定；以及接线箱室，连接所述多个加热元件位于所述压力容器之外的一端。

3、在本发明的一实施例中，从蒸汽的最上游到最下游，所述多个电加热器的功率依次减小。

4、在本发明的一实施例中，所述多个加热元件具有位于所述压力容器内的加热区，以及位于所述汇集法兰和接线箱室之间的散热区。

5、在本发明的一实施例中，还包括设于所述散热区的一个或多个散热片，所述一个或多个与所述多个加热元件接触。

6、在本发明的一实施例中，所述多个加热元件呈集束式排列。

7、在本发明的一实施例中，所述多个加热元件包括至少一个常态不导电的备用加热元件。

8、在本发明的一实施例中，所述接线箱室与用户动力电缆连接，便于进线电缆的压接。

9、在本发明的一实施例中，电加热系统还包括配电系统，其包括依次连接的高压柜、变压器、多个低压进线柜和多个调功柜，以及连接所述多个调功柜的控制柜，所述多个调功柜和所述多个电加热器一一对应连接。

10、在本发明的一实施例中，每一调功柜包括可控硅功率控制器，用以进行输出功率调节，所述可控硅功率控制器过零触发的周波控制调功，所述控制柜用于向所述可控硅功率控制器发出控制指令参数进行所述多个电加热器的功率和温度控制。

11、在本发明的一实施例中，所述电加热系统的功率为2mw～14mw。

12、与现有技术相比，本发明的电加热系统串联多个加热器，每个加热器中配备多个加热元件组成的阵列，使得电加热器功率满足核反应堆蒸汽加热的需求。并且用多个加热器的设计，使得单个加热器出口功率小，能够降低表面功率密度，达到降低管表温度的作用。进一步，本申请从蒸汽的最上游到最下游，多个电加热器的功率依次减小，提高换热效率。再者，本申请中使用可控硅功率控制器过零触发的周波控制调功，使得电加热系统的输出功率可调节。

技术特征：

1.一种核反应堆供应蒸汽的电加热系统，包括通过蒸汽管路串联的多个电加热器、连接最上游电加热器的蒸汽输入管以及连接最下游电加热器的蒸汽输出管，其中每一电加热器包括：

2.如权利要求1所述的核反应堆供应蒸汽的电加热系统，其特征在于，从蒸汽的最上游到最下游，所述多个电加热器的功率依次减小。

3.如权利要求1所述的核反应堆供应蒸汽的电加热系统，其特征在于，所述多个加热元件具有位于所述压力容器内的加热区，以及位于所述汇集法兰和接线箱室之间的散热区。

4.如权利要求3所述的核反应堆供应蒸汽的电加热系统，其特征在于，还包括设于所述散热区的一个或多个散热片，所述一个或多个与所述多个加热元件接触。

5.如权利要求1所述的核反应堆供应蒸汽的电加热系统，其特征在于，所述多个加热元件呈集束式排列。

6.如权利要求1所述的核反应堆供应蒸汽的电加热系统，其特征在于，所述多个加热元件包括至少一个常态不导电的备用加热元件。

7.如权利要求1所述的核反应堆供应蒸汽的电加热系统，其特征在于，所述接线箱室与用户动力电缆连接，便于进线电缆的压接。

8.如权利要求1所述的核反应堆供应蒸汽的电加热系统，其特征在于，还包括配电系统，其包括依次连接的高压柜、变压器、多个低压进线柜和多个调功柜，以及连接所述多个调功柜的控制柜，所述多个调功柜和所述多个电加热器一一对应连接。

9.如权利要求8所述的核反应堆供应蒸汽的电加热系统，其特征在于，每一调功柜包括可控硅功率控制器，用以进行输出功率调节，所述可控硅功率控制器过零触发的周波控制调功，所述控制柜用于向所述可控硅功率控制器发出控制指令参数进行所述多个电加热器的功率和温度控制。

10.如权利要求1所述的核反应堆供应蒸汽的电加热系统，其特征在于，所述电加热系统的功率为2mw～14mw。

技术总结本发明提供了一种核反应堆供应蒸汽的电加热系统，包括通过蒸汽管路串联的多个电加热器、连接最上游电加热器的蒸汽输入管以及连接最下游电加热器的蒸汽输出管，其中每一电加热器包括：压力容器，具有开口、蒸汽进口和蒸汽出口；多个加热元件，置于所述压力容器内且沿着所述压力容器的长度方向延伸到所述压力容器开口之外；汇集法兰，安装在所述压力容器开口处，所述多个加热元件穿过所述汇集法兰且与所述汇集法兰固定；以及接线箱室，连接所述多个加热元件位于所述压力容器之外的一端。技术研发人员：卢洪早,叶勇健,颜岩,夏金秀,袁军,兰花,华庆德,张杰,矫明,夏本全,冯琰磊,严经星,张少俊,姜震,王翠芳,张熠,张巍,邢文斌,王源,姚向昱,张威威受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2