一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统论文和设计-乔磊

全文摘要

一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，涉及核能应用领域，包括汽轮机，汽轮机具有抽汽口；储热装置，包括第一蒸汽进口、第一进水口和第一出水口，且抽汽口经第一阀门连接第一蒸汽进口；第一进水口通过第三阀门连接冷水进口；加热器，其包括第二蒸汽进口、第二进水口和第二出水口，且抽汽口经第二阀门连接第二蒸汽进口，第一出水口连接第二进水口；第二进水口通过第四阀门连接冷水进口，并通过第二出水口连接热水出口；当外部热负荷高时，第一阀门和第四阀门关闭，第二阀门和第三阀门开启；当外部热负荷低时，第三阀门关闭，第一阀门、第二阀门和第四阀门开启。本实用新型无需调节汽轮机抽汽量，即可满足正常波动的热负荷需求。

主设计要求

1.一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，其特征在于，包括：发电系统，其包括汽轮机(2)，汽轮机(2)具有抽汽口(2.3)；储热装置(8)，其包括第一蒸汽进口(8.1)、第一进水口(8.3)和第一出水口(8.4)，且所述抽汽口(2.3)经第一阀门(10)连接所述第一蒸汽进口(8.1)；所述第一进水口(8.3)通过第三阀门(12)连接冷水进口(14.1)；加热器(9)，其包括第二蒸汽进口(9.1)、第二进水口(9.3)和第二出水口(9.4)，且所述抽汽口(2.3)经第二阀门(11)连接所述第二蒸汽进口(9.1)，所述第一出水口(8.4)连接所述第二进水口(9.3)；所述第二进水口(9.3)通过第四阀门(13)连接冷水进口(14.1)，并通过第二出水口(9.4)连接热水出口(14.2)；当外部热负荷高时，所述第一阀门(10)和第四阀门(13)关闭，第二阀门(11)和第三阀门(12)开启；当外部热负荷低时，所述第三阀门(12)关闭，所述第一阀门(10)、第二阀门(11)和第四阀门(13)开启。

设计方案

1.一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，其特征在于，包括：

发电系统，其包括汽轮机(2)，汽轮机(2)具有抽汽口(2.3)；

储热装置(8)，其包括第一蒸汽进口(8.1)、第一进水口(8.3)和第一出水口(8.4)，且所述抽汽口(2.3)经第一阀门(10)连接所述第一蒸汽进口(8.1)；所述第一进水口(8.3)通过第三阀门(12)连接冷水进口(14.1)；

加热器(9)，其包括第二蒸汽进口(9.1)、第二进水口(9.3)和第二出水口(9.4)，且所述抽汽口(2.3)经第二阀门(11)连接所述第二蒸汽进口(9.1)，所述第一出水口(8.4)连接所述第二进水口(9.3)；所述第二进水口(9.3)通过第四阀门(13)连接冷水进口(14.1)，并通过第二出水口(9.4)连接热水出口(14.2)；

当外部热负荷高时，所述第一阀门(10)和第四阀门(13)关闭，第二阀门(11)和第三阀门(12)开启；

当外部热负荷低时，所述第三阀门(12)关闭，所述第一阀门(10)、第二阀门(11)和第四阀门(13)开启。

2.如权利要求1所述的一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，其特征在于：所述发电系统还包含蒸汽发生器(1)、凝汽器(4)、凝水泵(5)、除氧器(6)、给水泵(7)，所述蒸汽发生器(1)的蒸汽出口(1.1)与所述汽轮机(2)的蒸汽进口(2.1)通过管线连接，所述汽轮机(2)的排汽口(2.2)通过管线依次连接凝汽器(4)、凝水泵(5)、除氧器(6)以及给水泵(7)，所述给水泵(7)与所述蒸汽发生器(1)的给水口(1.2)连接。

3.如权利要求2所述的一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，其特征在于：所述发电系统还包括发电机(3)，所述发电机(3)与所述汽轮机(2)相连。

4.如权利要求3所述的一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，其特征在于：所述给水泵(7)采用卧室电动泵，所述给水泵(7)与所述发电机(3)相连。

5.如权利要求2所述的一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，其特征在于：所述储热装置(8)还包括第一冷凝水出口(8.2)，所述第一冷凝水出口(8.2)与所述凝汽器(4)相连。

6.如权利要求2所述的一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，其特征在于：所述加热器(9)还包括第二冷凝水出口(9.2)，所述第二冷凝水出口(9.2)与所述凝汽器(4)相连。

7.如权利要求2所述的一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，其特征在于：所述除氧器(6)采用卧式结构。

8.如权利要求2所述的一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，其特征在于：所述蒸汽发生器(1)前连接有含热电联产供热机组的核反应堆。

9.如权利要求1-8任意一项所述的一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，其特征在于：所述第一阀门(10)、第二阀门(11)、第三阀门(12)和第四阀门(13)全部采用调节阀。

10.如权利要求1-8任意一项所述的一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，其特征在于：所述储热装置(8)内装载的介质为熔盐。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及核能应用领域，具体为一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统。

背景技术

随着人们对近海资源的深入开采，海上作业的规模也越来越大，海上作业时电能供应和热能供应问题日益突出，同时在资源开采的过程当中产生的废弃物也越来越多；为解决上述问题，以核能供电供热为基础的核能热电联产系统应运而生。

但是在核能热电联产项目实施的过程当中，外界热负荷的需求是无法确定的。为了满足外界不同的热负荷需求，人们采用的方法是调节核能热电联产系统中的汽轮机抽汽量，然而汽轮机抽汽量的波动运行会产生不必要的能量损耗，影响机组安全，缩减机组寿命，所以寻求更加合适的方法来满足外界正常波动的热负荷需求是刻不容缓的问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，无需调节汽轮机抽汽量，即可满足正常波动的热负荷需求。

为达到以上目的，本实用新型采取一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，包括发电系统，其包括汽轮机，汽轮机具有抽汽口；储热装置，其包括第一蒸汽进口、第一进水口和第一出水口，且所述抽汽口经第一阀门连接所述第一蒸汽进口；所述第一进水口通过第三阀门连接冷水进口；加热器，其包括第二蒸汽进口、第二进水口和第二出水口，且所述抽汽口经第二阀门连接所述第二蒸汽进口，所述第一出水口连接所述第二进水口；所述第二进水口通过第四阀门连接冷水进口，并通过第二出水口连接热水出口；当外部热负荷高时，所述第一阀门和第四阀门关闭，第二阀门和第三阀门开启；当外部热负荷低时，所述第三阀门关闭，所述第一阀门、第二阀门和第四阀门开启。

在上述技术方案的基础上，所述发电系统还包含蒸汽发生器、凝汽器、凝水泵、除氧器、给水泵，所述蒸汽发生器的蒸汽出口与所述汽轮机的蒸汽进口通过管线连接，所述汽轮机的排汽口通过管线依次连接凝汽器、凝水泵、除氧器以及给水泵，所述给水泵与所述蒸汽发生器的给水口连接。

在上述技术方案的基础上，所述发电系统还包括发电机，所述发电机与所述汽轮机相连。

在上述技术方案的基础上，所述给水泵采用卧室电动泵，所述给水泵与所述发电机相连。

在上述技术方案的基础上，所述储热装置还包括第一冷凝水出口，所述第一冷凝水出口与所述凝汽器相连。

在上述技术方案的基础上，所述加热器还包括第二冷凝水出口，所述第二冷凝水出口与所述凝汽器相连。

在上述技术方案的基础上，所述除氧器采用卧式结构。

在上述技术方案的基础上，所述蒸汽发生器前连接有含热电联产供热机组的核反应堆。

在上述技术方案的基础上，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门全部采用调节阀。

在上述技术方案的基础上，所述储热装置内装载的介质为熔盐。

本实用新型的有益效果在于：

1、在核能热电联产系统的基础上增加储热装置，在实际应用的过程当中，核能经过核反应堆、蒸汽发生器、汽轮机后被转化成电能和热能，其中热能又分为两个部分，一部分流向加热器，另一部分流向储热装置。

当外界热负荷需求低时，热能大部分通过第一阀门流向储热装置，少部分通过第二阀门流向加热器，这时从外部热负荷的冷水进口流进的冷水，直接经第四阀门到加热器中加热。

当外界热负荷需求高时，第一阀门关闭，热能全部通过第二阀门流向加热器，这时从外部热负荷的冷水进口流进的冷水，先通过第三阀门在储热装置中进行预热，再通过加热器进一步加热。

相比于现有技术通过调节汽轮机抽汽量来满足不同的热负荷需求，本实用新型不用调节汽轮机抽汽量，也能满足不同的热负荷需求，同时机组运行更加稳定安全，同时减少了不必要的能量损耗。

2、四个阀门均采用调节阀，第一阀门位于汽轮机抽汽口与第一蒸汽进口之间，第二阀门位于汽轮机抽汽口与第二蒸汽进口之间，第三阀门在第一进水口与外部热负荷的冷水进口之间，第四阀门在第二进水口与外部热负荷的冷水进口之间；调节阀不仅可以通过阀门的开关来改变热能流向，同时还能根据外界热负荷需求的大小来调节阀值的大小。

附图说明

图1为附图为系统流程图。

附图标记：1-蒸汽发生器、1.1-蒸汽出口、1.2-给水口、2-汽轮机、2.1-蒸汽进口、2.2-排汽口、2.3-抽汽口、3-发电机、4-凝汽器、5凝水泵、6-除氧器、7-给水泵、8-储热装置、8.1-第一蒸汽进口、8.2-第一冷凝水出口、8.3-第一进水口、8.4-第一出水口、9-加热器、9.1-第二蒸汽进口、9.2-第二冷凝水出口、9.3-第二进水口、9.4-第二出水口、10-第一阀门、11-第二阀门、12-第三阀门、13-第四阀门、14.1-冷水进口、14.2-热水出口。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实施例带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统，包括发电系统、储热装置8和加热器9。

发电系统包含蒸汽发生器1、汽轮机2、发电机3、凝汽器4、凝水泵5、除氧器6以及给水泵7，蒸汽发生器1包含蒸汽出口1.1和给水口1.2，汽轮机2包含蒸汽进口2.1、排汽口2.2和抽汽口2.3。蒸汽发生器1的蒸汽出口1.1与汽轮机2的蒸汽进口2.1通过管线连接，汽轮机2的排汽口2.2通过管线依次连接凝汽器4、凝水泵5、除氧器6以及给水泵7，给水泵7与蒸汽发生器1的给水口1.2连接，整体构成发电回路。

上述发电系统还包括发电机3，发电机3分别与汽轮机2和给水泵7相连接，汽轮机2带动发电机3工作，发电机3为给水泵7供电。

优选的，给水泵7采用卧室电动泵，发电机3通过电线与给水泵7相连。

同时，在蒸汽发生器1前连接有含热电联产供热机组的核反应堆。

上述储热装置8，包括第一蒸汽进口8.1、第一冷凝水出口8.2、第一进水口8.3和第一出水口8.4。汽轮机抽汽口2.3经第一阀门10连接第一蒸汽进口8.1，第一进水口8.3通过第三阀门12连接外部热负荷的冷水进口14.1。同时，第一冷凝水出口8.2与凝汽器4相连。优选地，储热装置8内装载的介质为熔盐。熔盐作为优良的传热储能介质，具有热容量高、热稳定性高、低粘度和低价格等优势。

上述加热器9，包括第二蒸汽进口9.1、第二冷凝水出口9.2、第二进水口9.3和第二出水口9.4。汽轮机抽汽口2.3经第二阀门11连接第二蒸汽进口9.1，第一出水口8.4连接第二进水口9.3；第二进水口9.3通过第四阀门13连接外部热负荷的冷水进口14.1，第二出水口9.4连接外部热负荷的热水出口14.2。同时，第二冷凝水出口9.2与凝汽器4相连。

当核能热电联产系统开始运行时，发电系统开始工作，核反应堆作用于蒸汽发生器1，蒸汽经蒸汽发生器的蒸汽出口1.1通过管线送往汽轮机2，从汽轮机蒸汽进口2.1进入汽轮机2。蒸汽带动汽轮机2各级叶片膨胀做功进而带动发电机3发电，之后蒸汽排出至凝汽器4。凝汽器4将汽轮机2排出的蒸汽以及热力循环中其它各种来源的蒸汽凝结成水后排出至凝水泵5。凝水泵5将蒸汽凝结成水后，排出至除氧器6。除氧器6将贮水箱内的水去氧后排出至给水泵7，给水泵7对水进一步升压后送往蒸汽发生器2的给水口1.2，完成汽-水封闭循环。优选地，除氧器6采用卧式结构。

上述过程中，储热装置8和加热器9也在运行。蒸汽经蒸汽发生器的蒸汽出口1.1通过管线送往汽轮机2，汽轮机2通过两条管路分别将蒸汽输送给储热装置8和加热器9。

当外界无热负荷需求时，第一阀门10处于开启状态，第二阀门11、第三阀门12和第四阀门13均处于关闭状态；此时蒸汽经过抽汽口2.3全部进入储热装置8加热熔盐，通过熔盐储存热能，冷凝水通过第一冷凝水出口8.2排放至凝汽器4中。

当外界热负荷需求低时，第一阀门10、第二阀门11和第四阀门13均处于开启状态，第三阀门12处于关闭状态；此时蒸汽大部分通过第一阀门10流向储热装置8存储热能，少部分通过第二阀门11流向加热器9。这时从外部热负荷的冷水进口14.1输入冷水，直接经第四阀门13流到加热器9中被加热，之后由第二出水口9.4流向外部热负荷的热水出口14.2。

当外界热负荷需求高时，第二阀门11和第三阀门12处于开启状态，第一阀门10和第四阀门13处于关闭状态；此时蒸汽全部通过第二阀门11流向加热器9。这时外部热负荷的冷水进口14.1输入冷水，先通过第三阀门12在储热装置8中进行预热，再通过加热器9进一步加热，然后通过第二出水口9.4排出至外部热负荷的热水出口14.2。

本实用新型不用调节汽轮机抽汽量，通过不同阀门之间的开关配合，也能满足外界不同的热负荷需求，同时机组运行更加稳定安全，减少了不必要的能量损耗。

优选地，第一阀门10、第二阀门11、第三阀门12和第四阀门13全部采用调节阀；不仅可以通过阀门的开关来改变热能流向，同时还能根据外界热负荷需求的大小来调节阀值的大小。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

设计图

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