一种基于大型核电机组废热利用的复合供热供水系统

1.本发明属于核电废热利用领域，特别涉及一种基于大型核电机组废热利用的供热供水复合系统。


背景技术：

2.清洁化低碳化已成为全球能源发展主基调，我国正在积极推动能源转型应对气候变化，遏制全球变暖；减少污染排放，建设美丽家园。
3.核能在构建清洁低碳能源体系中的关键作用不可或缺，已成为国家能源战略的必然选择。截止2019年12月，我国运行核电机组达到47台，总装机容量为4875万千瓦，仅次于美国、法国，位列全球第三。其中，北方沿海地区核电机组数量逐渐增多，商运及在建机组11台，总装机容量为1671万千瓦。
4.受核电站一回路冷却剂温度的限制，压水堆核电站二回路的蒸汽压力远低于大型火电站，一般为5～7.5mpa,而且是饱和蒸汽或微过热蒸汽，核电发电效率低，一般为33.3%。核电站大量的乏汽废热约占60%以上，最终通过直流循环水直接排入海水环境中，造成了能源的严重浪费。
5.现有的核电机组乏汽废热利用技术中，目前在中国应用较多的是将核电机组部分循环冷却水作为反渗透海水淡化装置的进料海水，一般情况下可保证冬天可以有8～10℃的温升。尽管该技术能够实现小部分废热回收，但反渗透海水淡化系统进水温度无法达到设计温度仍然需要额外热源进行加热，增加了制水成本，而且大量的废热排入海水环境，造成能量的白白浪费。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对核电机组乏汽废热回收能力不足，提出一种新型的核电机组废热利用系统，可将反渗透海水淡化技术、低温回水技术和吸收式热泵技术有机集成耦合，实现核电机组废热的有效回收利用，提高核电机组综合能源利用效率，缓解热源和水资源供需矛盾，降低碳排放和污染物排放。此外，本发明将供热管道与供水管道合二为一，减少供水管道投资和水泵运行能耗，降低淡化水输送成本。
7.为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种基于大型核电机组废热利用的复合供热供水系统，包括第一核电汽轮机组和第二核电汽轮机组，所述第一核电汽轮机组连通有第一凝汽器，所述第一凝汽器连通有海水淡化装置，所述海水淡化装置与第二凝汽器连通；所述第二核电汽轮机组连通有第二凝汽器，所述第二凝汽器依次连通有水/水换热器和吸收式热泵，所述吸收式热泵连通有汽/水换热器，所述汽/水换热器和第二凝汽器共同与吸收式换热机组连通，所述吸收式换热机组与热用户、工业企业水用户、居民及公建水用户连通；所述第一核电汽轮机组和第二核电汽轮机组均与吸收式热泵及汽/水换热器连通。
9.优选的，该供水系统在热用户前端设置有一次网补水箱，该系统在居民及公建水
用户前端设置有掺混贮水池。
10.优选的，所述第一核电汽轮机组和第二核电汽轮机组分别经第一采暖抽汽管道和第二采暖抽汽管道合并接入抽汽汇合总管，所述抽汽汇合总管分别与汽/水换热器、吸收式热泵连通。
11.优选的，所述第一核电汽轮机组产生的乏汽通过第一乏汽管进入第一凝汽器发生冷凝释放潜热加热循环水，所述第一凝汽器通过第一循环水进水管和第一循环水出水管与开放海域连通，所述第一循环水进水管上安装第一循环水泵。
12.优选的，所述第二核电汽轮机组产生的乏汽通过第二乏汽管进入第二凝汽器发生冷凝释放潜热加热循环水，所述第二凝汽器通过循环冷水支管连接所述水/水换热器，所述第二凝汽器通过循环水进水管连接所述吸收式热泵。
13.优选的，所述汽/水换热器通过长输供热供水管连接吸收式换热机组，所述吸收式换热机组通过一次网供水管、二次网供水管、一次网回水管、二次网回水管和一次网循环水水泵连接热用户。
14.优选的，所述第一核电汽轮机组排出乏汽压力为4kpa。
15.优选的，所述第一凝汽器的出口循环水温度为25℃。
16.优选的，所述吸收式换热机组的第一出口回水温度为25℃。
17.优选的，所述第二核电汽轮机组排出乏汽压力为7.5kpa。
18.相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
19.本实用新型将水、热生产环节有机结合，淡化水既作为水源同时也作为低温热源；采用吸收式换热的方式，在原有机组抽汽供热的基础上，尽可能多地提取乏汽废热用于供热和制水，提高系统供热和供水能力；将供热管道与供水管道合二为一，降低管道投资和水泵运行能耗，经济效益显著提高；根据优水优用的原则，优质淡化水优先用于一次网补水和工业企业生产用水，降低企业用水成本，剩余的淡化水与自来水掺混后用于居民生活用水，降低淡化水的矿化成本。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
21.图1为本发明一种基于大型核电机组废热利用的供热供水复合系统采暖季流程图；
22.图2为一种基于大型核电机组废热利用的供热供水复合系统非采暖季流程图；
23.附图标记说明：1
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第一核电汽轮机组；2
‑
第二核电汽轮机组；3
‑
第一凝汽器； 4
‑
海水淡化装置； 5
‑
淡化水箱； 6
‑
第二凝汽器7
‑
水/水换热器； 8
‑
吸收式热泵； 9
‑
汽/水换热器；10
‑
吸收式换热机组； 11
‑
热用户；12
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一次网补水箱；13
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工业企业水用户；14
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掺混储水池； 15
‑
居民及公建水用户；p1
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第一循环水泵；p2
‑
淡化水供水泵；p3
‑
长输循环泵；p4
‑
一次网循环水泵；p5
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一次网定压补水泵；p6
‑
市政供水加压水泵；p7
‑
第二循环水泵；l1
‑
第一采暖抽汽管；l2
‑
第二采暖抽汽管；l3
‑
抽汽汇合总管；l4
‑
第一乏汽管；l5
‑
第二乏汽管；l6
‑
第
一循环水进水管；l7
‑
第一循环水出水管；l8
‑
进水管；l9
‑
出水管；l10
‑
淡化水箱出水管；l11
‑
长输回水管；l12
‑
第一旁通管；l13
‑
第二旁通管；l14
‑
循环水进水管；l15
‑
循环水出水管；l16
‑
长输供热供水管；l17
‑
一次网供水管；l18
‑
一次网回水管；l19
‑
淡化水供水总管；l20
‑
一次网补水管；l21
‑
自来水厂处理水输水管；l22
‑
市政输配水管；l23
‑
循环冷水支管；l24
‑
循环热水支管；l25
‑
第二循环水进水管；l26
‑
第二循环水出水管；l27
‑
二次网供水管；l28
‑
二次网回水管；v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7、v8、v9、v10、v11、v12、v13、v14、v15、v16、v17、v18
‑
阀门。
具体实施方式
24.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
25.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
27.如图1所示，采暖季：关闭阀门（v4、v5），打开阀门（v1、v2、v3、v6、v7、v8、v9、v10、v11、v12、v13、v14、v15、v16、v17、v18），第一汽轮机（1）产生的乏汽通过第一乏汽管（l4）进入第一凝汽器（3），开放海域的海水在第一循环水泵（p1）的抽吸作用下进入第一循环水进水管（l6），通过进口进入凝汽器（3），循环水吸收第一凝汽器（3）中的乏汽废热后，通过出口进入第一循环水出水管（l7），部分循环水直接排入开放海域，部分循环水进入进水管（l8），通过进口进入海水淡化装置（4），海水淡化装置（4）产水的浓盐水直接排放，海水淡化装置（4）产水的淡化水则通过出口进入出水管，并通过进口进入淡化水箱，淡化水箱（5）出水通过出口进入淡化水箱出水管（l10），并在淡化水供水泵（p2）的驱动作用下进入长输回水管（l11），第二汽轮机（2）产生的乏汽通过第二乏汽管（l5）进入第二凝汽器（6），混合水在长输循环泵（p3）的驱动作用下通过进口进入第二凝汽器（6）内吸收乏汽废热后，通过出口分成三股水流，一股水流通过循环热水支管（l24）和第一进口进入水/水换热器，将废热传递给在第二循环水泵（p7）的驱动下通过第二进口进入水/水换热器（7）的海水后通过第一出口进入循环冷水支管（l23），海水吸收第二凝汽器（6）循环水的废热后通过第二出口进入第二循环水出水管（l26）排入开放海域海水中，第二股水流通过热网水进口进入吸收式热泵（8），第一核电汽轮机组（1）和第二核电汽轮机组（2）的采暖抽汽分别通过第一采暖抽汽管（l1）和第二采暖抽汽管（l2）进入抽汽汇合总管（l3），部分抽汽通过抽汽进口进入吸收式热泵（8）作为驱动热源，提取通过循环水进水管（l14）和循环水进口进入吸收式热泵（8）的第三股循环水的废热，循环水温度降低后通过循环水出口和循环水出水管（l15）与长输回水、淡化水和水/水换热器出水混合后进入第二凝汽器（6），进入吸收式热泵（8）内的热网水升温后依次通过热网水出口和热网水进口进入汽/水换热器，部分抽汽通过抽汽进口进入汽/水换热器，热网水吸收抽汽热量后温度进一步提高，通过热网水出口进入长输供热供水管，
并通过第一进口进入吸收式换热机组（10），一次网回水在一次网循环水泵的驱动下通过一次网回水管（l18）和第二进口进入吸收式换热机组（10），吸收长输供热水热量后通过第二出口依次进入一次网供水管（l17）和二次网供水管（l27），并最终进入热用户（11），二次网供水温度降低后依次进入二次网回水管（l28）和一次网回水管（l18），长输热水在吸收式换热机组（10）内将热量传递给一次网回水后温度降低，通过第一出口进入长输回水管（l11），部分回水直接返回第二凝汽器（6），部分回水则进入淡化水供水总管（l19），淡化水供水总管（l19）内的淡化水，其中一部分通过进口进入一次网补水箱（12），并在定压补水泵（p5）的作用下通过出口和一次网补水管（l20）进入一次网回水管，另一部分通过进口直接供给工业企业水用户（13）淡化水，其余部分则通过第一进口进入掺混储水池（14）与通过自来水厂处理水输水管和第二进口的进入的自来水进行掺混，掺混后在市政供水加压水泵（p6）的作用下通过出口和市政输配水管（l22）输送至居民及公建水用户（15）提供生活用水。
28.如图2所示，非采暖季：阀门（v3、v7、v8、v9、v10、v12、v16、v17、v18）关闭，阀门（v1、v2、v4、v5、v6、v11、v13、v14、v15）打开，海水淡化装置的具体实施方式同采暖季，淡化水箱（5）出水通过出口进入出水管（l10），并在淡化水供水泵（p2）的驱动作用下进入长输回水管（l11）直接输送至工业企业水用户（13）和掺混贮水池（14）。
29.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。