水热同产系统和核电机组的制作方法

1.本发明涉及海水淡化技术领域，具体地，涉及一种水热同产系统和核电机组。


背景技术：

2.随着我国经济社会的快速发展和城市化进程的不断推进，水资源短缺已成为制约我国社会经济可持续发展的重要因素。海水淡化是从源头增加水资源量的有效手段，是解决我国水资源短缺的重要途径和战略选择，也是确保国家安全和可持续发展的必然要求。
3.然而，相关技术中，海水淡化技术存在淡化成本高和能源利用率低的问题。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种水热同产系统，该水热同产系统具有淡化成本低和能源利用率高的优点。
5.本发明的实施例还提出了一种核电机组。
6.根据本发明实施例的水热同产系统包括第一输汽管道、第一导热组件和水热同产机组，所述第一输汽管道的第一端适于通入核电机组的汽轮机排汽；所述第一导热组件与所述第一输汽管道相连以便于与所述第一输汽管道热交换；所述水热同产机组具有第一腔，所述第一腔设有原海水进口、浓海水出口和淡水出口，所述第一导热组件邻近所述第一腔并和所述第一腔热交换。
7.根据本发明实施例的水热同产系统，汽轮机排汽中的热量可以通过第一导热组件传递至第一腔，作为第一腔内海水淡化的热源。由此，实现了汽轮机排汽的二次利用，提高了能源的利用率。另外，本实施例中利用核能进行海水淡化，降低了海水淡化的能源成本。
8.在一些实施例中，所述第一导热组件包括第一换热器、第四腔和第一水泵，所述第一换热器包括能够换热的第二腔和第三腔，所述第二腔和所述第一输汽管道相连，所述第三腔具有第一进水口和第一出水口；所述第四腔设于所述水热同产机组并能够与所述第二腔热交换，所述第四腔具有第二进水口和所述第二出水口，所述第一进水口和所述第二出水口相连，所述第一出水口和所述第二进水口相连；所述第一进水口通过所述第一水泵和所述第二出水口相连；或者，所述第一出水口通过所述第一水泵和所述第二进水口相连。
9.在一些实施例中，所述第一导热组件还包括第一管道和第二管道，所述第一管道的第一端和所述第一进水口相连，所述第一管道的第二端和所述第二出水口相连，所述第一水泵安装于所述第一管道；所述第二管道的第一端和所述第一出水口相连，所述第二管道的第二端和所述第二进水口相连。
10.在一些实施例中，所述水热同产系统还包括淡水管道、淡水泵、第二输汽管道和第二导热组件，所述淡水管道的第一端和所述淡水出口相连，所述淡水泵安装于所述淡水管道；所述第二输汽管道的第一端和所述第一输汽管道的第一端并联并适于通入核电机组的汽轮机排汽；所述第二导热组件与所述第二输汽管道相连以便于和所述第二输汽管道热交换，所述第二导热组件邻近所述淡水管道并和所述淡水管道热交换。
11.在一些实施例中，所述第二导热组件包括第二换热器、第三换热器和第二水泵，所述第二换热器具有能够换热的第五腔和第六腔，所述第五腔和所述第二输汽管道相连，所述第六腔具有第三进水口和第三出水口；所述第三换热器具有能够换热的第七腔和第八腔，所述第七腔和所述淡水管道相连，所述第八腔具有第四进水口和第四出水口，所述第三进水口和所述第四出水口相连，所述第三出水口和所述第四进水口相连；所述第三进水口通过所述第二水泵和所述第四出水口相连；或者，所述第三出水口通过所述第二水泵和所述第四进水口相连。
12.在一些实施例中，所述第二导热组件还包括第三管道和第四管道，所述第三管道的第一端和所述第三进水口相连，所述第三管道的第二端和所述第四出水口相连，所述第一水泵安装于所述第三管道；所述第四管道的第一端和所述第三出水口相连，所述第四管道的第二端和所述第四进水口相连。
13.在一些实施例中，所述水热同产系统还包括第五管道和第六管道，所述第一管道的周壁设有第一接口，所述第三管道的周壁设有第二接口，所述第五管道的两端分别与所述第一接口和所述第二接口相连，所述第五管道安装有泄压阀；所述第五管道的周壁设有第三接口，所述淡水管道的周壁设有置于所述淡水泵下游的第四接口，所述第六管道的两端分别和所述第三接口和所述第四接口相连，所述第六管道安装有定压泵和止回阀，所述定压泵位于所述止回阀的上游。
14.在一些实施例中，所述水热同产系统还包括第一阀门和第二阀门，所述第一阀门设于所述第一输汽管道，所述第二阀门设于所述第二输汽管道。
15.根据本发明实施例的核电机组包括如上述实施例所述的水热同产系统，还包括反应堆压力壳、蒸汽发生器、汽轮机、发电机、第三输汽管道、冷凝器和第一主泵，所述蒸汽发生器和所述反应堆压力壳相连；所述汽轮机和所述发电机驱动相连，所述汽轮机的进汽口和所述蒸汽发生器的出汽口相连；所述第三输汽管道的第一端和所述汽轮机的出汽口相连，所述第三输汽管道的第二端和所述冷凝器的进汽口相连，所述第三输汽管道的周壁设有抽汽口，所述第一输汽管道和所述第二输汽管道的第一端均与所述抽汽口相连；所述冷凝器的底部设有第五接口，所述蒸汽发生器的底部设有第六接口，所述第一主泵连接所述第五接口和所述第六接口。
16.根据本发明实施例的核电机组，反应堆压力壳内发生核裂变时，产生热能，蒸汽发生器内的水被加热并形成饱和蒸汽，该饱和蒸汽进入汽轮机内并驱动汽轮机运转，汽轮机带动发电机发电。在汽轮机做过功的蒸汽进入第三输汽管道，其中一部分蒸汽进入冷凝器内并被冷凝为冷剂水，另一部分蒸汽通过抽汽口进入第一输汽管道和第二输汽管道内。第一主泵实现了冷剂水/饱和蒸汽的循环流动，保证了对于汽轮机的连续做功。
17.根据本发明实施例的核电机组的其它技术优势和根据本发明实施例的水热同产系统的技术优势相同，此处不再赘述。
18.在一些实施例中，所述核电机组还包括回路管道、第二主泵和稳压器，所述反应堆压力壳的周壁设有第七接口和第八接口，所述回路管道的第一端和所述第七接口相连，所述回路管道的第二端和所述第八接口相连，所述回路管道的中间部分置于所述蒸汽发生器内；所述第二主泵安装于所述回路管道以便于输送所述回路管道内的冷剂水；所述稳压器安装于所述回路管道。
附图说明
19.图1是根据本发明实施例的水热同产系统和核电机组的系统图。
20.附图标记：1、第一输汽管道；11、第一阀门；2、第一导热组件；21、第一换热器；22、第一水泵；23、第一管道；24、第二管道；3、水热同产机组；31、原海水进口；32、浓海水出口；33、淡水出口；4、淡水管道；41、淡水泵；42、第五管道；43、第六管道；44、泄压阀；45、定压泵；46、止回阀；5、第二输汽管道；51、第二阀门；6、第二导热组件；61、第二换热器；62、第三换热器；63、第二水泵；64、第三管道；65、第四管道；7、第一蒸汽循环回路；71、蒸汽发生器；72、汽轮机；73、第三输汽管道；74、冷凝器；75、第一主泵；76、抽汽口；77、控制棒；78、第四输汽管道；79、第五输汽管道；8、发电机；9、第二蒸汽循环回路；91、回路管道；92、第二主泵；93、稳压器；94、反应堆压力壳。
具体实施方式
21.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
22.下面结合图1描述根据本发明实施例的水热同产系统和核电机组。
23.如图1所示，根据本发明实施例的水热同产系统包括第一输汽管道1、第一导热组件2和水热同产机组3，第一输汽管道1的第一端适于通入核电机组的汽轮机72排汽。第一导热组件2与第一输汽管道1相连以便于与第一输汽管道1热交换。水热同产机组3具有第一腔，第一腔设有原海水进口31、浓海水出口32和淡水出口33，第一导热组件2邻近第一腔并和第一腔热交换。
24.根据本发明实施例的水热同产系统，汽轮机72排汽中的热量可以通过第一导热组件2传递至第一腔，作为第一腔内海水淡化的热源。由此，实现了汽轮机72排汽的二次利用，提高了能源的利用率。另外，本实施例中利用核能进行海水淡化，降低了海水淡化的能源成本。
25.具体地，第一输汽管道1的第二端用于排出换热后的凝水。
26.其中，原海水通过原海水进口31进入第一腔内，并在第一腔内完成海水淡化，之后，分离出的淡水通过淡水出口33排出，剩余的浓海水通过浓海水出口32排出。
27.可选地，第一输汽管道1的第一端也可以通入化工厂蒸汽、钢铁厂蒸汽等余热蒸汽。
28.在一些实施例中，如图1所示，第一导热组件2包括第一换热器21、第四腔和第一水泵22，第一换热器21包括能够换热的第二腔和第三腔，第二腔和第一输汽管道1相连，第三腔具有第一进水口和第一出水口。第四腔设于水热同产机组3并能够与第二腔热交换，第四腔具有第二进水口和第二出水口，第一进水口和第二出水口相连，第一出水口和第二进水口相连。第一进水口通过第一水泵22和第二出水口相连；或者，第一出水口通过第一水泵22和第二进水口相连。
29.首先，第一输汽管道1内的汽轮机72排汽和第三腔内的水热交换。其次，第一水泵22驱动第三腔内的高温水进入第四腔内。最后，第四腔和第一腔热交换，由此，实现了第一输汽管道1向第一腔供给热量的效果，保证了第一腔内海水淡化的正常进行。
30.在一些实施例中，第一导热组件2还包括第一管道23和第二管道24，第一管道23的
第一端和第一进水口相连，第一管道23的第二端和第二出水口相连，第一水泵22安装于第一管道23。第二管道24的第一端和第一出水口相连，第二管道24的第二端和第二进水口相连。
31.由此，第三腔、第一管道23、第二管道24和第四腔构成了第一水循环回路，而水的流动性保证了热交换的持续，实现了将第一输汽管道1中的热量源源不断地输送至第四腔的效果。
32.其中，第一输汽管道1和第一水循环回路的分离设计，使第一输汽管道1的第二端排出的蒸汽和凝结水不会泄漏到第一水循环回路。
33.在一些实施例中，如图1所示，水热同产系统还包括淡水管道4、淡水泵41、第二输汽管道5和第二导热组件6，淡水管道4的第一端和淡水出口33相连，淡水泵41安装于淡水管道4。第二输汽管道5的第一端和第一输汽管道1的第一端并联并适于通入核电机组的汽轮机72排汽。第二导热组件6与第二输汽管道5相连以便于和第二输汽管道5热交换，第二导热组件6邻近淡水管道4并和淡水管道4热交换。
34.由此，汽轮机72排汽中的热量可以通过第二导热组件6传递至淡水管道4，实现对于淡水管道4内淡水的加热，以便于向用户供给热淡水。
35.其中，淡水泵41用于输送淡水管道4内的淡水。
36.其中，第二输汽管道5的第二端用于排出换热后的凝水。
37.在一些实施例中，如图1所示，第二导热组件6包括第二换热器61、第三换热器62和第二水泵63，第二换热器61具有能够换热的第五腔和第六腔，第五腔和第二输汽管道5相连，第六腔具有第三进水口和第三出水口。第三换热器62具有能够换热的第七腔和第八腔，第七腔和淡水管道4相连，第八腔具有第四进水口和第四出水口，第三进水口和第四出水口相连，第三出水口和第四进水口相连。第三进水口通过第二水泵63和第四出水口相连；或者，第三出水口通过第二水泵63和第四进水口相连。
38.首先，第二输汽管道5内的汽轮机72排汽和第六腔内的水热交换。其次，第二水泵63驱动第六腔内的高温水进入第八腔内。最后，第八腔和第七腔热交换，第七腔再将热量传递至淡水管道4，由此，实现了第二输汽管道5向淡水管道4供热的效果，从而实现了淡水的升温。
39.在一些实施例中，如图1所示，第二导热组件6还包括第三管道64和第四管道65，第三管道64的第一端和第三进水口相连，第三管道64的第二端和第四出水口相连，第一水泵22安装于第三管道64。第四管道65的第一端和第三出水口相连，第四管道65的第二端和第四进水口相连。
40.由此，第六腔、第三管道64、第四管道65和第八腔构成了第二水循环回路，而水的流动性保证了热交换的持续，实现了将第二输汽管道5中的热量源源不断地输送至第八腔的效果。
41.其中，第二输汽管道5和第二水循环回路的分离设计，使第二输汽管道5的第二端排出的蒸汽和凝结水不会泄漏到第二水循环回路。
42.在一些实施例中，如图1所示，水热同产系统还包括第五管道42和第六管道43，第一管道23的周壁设有第一接口，第三管道64的周壁设有第二接口，第五管道42的两端分别与第一接口和第二接口相连，第五管道42安装有泄压阀44。第五管道42的周壁设有第三接
口，淡水管道4的周壁设有置于淡水泵41下游的第四接口，第六管道43的两端分别和第三接口和第四接口相连，第六管道43安装有定压泵45和止回阀46，定压泵45位于止回阀46的上游。
43.当第一水循环回路和/或第二水循环回路压力降低时，定压泵45用于向第一水循环回路和/或第二水循环回路输送淡水，由此达到对第一水循环回路和第二水循环回路定压的效果。
44.止回阀46用于防止第一水循环回路和第二水循环回路内的水回流至淡水管道4内。当第一水循环回路和/或第二水循环回路的压力超过泄压阀44的安全压力上限时，泄压阀44打开，实现泄压，由此避免了第一水循环回路和第二水循环回路因超压而损坏。
45.在一些实施例中，如图1所示，水热同产系统还包括第一阀门11和第二阀门51，第一阀门11设于第一输汽管道1，第二阀门51设于第二输汽管道5。
46.第一阀门11用于控制第一输汽管道1的通断，第二阀门51用于控制第二输汽管道5的通断。
47.其中，通过定压泵45的变频调节或启停调节，使定压泵45出口压力高于对应温度下的汽化压力，从而保证第一水循环回路和第二水循环回路中的水不汽化。
48.综上，本发明实施例的水热同产系统利用核电机组的汽轮机72排汽中的余热，通过隔离热交换工艺，安全高效地进行海水淡化水热同产，绿色环保，可靠性高，并且提升了热淡水制备的性价比。
49.由此，水热同产系统将核电机组和海水淡化结合，实现水热同产同送，解决了核能供热和供淡水问题。
50.如图1所示，根据本发明实施例的核电机组，包括如上述实施例中的水热同产系统，还包括反应堆压力壳94、蒸汽发生器71、汽轮机72、发电机8、第三输汽管道73、冷凝器74和第一主泵75，蒸汽发生器71和反应堆压力壳94相连。汽轮机72和发电机8驱动相连，汽轮机72的进汽口和蒸汽发生器71的出汽口相连。第三输汽管道73的第一端和汽轮机72的出汽口相连，第三输汽管道73的第二端和冷凝器74的进汽口相连，第三输汽管道73的周壁设有抽汽口76，第一输汽管道1和第二输汽管道5的第一端均与抽汽口76相连。冷凝器74的底部设有第五接口，蒸汽发生器71的底部设有第六接口，第一主泵75连接第五接口和第六接口。
51.反应堆压力壳94内发生核裂变时，产生热能，蒸汽发生器71内的水被加热并形成饱和蒸汽，该饱和蒸汽进入汽轮机72内并驱动汽轮机72运转，汽轮机72带动发电机8发电。在汽轮机72做过功的蒸汽进入第三输汽管道73，其中一部分蒸汽进入冷凝器74内并被冷凝为冷剂水，另一部分蒸汽通过抽汽口76进入第一输汽管道1和第二输汽管道5内。第一主泵75用于将冷凝器74内的冷剂水输送至蒸汽发生器71内，由此，实现了冷剂水/饱和蒸汽的循环流动，保证了对于汽轮机72的连续做功。
52.根据本发明实施例的核电机组的其它技术优势和根据本发明实施例的水热同产系统的技术优势相同，此处不再赘述。
53.可以理解地，反应堆压力壳94内具有控制棒77，用于控制反应堆的核裂变。
54.具体地，水热同产系统还可以包括第四输汽管道78和第五输汽管道79，第四输汽管道78的第一端和抽汽口76相连，第五输汽管道79的周壁设有第九接口，第四输汽管道78的第二端和第九接口相连，第五输汽管道79的第一端和第一输汽管道1的第一端相连，第五
输汽管道79的第二端和第二输汽管道5的第二端相连。
55.由此，第一输汽管道1和第二输汽管道5通过第四输汽管道78和第五输汽管道79实现了与抽汽口76相连的效果。
56.其中，蒸汽发生器71、汽轮机72、第三输汽管道73、冷凝器74和第一主泵75构成了第一蒸汽循环回路7。
57.在一些实施例中，如图1所示，核电机组还包括回路管道91、第二主泵92和稳压器93，反应堆压力壳94的周壁设有第七接口和第八接口，回路管道91的第一端和第七接口相连，回路管道91的第二端和第八接口相连，回路管道91的中间部分置于蒸汽发生器71内。第二主泵92安装于回路管道91以便于输送回路管道91内的冷剂水。稳压器93安装于回路管道91。
58.第二主泵92用于输送回路管道91内的冷剂水，保证冷剂水在回路管道91和反应堆压力壳94中的连续流通，由此该冷剂水实现了将反应堆压力壳94内的热量持续地输出至蒸汽发生器71内的效果，保证了蒸汽发生器71内蒸汽的生产。
59.稳压器93用于稳定回路管道91内的压力，防止超压。
60.其中，反应堆压力壳94和回路管道91构成了第二蒸汽循环回路9。
61.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
62.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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
63.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
65.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书
中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
66.尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。