一种油船用核动力系统的制作方法

1.本发明涉及船舶建设及设计技术领域，具体涉及一种用于油船的核动力系统。


背景技术：

2.随着石化能源日益紧缺、远洋航运排放废气对生态环境的影响加剧，绿色低碳和节能减排的设计理念成为航运业的发展趋势。除了低硫油、液化天然气等新能源和替代能源的应用以外，核能作为一种清洁、高效的能源近年来在民用船舶领域已开展前瞻性的研究。
3.核动力与主流船舶采用的柴油机推进相比有明显的优势，核动力不依赖化石燃料、零碳排放、船舶无需设置专门的排气管和烟囱、燃油舱以及燃油系统，动力强劲、续航时间长、能源利用效率高。目前以核能作为动力的船舶多为军舰、航母，特别是潜艇，在民用船舶中的应用寥寥无几，已运营的民用核动力船型集中为破冰船、客货船、矿砂船。而我国作为世界主要的石油进口国，石油消耗量巨大，每年需要通过大型油船进口大量的原油、成品油填补国内石油缺口。在国际原油市场震荡、商船燃料费比重上涨，国际铀价相对稳定、核能技术成熟的大背景下，对核动力推进的大型油船的研究是十分必要的


技术实现要素：

4.为解决上述诸多问题，本发明提供一种油船用核动力系统，其所采用的技术方案是：
5.一种油船用核动力系统，有蒸汽发生模块，蒸汽发生模块的堆舱内设置有核反应堆，核反应堆依次与蒸汽发生器、主循环泵连接形成第一循环网；蒸汽发生器产生饱和蒸汽分别进入发电系统、泵组透平系统、推进系统。
6.蒸汽发生器与发电系统的发电机透平连接，蒸汽发生器产生的4mpa-8mpa饱和蒸汽在发电机透平中做功后，形成乏汽汇入乏汽总管。
7.蒸汽发生器与节流装置连接，节流装置对饱和装置进行处理后形成1.6mpa～1.96mpa饱和蒸汽分别进入泵组透平系统的货油泵透平分离器、货油扫舱泵透平分离器、给水泵透平分离器，货油泵透平分离器伸出有两条管路分别与压载泵透平分离器、货油泵透平组连接，压载泵透平分离器与压载泵透平组连接后汇入乏汽总管，货油扫舱泵透平分离器与货油扫舱泵透平连接后汇入乏汽总管，给水泵透平分离器与给水泵透平连接后汇入乏汽总管。
8.蒸汽发生器与推进系统的高压透平连接，饱和蒸汽在高压透平内做功形成0.4mpa～0.98mpa的饱和蒸汽通过两条管路分别进入低压透平及机舱及生活蒸汽日用系统、杂用蒸汽系统、货油舱加热系统，高压透平与低压透平连接后汇入乏汽总管，高压透平与机舱及生活蒸汽日用系统、杂用蒸汽系统、货油舱加热系统连接后汇入乏汽总管。
9.乏汽总管依次与冷凝器、冷凝水泵、温水箱、除氧器、给水泵、高压给水加热器连接，高压给水加热器回流至蒸汽发生器，高压给水加热器与蒸汽发生器之间设置有给水控
制阀。
10.冷凝器另一端与海水连通，大海中的海水通过冷凝器海水泵泵入海水冷凝器内，再从海水冷凝器内流出，流回至大海，温水箱另一端接入有淡水舱，淡水舱与温水箱之间设置有淡水泵，淡水泵与温水箱之间设置有温水箱控制阀。
11.上述一种油船用核动力系统，更进一步地，机舱及生活蒸汽日用系统包含润滑油、温水箱、高压给水加热器、采暖及生活热水的加热
12.上述一种油船用核动力系统，更进一步地，杂用蒸汽系统包含惰气甲板水封、压载水滤器间散热器、洗舱海水加热器的加热
13.上述一种油船用核动力系统，更进一步地，货油舱加热系统包含全船各污油水舱、货油舱的加热
14.上述一种油船用核动力系统，更进一步地，低压透平另一端依次与减速齿轮箱、螺旋桨连接。
15.上述一种油船用核动力系统，更进一步地，在第一循环网中，主循环泵通往核反应堆的路径上、核反应堆通往蒸汽发生器的路径上，设置有稳压器。
16.上述一种油船用核动力系统，更进一步地，核反应堆是压水反应堆，载热介质为加压至15-20mpa的水。
17.上述一种油船用核动力系统，更进一步地，温水箱内设置有第一液位传感器，第一液位传感器与温水箱控制阀信号连接。
18.上述一种油船用核动力系统，更进一步地，蒸汽发生器内设置有第二液位传感器，第二液位传感器与给水控制阀通过信号连接。
19.本发明的有益效果是：
20.1.采用核动力的大型油船，与化石燃料作为动力来源的大型油船相比，续航能力强，动力强劲，并且绿色低碳和节能减排。
21.2.设计上减少了燃油系统、燃油管系伴热系统，日用油柜加热系统。不仅优化精简船舶系统设备，船舶布置更加紧凑，而且无需频繁进行燃油加注，增大油船装载货物运输窗口期，同时减少因燃油加注带来的安全风险。
22.3.该系统核能作为全船的动力源，在核能推进、发电系统的基础上，将蒸汽发生器产生的高温饱和蒸汽高效应用于油船的各泵组及加热系统。提高核能利用率，减少二回路热能损失及与海水换热量，系统更经济环保。
附图说明
23.图1是本发明的系统示意图；
24.其中：1-核反应堆、2-蒸汽发生器、3-主循环泵、4-稳压器、5-节流装置、6-发电机透平、7-高压透平、8-货油泵透平分离器、9-货油扫舱泵透平分离器、10-给水泵透平分离器、11-压载泵透平分离器、12-压载泵透平组、13-货油泵透平组、14-货油扫舱泵透平、15-给水泵透平、16-低压透平、17-减速齿轮箱、18-螺旋桨、19-机舱及生活蒸汽日用系统、20-洗舱海水加热器、21-压载水滤器间散热器、22-惰气甲板水封、23-污油水舱、24-货油舱、33-给水控制阀、34-温水箱控制阀、35-冷凝器、36-冷凝水泵、37-温水箱、38-除氧器、39-给水泵、40-高压给水加热器、41-海水泵、42-淡水泵、43-淡水舱、44-发电机。
具体实施方式
25.结合附图对本发明作进一步说明。
26.如图1所示，一种油船用核动力系统，有堆舱，堆舱内设置有核反应堆，核反应堆采用常规的压水反应堆，压水反应堆通过管路依次与蒸汽发生器、主循环泵连接，主循环泵回流至压水反应堆，形成第一循环网，在主循环泵回流至压水反应堆的通路与压水反应堆通往蒸汽发生器的通路之间设置有稳压器，稳压器用于防止第一循环网内压力过高使设备受损以及压力过低引起冷却剂的沸腾。
27.蒸汽发生器内生成4mpa-8mpa的饱和蒸汽，4mpa-8mpa的饱和蒸汽分别进入发电机系统、推力系统、泵组透平系统。发电机系统带有发电机透平，蒸汽发生器与发电机透平连接后，饱和蒸汽在发电机透平中做功形成乏汽，形成的乏汽进入乏汽总管，经由乏汽总管进入冷凝器。乏汽总管依次与冷凝器、冷凝水泵、温水箱、除氧器、给水泵、高压给水加热器连接，高压给水加热器回流至蒸汽发生器。高压给水加热器与蒸汽发生器之间设置有给水控制阀，蒸汽发生器中设置有第二液位传感器，第二液位传感器与给水控制阀信号连接，第二液位传感器向给水控制阀发送液位信号，给水控制阀根据液位信号，实时向蒸汽发生器内补充载热介质，载热介质进入蒸汽发生器，与经由压水反应堆出来的15mpa-20mpa的水换热蒸发，形成高温饱和蒸汽。
28.冷凝器另一端与海水连接，海水通过冷凝器海水泵泵入海水冷凝器内，在冷凝器内换热后，升温的海水回流至大海中。温水箱另一端与淡水舱连接，淡水舱与温水箱之间设置有淡水泵、温水箱控制阀，温水箱内设置有第一液位传感器，第一液位传感器与温水箱控制阀相连接。温水箱中第一液位传感器与温水箱控制阀相连，第一液位传感器将液位信号发送给温水箱控制阀，当水液位过低时，自动开启温水箱控制阀，淡水由淡水泵从淡水舱泵入温水箱，在温水箱低温加热后，载热介质经过除氧器除氧，再由给水泵泵入高压给水加热器加热，载热介质经过高压给水加热器加热后形成压力为7mpa～12mpa的载热介质进入蒸汽发生器。7mpa～12mpa的载热介质进入蒸汽发生器，与经由压水反应堆出来的15-20mpa的水换热蒸发后，形成4mpa-8mpa的饱和蒸汽和冷却后的载热介质，冷却后的载热介质通过主循环泵泵入压水反应堆中加热，在第一循环网中继续循环。
29.4mpa-8mpa的饱和蒸汽在发电机透平中做功，将蒸汽的热能转化为机械能，发电机透平转子与发电机相连，将机械能转换为电能，供全船仪器仪表、生活及照明使用。
30.泵组透平系统带有货油泵透平分离器、货油扫舱泵透平分离器、给水泵透平分离器，货油泵透平分离器、货油扫舱泵透平分离器、给水泵透平分离器在系统内并联。货油泵透平分离器伸出有两条管路分别与压载泵透平分离器、货油泵透平组连接。货油泵透平分离器与货油泵透平分离器连接后汇入乏汽总管，压载泵透平分离器与压载泵透平组连接后汇入乏汽总管，货油扫舱泵透平分离器与货油扫舱泵透平连接后汇入乏汽总管，给水泵透平分离器与给水泵透平连接后汇入乏汽总管。
31.蒸汽发生器与节流装置连接，饱和蒸汽经过节流装置处理后，形成1.6mpa-1.96mpa的饱和蒸汽进入泵组透平系统，在泵组透平系统中分别经货油泵透平分离器、压载泵透平分离器、货油扫舱泵透平分离器、给水泵透平分离器提高蒸汽干度后，进入货油泵透平组、压载泵透平组、货油扫舱泵透平、给水泵透平，饱和蒸汽驱动各泵运转，做功后形成的乏汽进入乏汽总管，经由乏汽总管进入冷凝器。
32.推进系统带有高压透平，蒸汽发生器产生的饱和蒸汽进入高压透平，在高压透平内做功，形成0.4mpa-0.98mpa的饱和蒸汽经由两条管路流出，一条管路与低压透平连接，低压透平与减速器齿轮箱相连，减速器齿轮箱减速推动螺旋桨转动，船舶随即航行。0.4mpa-0.98mpa饱和蒸汽在低压透平中膨胀做功，形成乏汽进入乏汽总管，经由乏汽总管进入冷凝器。另一条管路与进入机舱及生活蒸汽日用系统、杂用蒸汽系统、货油舱加热系统连接，
33.机舱及生活蒸汽日用系统包含润滑油、温水箱、高压给水加热器、采暖及生活热水的加热。杂用蒸汽系统包含惰气甲板水封、压载水滤器间散热器、洗舱海水加热器的加热。货油舱加热系统包含全船各污油水舱、货油舱的加热。经过机舱及生活蒸汽日用、杂用蒸汽、货油加热系统换热后的乏汽进入乏汽总管，经由乏汽总管进入冷凝器。
34.各路乏汽在冷凝器中汇集并与低温海水换热凝结成水(即载热介质)，随后被冷凝水泵泵入温水箱加热，在温水箱低温加热后，载热介质经过除氧器除氧，再由给水泵泵入高压给水加热器加热，载热介质经过高压给水加热器加热后形成压力为7mpa～12mpa的载热介质进入蒸汽发生器。在蒸发器内，7mpa～12mpa的载热介质与经由压水反应堆出来的15-20mpa的水换热蒸发后，形成4mpa-8mpa的饱和蒸汽继续进入推力系统、发电系统、泵组透平系统循环。
35.本发明克服了现有技术的不足，提出的一种油船核动力系统，本系统应用核能作为全船的热能及动能来源，核能主要驱动船舶航行外，还能高效应用于发电系统、货油舱加热系统、杂用蒸汽系统、机舱蒸汽日用系统、泵组透平系统，具有稳定可靠，核能高效利用的特点。