一种新型压水堆能源多效利用系统

本发明涉及核能应用，具体为一种新型压水堆能源多效利用系统。

背景技术：

1、压水堆核电站因其功率密度高、结构紧凑、安全易控、技术成熟、造价和发电成本相对较低等特点，成为目前国际上最广泛采用的商用核电堆型，占轻水堆核电机组总数的3/4。压水堆核电站利用核燃料在反应堆中通过核裂变产生的热量加热一回路高压水，一回路水通过蒸汽发生器加热二回路水使之变为高温蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。目前由于压水堆核电站能量利用率较低，经济效益不高。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述提到的现有压水堆核电站能量利用率较低的问题，特此提出了一种新型压水堆能源多效利用系统。本发明通过设置的循环流化床系统和吸收式热泵系统简化核能发电装置，并有效提高了传统压水堆的供热温度，提升了系统的供热效率。

2、本发明提出了一种新型压水堆能源多效利用系统，其具体包括反应堆系统、发电供热系统、海水淡化系统和干燥系统，反应堆系统和发电供热系统连接，发电供热系统分别和海水淡化系统以及干燥系统连接；

3、发电供热系统包括高压缸、汽水分离器、低压缸、发电机、冷凝器、吸收式热泵系统、循环流化床系统、除氧器和再热器，高压缸、汽水分离器、低压缸、冷凝器、除氧器和再热器依次连接；高压缸和再热器分别和反应堆系统连接；低压缸上设置有发电机；汽水分离器和除氧器连接；循环流化床系统分别和吸收式热泵系统、高压缸以及再热器连接；吸收式热泵系统和冷凝器连接；循环流化床系统还分别和海水淡化系统以及干燥系统连接。

4、更进一步地，所述循环流化床系统包括旋风分离器、第一吸热器和第一放热器，高压缸和第一吸热器换热管道进口连接，第一吸热器换热管道出口和再热器连接；第一吸热器经由旋风分离器和第一放热器固体颗粒进口连接；第一放热器固体颗粒出口和第一吸热器固体颗粒进口连接；旋风分离器和第一放热器还分别和吸收式热泵系统连接。

5、更进一步地，所述旋风分离器和第一放热器之间设置有循环泵。

6、更进一步地，所述第一吸热器内布置有氢氧化钙固体颗粒，第一放热器内布置有氧化钙固体颗粒。

7、更进一步地，所述吸收式热泵系统包括第二吸热器和第二放热器，第二吸热器和第二放热器通过两条管道连接，进行溶液循环；第二吸热器通过换热管道和冷凝器连接，第二吸热器气体出口和第一放热器的气体进口连接；第二放热器的气体进口和旋风分离器连接；冷凝器和除氧器之间的连通管道从第二放热器中间穿过。

8、更进一步地，所述第二放热器溶液出口和第二吸热器之间的管道上设置有溶液热交换器、节流阀和给水泵。

9、更进一步地，所述第二吸热器和第二放热器内装有溴化锂溶液。

10、更进一步地，所述干燥系统包括风机、气液热交换器、干燥箱、折流板、物料架和离心风机，干燥箱一端设置有气液热交换器，气液热交换器气体入口上设置有风机；干燥箱另一端设置有离心风机；干燥箱内部设置有物料架，物料架和干燥箱的进风口之间设置有折流板；气液热交换器和循环流化床系统连接。

11、更进一步地，所述海水淡化系统包括一效蒸发器、二效蒸发器、n-1效蒸发器、n效蒸发器和预热器，并依次连接；一效蒸发器和循环流化床系统连接；预热器对海水预热后分别通入到一效蒸发器、二效蒸发器、n-1效蒸发器和n效蒸发器中进行淡化。

12、本发明所述的一种新型压水堆能源多效利用系统的有益效果为：

13、本发明所述的一种新型压水堆能源多效利用系统，通过将压水堆和循环流化床以及吸收式热泵系统结合到一起，简化了核能发电装置，实现乏汽的冷凝以及预热；同时，通过循环流化床系统提高了传统压水堆的供热温度，提升了系统的供热效率，并将热量用于海水淡化以及物品干燥，有效提高了热量的利用效率，实现了热电联产，提高了系统的经济效益。

技术特征：

1.一种新型压水堆能源多效利用系统，其特征在于：包括反应堆系统、发电供热系统、海水淡化系统和干燥系统，反应堆系统和发电供热系统连接，发电供热系统分别和海水淡化系统以及干燥系统连接；发电供热系统包括高压缸（5）、汽水分离器（6）、低压缸（7）、发电机（8）、冷凝器（9）、吸收式热泵系统、循环流化床系统、除氧器（15）和再热器（23），高压缸（5）、汽水分离器（6）、低压缸（7）、冷凝器（9）、除氧器（15）和再热器（23）依次连接；高压缸（5）和再热器（23）分别和反应堆系统连接；低压缸（7）上设置有发电机（8）；汽水分离器（6）和除氧器（15）连接；循环流化床系统分别和吸收式热泵系统、高压缸（5）以及再热器（23）连接；吸收式热泵系统和冷凝器（9）连接；循环流化床系统还分别和海水淡化系统以及干燥系统连接。

2.根据权利要求1所述的新型压水堆能源多效利用系统，其特征在于：所述循环流化床系统包括旋风分离器（18）、第一吸热器（19）和第一放热器（20），高压缸（5）和第一吸热器（19）换热管道进口连接，第一吸热器（19）换热管道出口和再热器（23）连接；第一吸热器（19）经由旋风分离器（18）和第一放热器（20）固体颗粒进口连接；第一放热器（20）固体颗粒出口和第一吸热器（19）固体颗粒进口连接；旋风分离器（18）和第一放热器（20）还分别和吸收式热泵系统连接。

3.根据权利要求2所述的新型压水堆能源多效利用系统，其特征在于：所述旋风分离器（18）和第一放热器（20）之间设置有循环泵（22）。

4.根据权利要求2所述的新型压水堆能源多效利用系统，其特征在于：所述第一吸热器（19）内布置有氢氧化钙固体颗粒，第一放热器（20）内布置有氧化钙固体颗粒。

5.根据权利要求2所述的新型压水堆能源多效利用系统，其特征在于：所述吸收式热泵系统包括第二吸热器（10）和第二放热器（14），第二吸热器（10）和第二放热器（14）通过两条管道连接，进行溶液循环；第二吸热器（10）通过换热管道和冷凝器（9）连接，第二吸热器（10）气体出口和第一放热器（20）的气体进口连接；第二放热器（14）的气体进口和旋风分离器（18）连接；冷凝器（9）和除氧器（15）之间的连通管道从第二放热器（14）中间穿过。

6.根据权利要求5所述的新型压水堆能源多效利用系统，其特征在于：所述第二放热器（14）溶液出口和第二吸热器（10）之间的管道上设置有溶液热交换器（11）、节流阀和给水泵。

7.根据权利要求5所述的新型压水堆能源多效利用系统，其特征在于：所述第二吸热器（10）和第二放热器（14）内装有溴化锂溶液。

8.根据权利要求1所述的新型压水堆能源多效利用系统，其特征在于：所述干燥系统包括风机（37）、气液热交换器（38）、干燥箱、折流板（39）、物料架（40）和离心风机（41），干燥箱一端设置有气液热交换器（38），气液热交换器（38）气体入口上设置有风机（37）；干燥箱另一端设置有离心风机（41）；干燥箱内部设置有物料架（40），物料架（40）和干燥箱的进风口之间设置有折流板（39）；气液热交换器（38）和循环流化床系统连接。

9.根据权利要求1所述的新型压水堆能源多效利用系统，其特征在于：所述海水淡化系统包括一效蒸发器（31）、二效蒸发器（32）、n-1效蒸发器（33）、n效蒸发器（34）和预热器（35），并依次连接；一效蒸发器（31）和循环流化床系统连接；预热器（35）对海水预热后分别通入到一效蒸发器（31）、二效蒸发器（32）、n-1效蒸发器（33）和n效蒸发器（34）中进行淡化。

技术总结本发明公开了一种新型压水堆能源多效利用系统，涉及核能应用技术领域，解决了现有压水堆核电站能量利用率较低的问题。本发明包括反应堆系统、发电供热系统、海水淡化系统和干燥系统，反应堆系统和发电供热系统连接，发电供热系统分别和海水淡化系统以及干燥系统连接。压水堆在额定功率下产生的热量一部分用于发电，一部分用于制热；通过设置的循环流化床系统和吸收式热泵系统简化核能发电装置，有效提高了传统压水堆的供热温度，核能制热优先用于供热，过剩热量用于海水淡化与干燥，提升了系统的供热效率；该新型压水堆能源多效利用系统，能够同时实现热电联产，实现能源多效利用，提高热量利用率和压水堆的经济效益。技术研发人员：何宇,苏美伊,张峻逍,张晨耀,丁铭,陈锐扬,包庆涵,杨航,曹夏昕,孟兆明,边浩志,郭泽华受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学技术研发日：技术公布日：2024/8/20