一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯產的系統的製作方法
2024-01-26 18:12:15 3
一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯產的系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯產的系統，屬於核能利用與低溫多效海水淡化【技術領域】。本系統包括小型核反應堆，蒸汽發生器，汽輪機，蒸汽轉換器，蒸汽熱壓縮機，低溫多效蒸發器以及輔助設備。本系統中，核反應堆提供能量，驅動蒸汽發生器產生高壓蒸汽，高壓蒸汽進入汽輪機做功發電，同時從汽輪機中抽出部分蒸汽供給蒸汽轉換器，蒸汽轉換器利用蒸汽熱量加熱內部除鹽水產出二次蒸汽，二次蒸汽驅動蒸汽熱壓縮機和低溫多效海水淡化系統產出淡水。本發明具有核能利用安全性高，淡化產水水質好，電水聯產經濟性好等優點。
【專利說明】一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯產的系統【技術領域】
[0001]本發明涉及一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯產的系統，屬於核能利用與低溫多效海水淡化【技術領域】。
【背景技術】
[0002]海水淡化是解決21世紀全球淡水危機的重要途徑，但就目前來講，其仍屬於能源密集型產業。目前大規模成熟商用的海水淡化過程主要包括多級閃蒸、多效蒸發和反滲透。多級閃蒸和多效蒸發需要消耗大量的熱能和少量的電能，而膜法則需要消耗更多的電能。採用傳統的化石燃料，產出熱能和電能，用以進行海水淡化，這一過程勢必會向外釋放大量的溫室氣體，對全球生態環境產生負面影響。海水淡化需要新型能源的助推，才能獲得更廣闊的應用。
[0003]核能發電作為新型清潔能源的典範，已經得到國內外長時間商業應用的驗證。國際上許多國家進行了核電與海水淡化耦合聯產的技術研究，並且在一些工程中得到了應用。最早的核電海水淡化耦合項目是哈薩克斯坦的Shevchenko電站(1973-1999)，系統由BN-350反應堆、化石燃料電站和多效蒸發海水淡化裝置組成，產出的淡水可作為工業用水和飲用水。1978年，Ohi電站順利投運，成為日本第一個核電與海水淡化耦合聯產的項目，系統包括一臺1175MW(e)PWR反應堆和一臺產水1300噸/天的多級閃蒸海水淡化裝置。巴基斯坦的KANU0PP電站是較早利用核電與反滲透海水淡化裝置耦合聯產的項目，系統包括一臺137MW(e)PHWR反應堆和兩套產水227噸/天的反滲透海水淡化裝置，最終產水水質符合WHO飲用水標準要求。
[0004]伴隨著核電技術和海水淡化技術的不斷革新，在耦合系統中，不論是單項技術還是耦合工藝都獲得了長足的進步。核電技術逐漸形成向小型核反應堆發展的趨勢，同時低溫多效海水淡化技術逐步發展成熟，成為公認的節能型海水淡化技術之一，而在如何實現核能和海水淡化兩種系統的高效率耦合，以及如何提高核能海水淡化制水安全性等方面仍有一些問題亟待解決。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提出一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯產的系統，採用效率和安全性更高的小型核反應堆，配合技術成熟的熱壓縮低溫多效海水淡技術，提升了能量和資源的利用效率，發電和制水系統間採用蒸汽轉換器進行銜接，有效隔絕核電蒸汽進入淡水系統，保證海水淡化系統的制水安全性。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯產的系統，其特徵在於，包括小型核反應堆與蒸汽發生器及循環泵依次相連構成的主迴路；蒸汽發生器的殼程出口與汽輪機連接，汽輪機的抽汽口與蒸汽轉換器的管程進口連接，蒸汽轉換器的管程出口連接凝結水後續處理設備，蒸汽轉換器上部殼程出口與熱蒸汽壓縮機的動力蒸汽進口連接；熱蒸汽壓縮機吸入口與低溫多效蒸發器任意一個中間效或末效相接，熱蒸汽壓縮機的出口連接低溫多效蒸發器的首效管程進口 ；產品水泵的進口與低溫多效蒸發器的末效產品水側連接，產品水泵的出口分別連接蒸汽轉換器的殼程進口、產品水冷卻器；濃鹽水泵的進口與低溫多效蒸發器的末效濃鹽水側連接，濃鹽水泵的出口與海水預熱器連接；冷凝器的進口連接原海水供水管道，冷凝器的出口與物料水泵的進口相連，物料水泵的出口與低溫多效蒸發器的各效進水口連接；原海水供水管道的支路分別與海水預熱器和產品水冷卻器的進口相連接。
[0007]本發明的優點在於，小型核反應堆規模靈活，能源利用效率高，安全可靠；蒸汽轉換器作為安全隔離措施，降低核電蒸汽進入海水淡化系統的可能性；低溫多效海水淡化技術成熟，並且配置熱蒸汽壓縮機，提高了海水淡化的能量循環利用率，產水品質高；整個系統依託清潔能源，依據能源等級實現梯級利用，體現出優良的電水聯產經濟性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明提供的一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯產的系統的結構示意圖。【具體實施方式】
[0009]為使本發明更明顯易懂，茲以優選實施例，並配合附圖作詳細說明如下。
[0010]實施例
[0011]如圖1所示，為本發明提供的一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯產的系統的結構示意圖，包括小型核反應堆I與蒸汽發生器3及循環泵2依次相連構成的主迴路；蒸汽發生器3的殼程出口與汽輪機4連接，汽輪機4的抽汽口與蒸汽轉換器5的管程進口連接，蒸汽轉換器5的管程出口連接凝結水後續處理設備，蒸汽轉換器5上部殼程出口與熱蒸汽壓縮機6的動力蒸汽進口連接；熱蒸汽壓縮機6吸入口與低溫多效蒸發器7任意一個中間效或末效相接，熱蒸汽壓縮機6的出口連接低溫多效蒸發器7的首效管程進口 ；產品水泵10的進口與低溫多效蒸發器7的末效產品水側連接，產品水泵10的出口分別連接蒸汽轉換器5的殼程進口、產品水冷卻器13 ;濃鹽水泵11的進口與低溫多效蒸發器7的末效濃鹽水側連接，濃鹽水泵11的出口與海水預熱器12連接；冷凝器8的進口連接原海水供水管道，冷凝器8的出口與物料水泵9的進口相連，物料水泵9的出口與低溫多效蒸發器7的各效進水口連接；原海水供水管道的支路分別與海水預熱器12和產品水冷卻器13的進口相連接。
[0012]以8效末效抽汽的熱壓縮低溫多效海水淡化工藝為例，首先採用IOMW的小型核反應堆I向主迴路中蒸汽發生器3提供能量，蒸汽發生器3產出高壓蒸汽，這部分高壓蒸汽進入汽輪機4，驅動汽輪機4帶動發電設備進行發電，同時由汽輪機4中壓缸抽出蒸汽(壓力
0.4MPa，溫度235°C )進入蒸汽轉換器5，加熱蒸汽轉換器5殼程中的除鹽水產出二次蒸汽(壓力0.3MPa，飽和蒸汽)，二次蒸汽作為動力蒸汽進入熱蒸汽壓縮機6，引射低溫多效蒸發器7末效殼程蒸汽，兩股蒸汽混合經過適當的減溫後，以小於70°C的溫度作為加熱蒸汽進入低溫多效蒸發器7首效管程，原海水經過海水預熱器12、產品水冷卻器13和冷凝器8的預熱後由物料水泵9輸送到低溫多效蒸發器7的各蒸發效物料水進口，進行低溫多效海水淡化過程。一臺單機容量為10000噸/天的低溫多效海水淡化裝置造水比可以達到10以上，產品水TDS小於10mg/L，電水聯產的綜合經濟性得到顯著提升，制水成本降低10%以上。
【權利要求】
1.一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯產的系統，其特徵在於，包括小型核反應堆(I)與蒸汽發生器(3)及循環泵(2)依次相連構成的主迴路；蒸汽發生器(3)的殼程出口與汽輪機(4)連接，汽輪機(4)的抽汽口與蒸汽轉換器(5)的管程進口連接，蒸汽轉換器(5)的管程出口連接凝結水後續處理設備，蒸汽轉換器(5)上部殼程出口與熱蒸汽壓縮機(6)的動力蒸汽進口連接；熱蒸汽壓縮機(6)吸入口與低溫多效蒸發器(7)任意一個中間效或末效相接，熱蒸汽壓縮機(6)的出口連接低溫多效蒸發器(7)的首效管程進口 ；產品水泵(10)的進口與低溫多效蒸發器(7)的末效產品水側連接，產品水泵(10)的出口分別連接蒸汽轉換器(5)的殼程進口、產品水冷卻器(13);濃鹽水泵(11)的進口與低溫多效蒸發器(7)的末效濃鹽水側連接，濃鹽水泵(11)的出口與海水預熱器(12)連接；冷凝器(8)的進口連接原海水供水管道，冷凝器(8)的出口與物料水泵(9)的進口相連，物料水泵(9)的出口與低溫多效蒸發器(7)的各效進水口連接；原海水供水管道的支路分別與海水預熱器(12)和產品水冷卻器( 13)的進口相連接。
【文檔編號】C02F1/04GK103613153SQ201310655712
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】樊智鋒, 張勇, 李海紅, 曹開智 申請人:上海電站輔機廠有限公司