一种利用核电站热排水的增压冷凝热能动力系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用核电站热排水的增压冷凝热能动力系统，包括集热装置、气化装置、涡轮机、冷凝装置和单向液压泵依次通过循环管道实现循环联通，循环管道内含有循环工质，有集热装置和气化装置安装在核电站热排水道内，冷凝装置安装在深水低温区，冷凝装置包括冷凝管、散热扇和增压机构，增压机构安装在冷凝管中端，所述增压机构包括增压涡轮和涡轮调压器，涡轮调压器控制连接增压涡轮；本发明专利技术所述利用核电站热排水的增压冷凝热能动力系统具有较快的冷凝速率，可减少冷凝排能，提高热能转化效率，且运行稳定，功率可调。

Pressurized condensation heat energy power system using nuclear power station thermal drainage

The invention discloses a supercharged condensing thermal power system of nuclear power plant drainage heat utilization, which comprises a heat collecting device, gasification device, turbine, condensing device and one-way hydraulic pump successively through the circulating pipeline implementation cycle of Unicom, the circulating pipeline containing refrigerant, a heat collection device and gasification device installed in the nuclear power plant waste heat in the waterway, condensing device installed in the low temperature region, the condensing device comprises a condensing pipe, cooling fan and booster mechanism, pressure mechanism is installed in the condenser tube in the end, the pressurizing mechanism comprises a turbocharger turbine and turbine pressure regulator, pressure regulator control connection turbocharger; the use of pressurized condensation thermal power system nuclear power plant thermal drainage has the condensation rate faster, can reduce the condensing energy, improve energy conversion efficiency, stable operation, adjustable power.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于能源利用设备领域，尤其是一种利用核电站热排水的增压冷凝热能动力系统。
技术介绍
能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。纵观人类社会发展的历史，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。能源的开发利用极大地推进了世界经济和人类社会的发展。但随着能源的不断被开发消耗，石油、煤矿、天然气等不可再生能源逐步缩紧，能源的节约和循环利用逐步被重视。当前我国的能源战略的基本内容是：坚持节约优先、立足国内、多元发展、依靠科技、保护环境、加强国际互利合作，努力构筑稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系，以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展。我国全面落实能源节约的措施是：推进结构调整，加快产业结构优化升级，大力发展高新技术产业和服务业，严格限制高耗能、高耗材、高耗水产业发展，淘汰落后产能，促进经济发展方式的根本转变，加快构建节能型产业体系。加强工业节能，加快技术改造，提高管理水平，降低能源消耗。实施节能工程，鼓励高效节能产品的推广应用，大力发展节能省地型建筑，提高能源利用效率，加快节能监测和技术服务体系建设，强化节能监测，创新服务平台。加强管理节能，积极推进优先采购节能（包括节水）产品，研究制定鼓励节能的财税政策。倡导社会节能，大力宣传节约能源的重要意义，不断增强全民资源忧患意识和节约意识。为响应国家节能战略，越来越多的企业开始研发、使用节能设备，并加强对废弃产能物、余热能的利用。其中，在余热的利用方面，主要通过热能发电设备来实现余能利用。现有的热能发电设备包括多种类别，但主要可分为两类，一类是利用涡轮机将热能转化成机械能，再将机械能转化成电能，该种原理类别的发电设备较为成熟，种类多；另一类是利用热电效应原理，通过热电转化元件将热能直接转化成电势能，但由于用于发电技术方面不成熟，电功率小，制造成本高，热电转化效率低，主要应用于微电子领域。现阶段，大多数企业由于余能排除量大，在余热的利用上，主要还需依靠上述第一类热能发电设备，通过涡轮机将热能转化成机械能，再将机械能转化成电能。现有的该类热能发电设备主要包括循环工质、集热装置、气化装置、涡轮机、发电机和冷凝装置；工作时，循环工质在循环管道中首先通过气化装置，将工质气化并推动涡轮机旋转，涡轮机带动发电机发电，气化后的工质在通过涡轮机时，对外做功，温度及气压会降低，并通过冷凝装置冷却成液态工质。然而，现有的热能发电设备普遍存在的问题是：a. 对高温热源的温度要求高，一般在200℃以上，且热能转化效率偏低，热能转化效率普遍在15%至35%；b. 冷凝装置的热排量较大，热能浪费大，通过自然冷凝方式的冷凝速度慢，而采用主动冷凝方式（风机风冷或液泵水冷）需额外功耗；c.涡轮机容易出现泄漏工质的问题；d.涡轮转速不稳定，且容易出现卡死问题；e.集热装置的集热效果不佳，外界余热吸收率小，f. 工质气化温度不稳定，工质冷凝效果不佳，工质容易变质或出现杂质；g.现有设备体积较大。另一方面，随着国际能源供应形势日趋紧张，为了满足电力需求的快速增长和更好地保护环境，核能发电再次引起各国的兴趣。国际权威机构预测，在未来25年中，全球将兴建90座至300座1600兆瓦的反应堆，迎来核电站建设的新高峰期。然而，核电的发展也给人们带来了较大的担忧，因为核电站的建设和使用，除了对环境照成一定的放射性污染外，还会对临近水域照成高温污染。核电站需要用大量的水对反应堆进行冷却，一个核电站每秒用水量达数百吨，冷海水或河水通过厂房热交换后排回海中，水温会升高可达二三十度，核电热排水从排水口排出后，可造成方圆1公里水域内的水温升高达5℃到8℃，夏季冷海水或河水的温度达30℃时，经过吸收核电站排热后，温度可升高的40℃左右，一般的鱼类及海藻生物无法生存，同时也给附近居民带来较大的高温影响。而对于上述核电站热排水中的热能，由于热排水与常温水的温差仅有20℃左右的温差，该种温差很难被现有的热能发电设备利用。
技术实现思路
本专利技术所要实现的目的是：综合利用核电站热排水的废热能，提高热能设备的热能转化效率，减小的热排量和热能浪费，稳定工质气化温度和工质流速，改善工质品质，防止工质变质，改善涡轮结构，避免涡轮泄露以及转速不稳，改进冷凝装置，加快冷凝速率；以解决上述
技术介绍
中现有热能设备所存在的：热能转化效率低，工质气化温度不稳定，工质冷凝效果不佳，工质容易变质或出现杂质，涡轮机容易出现工质泄漏，涡轮转速不稳定、以及容易出现卡死，冷凝装置的热能浪费大、冷凝速率慢或需额外功耗等问题。为解决其技术问题本专利技术所采用的技术方案为：一种利用核电站热排水的增压冷凝热能动力系统，包括集热装置、气化装置、涡轮机、核电站热排水道、冷凝装置、循环管道、循环工质和单向液压泵，集热装置、气化装置、涡轮机、冷凝装置和单向液压泵依次通过循环管道实现循环联通，循环管道内含有循环工质；其特征是：所述集热装置和气化装置安装在核电站热排水道内，所述冷凝装置安装在深水低温区，所述集热装置包括集热管和集热片，集热片平行间隔分布，集热管折型分布在集热片中；气化装置包括气化吸热腔和气化控压器，气化控压器安装在气化吸热腔内，气化控压器用于循环工质降压；当高压液态工质在集热管内充分加热后达到热源温度，高压液态工质流入气化吸热腔，气化吸热腔内的气化控压器通过压强控制，使其液态工质吸热气化，气化工质在涡轮机内降压做功；该种结构相比于在集热管直接气化，可有效避免气化工质中参杂有液态工质，能使工质气化更均匀；所述冷凝装置包括冷凝管和散热扇，冷凝管均匀分多层分布，冷凝管相互联通，散热扇安装在冷凝管上方或下方，散热扇以抽风方式或压风方式驱动；所述冷凝装置还增设有增压机构，增压机构安装在冷凝管中端，所述增压机构包括增压涡轮和涡轮调压器，涡轮调压器控制连接增压涡轮；采用该结构可降低涡轮机出口处的压强，增大涡轮机进气处与出气处的压差，从而增大膨胀气体在涡轮机中做功量，并降低膨胀气体的温度，因而，该结构可产生较好的冷凝效果，并提高热能动力系统的热能转化率。作为进一步优化，所述增压机构还包括压差感应器和自动控制器，自动控制器通过分析压差感应器的信号对涡轮调压器进行自动控制。作为进一步优化，冷凝装置与集热装置之间还设置有杂质过滤泵。作为上述方案的进一步优化，所述气化吸热腔与集热管之间还设置有雾化嘴。作为上述方案的进一步优化，所述气化吸热腔的水平截面呈藕孔状。作为上述方案的进一步优化，所述气化吸热腔的水平截面均呈蜂窝孔状。作为上述方案的进一步优化，所述气化吸热腔位于核电站热排水道的上游，集热装置位于核电站热排水道的下游。作为上述方案的进一步具体优化，涡轮机为常规的蒸汽涡轮机。作为上述方案的进一步具体优化，涡轮机为包含多级叶片的蒸汽涡轮机。作为上述方案的进一步具体优化，涡轮机为特斯拉涡轮机。作为上述方案的进一步具体优化，涡轮机为离心式涡轮机。作为上述方案的进一步具体优化，所述涡轮机的排气口处设置有预冷凝器；采取该结构可增大进气口与排气口的压差，提高涡轮机的转化效率。作为上述方案的进一步具体优化，所述预冷凝器包括工质导通管和冷凝吸热管，工质导通管用于连通排气口和循环管道，冷凝吸热管用于吸收工质导通管内工质的热量，工质导通管与冷凝吸热管螺旋并列接触，冷凝吸热管内为吸热流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用核电站热排水的增压冷凝热能动力系统，包括集热装置（1）、气化装置（2）、涡轮机（3）、核电站热排水道（4）、冷凝装置（5）、循环管道（6）、循环工质（7）和单向液压泵（9），集热装置（1）、气化装置（2）、涡轮机（3）、冷凝装置（5）和单向液压泵（9）依次通过循环管（6）道实现循环联通，循环管道（6）内含有循环工质（7），冷凝装置（5）包含冷凝管（51），其特征是：所述集热装置（1）和气化装置（2）安装在核电站热排水道（4）内，所述冷凝装置（5）安装在深水低温区，所述集热装置（1）包括集热管（11）和集热片（12），集热片（12）平行间隔分布，集热管（11）折型分布在集热片（12）中，气化装置（2）包括气化吸热腔（21）和气化控压器（22），气化控压器（22）安装在气化吸热腔（21）内，气化控压器（22）用于循环工质控压，所述冷凝装置（5）包括冷凝管（51）、散热扇（52）和增压机构(53），增压机构(53）安装在冷凝管（51）中端，所述增压机构(53）包括增压涡轮(531）和涡轮调压器(532），涡轮调压器(532）控制连接增压涡轮(531），冷凝装置（5）与气化装置（2）之间还设置有杂质过滤泵（8）。...

【技术特征摘要】
1.一种利用核电站热排水的增压冷凝热能动力系统，包括集热装置（1）、气化装置（2）、涡轮机（3）、核电站热排水道（4）、冷凝装置（5）、循环管道（6）、循环工质（7）和单向液压泵（9），集热装置（1）、气化装置（2）、涡轮机（3）、冷凝装置（5）和单向液压泵（9）依次通过循环管（6）道实现循环联通，循环管道（6）内含有循环工质（7），冷凝装置（5）包含冷凝管（51），其特征是：所述集热装置（1）和气化装置（2）安装在核电站热排水道（4）内，所述冷凝装置（5）安装在深水低温区，所述集热装置（1）包括集热管（11）和集热片（12），集热片（12）平行间隔分布，集热管（11）折型分布在集热片（12）中，气化装置（2）包括气化吸热腔（21）和气化控压器（22），气化控压器（22）安装在气化吸热腔（21）内，气化控压器（22）用于循环工质控压，所述冷凝装置（5）包括冷凝管（51）、散热扇（52）和增压机构(53），增压机构(53）安装在冷凝管（51）中端，所述增压机构(53）包括增压涡轮(531）和涡轮调压器(532），涡轮调压器(532）控制连接增压涡轮(531），冷凝装置（5）与气化装置（2）之间还设置有杂质过滤泵（8）。2.根据权利要求1所述的利用核电站热排水的增压冷凝热能动力系统，其特征是：所述增压机构(53）还包括压差感应器(53...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭远军，
申请(专利权)人：郭远军，
类型：发明
国别省市：湖南;43