用于回收核电站的排放能量的冷凝系统技术方案

本发明专利技术涉及原子能技术，更具体地，涉及用于回收核电站排放能量的系统，并且旨在通过回收湿的高温蒸汽来回收核电站排放通道的水的热能来提供获得淡水的过程的高生产率，以及旨在提高来自核电厂的热的利用系数并减少废水对环境的不利影响。一种用于回收核电厂排放能量的冷凝系统，包括核电机组、进气装置、压缩机、冷凝器、装有喷水器的水室、电流发生器、纯水泵站、冷却水泵站、次级冷凝物池和涡轮膨胀机。进气装置连接到压缩机，压缩机连接到冷凝器，冷凝器连接到涡轮膨胀机，涡轮膨胀机由电流发生器供电并连接到水室，水室连接到次级冷凝物池，次级冷凝物池连接到纯水泵站，冷凝器连接到冷却水泵站，其中进气装置容纳在废水通道中，废水通道连接到核电机组并配备有密封盖。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于回收核电站的排放能量的冷凝系统
本专利技术涉及核电工程，尤其涉及利用热能和核电站排放通道水面上方的空气湿度来回收核电站排放能量的系统。
技术介绍
已知在核电站(NPP)无故障运行的条件下，对环境的直接负面影响远远小于热电站(TPP)，因为后者不可避免地会将燃料(煤、天然气、燃油、泥炭、可燃页岩)的燃烧产物排放到大气中。核电站低于热电站的生态平衡的唯一因素是用于冷却涡轮冷凝器的废水的大流量所造成的热污染，在核电站中由于较低的性能系数/能效比(COP，不超过35％)热污染略高。在冷却水取自自然水资源(河流、湖泊或海洋)的情况下，从经济角度来看，这对于核电站在经济学上是有利的，但这导致水资源的温度升高，并且不利于生物地理群落。为了应对这一因素，现代核电站配备了自己的人工设计的蓄水池冷却器、冷却塔或喷淋池。然而，这并不能完全解决问题，因为这些单元向大气中蒸发的增加会改变该区域的生态环境，使其温度升高，同时伴随着湿度的增加、降水的增加、出现更多的云量等。此外，由于不仅有可能获得电力，而且还有额外的经济效果，利用核电站的过量热排放可以增加核电站的COP。在寒冷地区，在冬季，利用核电站和热电站的废水热量，可以为大量的住宅和工业用房供热。然而，一般来说，这个解决方案是不实用的。在核电站经常出现的贫瘠海岸地区，鉴于使用大量海水作为冷却水的可能性，有可能利用核电站的动力来生产淡水，为此已经采用了多种技术解决方案。已知的是一种通过从空气中冷凝水蒸汽来大量生产淡水的装置(俄罗斯联邦专利第2143033号，公开于1999年12月20日)包括隔热的制冷室、用于将空气从环境吸入制冷室的且具有用于从制冷室排出经脱水的冷却空气的管道的泵-压缩机、用于融化通过冷凝空气中的水蒸气而产生的冰的电加热器、用于收集形成的水的储器，该储器具有龙头和用于将水排出到外部的管道，该泵-压缩机连接到盘管式热交换器，该盘管式热交换器又连接到喷嘴，制冷室通过一管道连接到室分离器，电加热器和带有龙头的管道位于该室分离器中，用于将产生的水排放到外部。该设备设计用于通过压缩空气对蒸汽进行冷冻、冷却和绝热膨胀来从大气湿气中产生水。所获得的细小冰晶通过电加热而被周期性地融化，同时通过龙头排放水。这种装置的缺点是：获得的水品质低，因为没有分离不冻结的液滴和固体杂质(盐溶液、沙子等)；由于外部空气，压缩空气的冷却速率低；并且由于解冻的周期性，最终产品的生产率也低。上述缺点使得在核工业应用的情况下，不可能期望减少废水对环境的影响。本专利技术的最接近的现有技术是核电联合体/核动力联合体(RU2504417，公开于2009年1月20日)，其主要设计用于通过从大气中冷凝水蒸气来生产淡水，包括进气装置、连接到用于冷却压缩空气的热交换装置的压缩机、涡轮膨胀机、带有电枢的用于运输水和空气的装置、核电站，其中进气装置为高度至少为200米的塔的形式，进气口布置在塔的高度上方，用于冷却压缩空气的热交换装置是连接到液滴分离器的冷凝器，两者都安装成能够将冷凝物排放到初级冷凝物池中，并且涡轮膨胀机连接到水室，该水室配备有连接到次级冷凝物池的喷洒器和连接到核电站的废水热交换器。在核电联合体运行期间，大气中的水蒸气通过进气装置和压缩机，然后通过第一冷凝级，其中在冷凝器中冷却，这使得能获得与雨水的生态品质相对应的初级冷凝物。然后，在第二冷凝级，压缩空气通过涡轮膨胀机，在涡轮膨胀机中，压缩空气由于急剧的绝热膨胀和温度下降而做功，使得其中包含的水分被冻结/冷凝，以产生次级冷凝物，其品质相当于天然的融化水/雨水。因此，由于使用了自然界中导致雨水出现的相同过程(在太阳辐射作用下的低温蒸发和湿气的低温冷冻)，根据俄罗斯联邦专利第2504417号的核电联合体使得能从大气海水湿气中大量获得生态纯的淡水冷凝物。然而，该方法的缺点是(1)当核电联合体远离海岸时，淡水生产过程的生产率不足，并且淡水生产过程的生产率依赖于周围空气温度的每日变化和季节性变化，以及(2)核电站热利用的性能系数不足，以及(3)不可能减少核电站废水的热排放对环境的负面影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种核电站排放通道的冷凝系统的设计，其提供：(1)由于通过利用核电站潮湿的高温蒸汽回收核电站排放通道的水的热能，从而在任何条件下生产淡水的过程的高生产率，以及(2)关于核电站中的热的总性能系数增加，以及(3)减少废水的热对环境的负面影响。本专利技术的技术结果是：(1)通过利用核电站潮湿的高温蒸汽来回收核电站排放通道的水的热能，从而确保在任何条件下生产淡水的过程的高生产率，并且(2)还增加核电站总的热利用系数，以及(3)减少废水对环境的负面影响。技术结果是这样实现的，在已知的(俄罗斯联邦专利第2504417号)用于从大气中冷凝水蒸汽的核电站冷凝系统中，该系统包括核电站、进气装置、压缩机、冷凝器、设置有喷洒器的水室、电流发生器、纯水泵站、冷却水泵站、次级冷凝物池和涡轮膨胀机，所述进气装置连接到压缩机，所述压缩机连接到冷凝器，所述冷凝器连接到涡轮膨胀机，所述涡轮膨胀机设置有电流发生器并连接到水室，所述水室连接到次级冷凝物池，所述次级冷凝物池连接到纯水泵站，所述冷凝器连接到冷却水泵站，其中所有的连接都以压力管线的形式实现，并且其特征在于，进气装置布置在核电站的废水排放通道中，该废水排放通道连接到核电站，并且废水排放通道设有密封的顶部。优选地，废水排放通道设置有起泡管，该起泡管布置在废水表面下方，并通过空气导管与水室连接。有利地，使废水通道在其每100米长度上的有效面积不小于2000平方米。建议提供具有液滴分离器和初级冷凝物池的冷凝系统，冷凝器通过压力管线与液滴分离器和初级冷凝物池连接，液滴分离器连接至涡轮膨胀机，初级冷凝物池连接至水室喷洒器和纯水泵站。优选提供连接水室和起泡管、起泡压缩机的空气导管。有利的是通过压力管道将冷却水泵站在起泡管下方与废水排放通道连接，并且通过压力管道将压缩机在起泡管上方与废水排放通道连接。建议将冷却水泵站和冷凝器连接到外部供热系统(核电站、工厂、居民区等)。优选地利用压力管道将水室的喷洒器与次级冷凝物池相连。有利地，将空气导管位于废水排放通道中的部分布置在废水表面上方，并且为它们提供能够收集冷凝物并连接到用于将冷凝物排放到废水通道外部的管道的导管。本专利技术的优点是：由于通过利用核电站潮湿的高温蒸汽回收核电站排放通道的水的热能，在任何条件下生产淡水的过程中实现高生产率；提高了核电站的总的热利用系数；减少了废水对环境的负面影响。核电站废水排放通道中的进气装置的布置装置——其中在水面下方具有起泡管，该起泡管通过空气导管连接到水室——以及废水排放通道的气密顶部使得能确保从核电站排放通道的水中提取湿蒸汽，从而在任何条件下生产淡水的过程中实现高生产率，降低废水的温度和对环境的负面影响，并且还使得可能增加核电站的总的热利用系数。附图说明图1示出了核电站废热回收系统的优选实施例的示意图，该系统包括核电站1，废水排放通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于核电站的能量输出的冷凝回收系统，该冷凝回收系统包括核电站、进气装置、压缩机、冷凝器、设置有喷洒器的水室、电流发生器、纯水泵站、冷却水泵站、次级冷凝物池和涡轮膨胀机，该进气装置连接到压缩机，该压缩机连接到冷凝器，该冷凝器连接到涡轮膨胀机，该涡轮膨胀机设置有电流发生器并连接到与次级冷凝物池连接的水室，该次级冷凝物池连接到所述纯水泵站，所述冷凝器连接到所述冷却水泵站，所有的连接都采用压力管道的形式实现，其特征在于，所述进气装置布置在与所述核电站连接的核电站的废水通道中，并且所述废水通道具有密封的顶部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于核电站的能量输出的冷凝回收系统，该冷凝回收系统包括核电站、进气装置、压缩机、冷凝器、设置有喷洒器的水室、电流发生器、纯水泵站、冷却水泵站、次级冷凝物池和涡轮膨胀机，该进气装置连接到压缩机，该压缩机连接到冷凝器，该冷凝器连接到涡轮膨胀机，该涡轮膨胀机设置有电流发生器并连接到与次级冷凝物池连接的水室，该次级冷凝物池连接到所述纯水泵站，所述冷凝器连接到所述冷却水泵站，所有的连接都采用压力管道的形式实现，其特征在于，所述进气装置布置在与所述核电站连接的核电站的废水通道中，并且所述废水通道具有密封的顶部。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述废水通道设置有起泡管，所述起泡管布置在废水表面下方，并通过空气导管连接到所述水室。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述废水通道在其每100米的长度上的有效总面积不小于2000平方米。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还设置有液滴分...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·V·罗戈日金，I·A·特科尔，N·A·普罗霍洛夫，V·F·科萨雷夫，K·V·莫斯科夫，A·V·舍伏丁，V·A·斯卡奇科夫，Y·B·米申，
申请(专利权)人：原子能技术科学研究设计院股份公司，原子能设计股份公司，科学与创新股份公司，
类型：发明
国别省市：俄罗斯;RU