本发明专利技术涉及一种基于核能的能源梯级利用多元供能系统，其包括第一核能发电系统、第二核能发电系统、核能制氢制氧系统和核能海水淡化系统。核反应堆排出高温氦气后分别进入第一支路和第二支路。第一支路包括依次连通的核能制氢制氧系统和第一核能发电系统，第二支路包括依次连通的第二核能发电系统和核能海水淡化系统。第一核能发电系统与核能海水淡化系统相通，核能海水淡化系统与核反应堆相通。核能发电系统将氦气的热能转变为电能，核能制氢制氧系统利用氦气的热能制备氢气和氧气，核能海水淡化系统利用氦气的热能进行海水淡化制备蒸馏水。其有益效果是，避免环境污染；对不同温度的氦气热能的充分利用；同时实现发电、制备氢气氧气和海水淡化。氢气氧气和海水淡化。氢气氧气和海水淡化。
【技术实现步骤摘要】
一种基于核能的能源梯级利用多元供能系统
[0001]本专利技术涉及核能
，尤其涉及一种基于核能的能源梯级利用多元供能系统。
技术介绍
[0002]工业企业燃烧化石燃料排放的大量二氧化碳，对环境造成巨大的危害，全球变暖等气候问题已经引起全球的高度关注。因此，推广非化石燃料的使用已经成为世界各国的重点研发方向。
[0003]相比于化石燃料，核能是一种新型清洁高效能源。合理地利用核能既不会产生二氧化碳等温室气体，也不会产生烟尘污染空气。根据《BP2030能源展望》，核能等非化石燃料将会成为能源供应的主要来源。因此，核能对于工业企业能源转换和供给系统地清洁转型具有至关重要的意义。
[0004]核能主要是指核反应堆中排出的高温氦气存储的大量热能，热能可以用于能源转换。目前只能实现热能的单次转换，产出物单一，而且氦气在经历单次转换之后的余热仍存储较高的热量，这部分余热并未得到充分利用，造成核能的利用率较低。
技术实现思路
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种基于核能的能源梯级利用多元供能系统，其解决了核能的产出物单一以及核能的利用率较低的技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0009]本专利技术实施例提供一种基于核能的能源梯级利用多元供能系统，其包括核能发电系统、核能制氢制氧系统和核能海水淡化系统。
[0010]所述核能发电系统包括第一核能发电系统和第二核能发电系统。
[0011]高温氦气由核反应堆1排出后分别进入第一支路和第二支路。
[0012]第一支路包括依次连通的所述核能制氢制氧系统和所述第一核能发电系统，第二支路包括所述第二核能发电系统。
[0013]所述第一核能发电系统和所述第二核能发电系统皆与所述核能海水淡化系统相通，所述核能海水淡化系统与所述核反应堆1相通。
[0014]所述核能发电系统将氦气存储的热能转变为电能，所述核能制氢制氧系统利用氦气存储的热能制备氢气和氧气，所述核能海水淡化系统利用氦气存储的热能进行海水淡化制备蒸馏水。
[0015]根据本专利技术，第二支路还包括回热器和预冷器。
[0016]所述回热器包括氦气降温入口511、氦气降温出口512、氦气升温入口513和氦气升温出口514。
[0017]所述氦气降温入口511与所述第二核能发电系统相通，所述氦气降温出口512依次与所述预冷器、所述核能海水淡化系统的入口相通，所述氦气升温入口513与所述核能海水淡化系统的出口相通，所述氦气升温出口514与所述核反应堆相通。
[0018]根据本专利技术，所述核能制氢制氧系统包括减压阀和碘硫循环设备。
[0019]所述碘硫循环设备包括制氢制氧氦气入口221、制氢制氧氦气出口222、氢气出口223和氧气出口224。
[0020]所述制氢制氧氦气入口221与所述减压阀的出口相通，所述制氢制氧氦气出口222与所述第一核能发电系统相通，所述氢气出口223和氧气出口224分别与氢气出口管道和氧气出口管道相通。
[0021]根据本专利技术，所述第一核能发电系统包括换热器、第一汽轮机、发电机、冷凝器和给水泵。
[0022]所述换热器包括换热氦气入口311、换热氦气出口312、液态工质水入口313和水蒸气出口314。
[0023]所述换热氦气入口311与所述碘硫循环设备的所述制氢制氧氦气出口222相通，所述换热氦气出口312与所述核能海水淡化系统相通。
[0024]所述水蒸气出口314依次与所述第一汽轮机、所述冷凝器、所述给水泵和所述工质水入口313相通。
[0025]根据本专利技术，所述第二核能发电系统包括依次连通的汽轮机和发电机。
[0026]所述汽轮机与所述回热器的所述氦气降温入口511相通。
[0027]根据本专利技术，所述核能海水淡化系统包括依次连通的低压压缩机、海水淡化器和高压压缩机。
[0028]所述海水淡化器包括海水淡化氦气入口621、海水淡化氦气出口622、海水入口623和淡水出口624。
[0029]所述换热器的所述换热氦气出口312和所述预冷器分别与所述低压压缩机的入口相通。
[0030]所述海水淡化氦气入口621与所述低压压缩机的出口相通，所述海水淡化氦气出口622与所述高压压缩机的入口相通，所述海水入口623与海水管道相通，所述淡水出口624与蒸馏水管道相通。
[0031]所述高压压缩机的出口依次与所述回热器和所述核反应堆相通。
[0032]根据本专利技术，所述第一支路和第二支路的氦气进气端分别设置阀门，所述阀门用于控制由核反应堆排出并进入第一支路和第二支路的氦气流量。
[0033]根据本专利技术，所述核反应堆1排出的高温氦气的温度约为800
‑
950℃。
[0034]所述核能制氢制氧系统排出的氦气的温度约为200
‑
500℃。
[0035]所述第一核能发电系统排出的氦气温度约为35
‑
45℃。
[0036]所述第二核能发电系统排出的氦气的温度约为600
‑
700℃。
[0037]所述预冷器52排出的氦气温度约为28
‑
35℃。
[0038]所述回热器51的所述氦气升温出口514排出的氦气温度为500
‑
600℃。
[0039]根据本专利技术，所述核反应堆1排出的高温氦气的气压为6
‑
7MPa。所述减压阀21排出的氦气压力为5
‑
6MPa。所述低压压缩机61的入口压力为1
‑
2MPa。所述核能海水淡化系统排
出的氦气的气压为6
‑
7MPa。
[0040](三)有益效果
[0041]本专利技术的有益效果是：本专利技术的基于核能的能源梯级利用多元供能系统，以清洁高效的核能为能源主体，以避免传统的化石燃料燃烧后形成的碳排放、有害气体或有害烟尘的排放对环境的污染。
[0042]其次，本申请根据核能发电系统、核能制氢制氧系统和核能海水淡化系统所需的热能温度的不同，按照能源梯级利用的原则，合理设计流程顺序。核能制氢制氧系统和第二核能发电系统利用直接由核反应堆1排出的高温氦气分别进行制备氢气氧气和进行发电，第一核能发电系统利用核能制氢制氧系统排出的氦气的余热进行发电，第一核能发电系统排出的氦气的余热以及第二核能发电系统排出的氦气的余热用于核能海水淡化系统进行海水淡化，以实现对不同温度的氦气热能的充分利用，进而提高核能的利用效率。
[0043]再次，本申请的能源梯级利用多元供能系统集成了核能发电系统、核能制氢制氧系统和核能海水淡化系统三种核能利用技术，可以同时实现发电、制备氢气氧气和将海水淡化为蒸馏水的功能，能够同时为工业企业提供电能、氢气、氧气和淡水等能源介质，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于核能的能源梯级利用多元供能系统，其特征在于，包括核能发电系统、核能制氢制氧系统和核能海水淡化系统；所述核能发电系统包括第一核能发电系统和第二核能发电系统；高温氦气由核反应堆(1)排出后分别进入第一支路和第二支路；第一支路包括依次连通的所述核能制氢制氧系统和所述第一核能发电系统，第二支路包括所述第二核能发电系统；所述第一核能发电系统和所述第二核能发电系统皆与所述核能海水淡化系统相通，所述核能海水淡化系统与所述核反应堆(1)相通；所述核能发电系统将氦气存储的热能转变为电能，所述核能制氢制氧系统利用氦气存储的热能制备氢气和氧气，所述核能海水淡化系统利用氦气存储的热能进行海水淡化制备蒸馏水。2.如权利要求1所述的基于核能的能源梯级利用多元供能系统，其特征在于，第二支路还包括回热器(51)和预冷器(52)；所述回热器(51)包括氦气降温入口(511)、氦气降温出口(512)、氦气升温入口(513)和氦气升温出口(514)；所述氦气降温入口(511)与所述第二核能发电系统相通，所述氦气降温出口(512)依次与所述预冷器(52)、所述核能海水淡化系统的入口相通，所述氦气升温入口(513)与所述核能海水淡化系统的出口相通，所述氦气升温出口(514)与所述核反应堆(1)相通。3.如权利要求1所述的基于核能的能源梯级利用多元功能系统，其特征在于，所述核能制氢制氧系统包括减压阀(21)和碘硫循环设备(22)；所述碘硫循环设备(22)包括制氢制氧氦气入口(221)、制氢制氧氦气出口(222)、氢气出口(223)和氧气出口(224)；所述制氢制氧氦气入口(221)与所述减压阀(21)的出口相通，所述制氢制氧氦气出口(222)与所述第一核能发电系统相通，所述氢气出口(223)和氧气出口(224)分别与氢气出口管道和氧气出口管道相通。4.如权利要求3所述的基于核能的能源梯级利用多元供能系统，其特征在于，所述第一核能发电系统包括换热器(31)、第一汽轮机(32)、发电机(33)、冷凝器(34)和给水泵(35)；所述换热器(31)包括换热氦气入口(311)、换热氦气出口(312)、液态工质水入口(313)和水蒸气出口(314)；所述换热氦气入口(311)与所述碘硫循环设备(22)的所述制氢制氧氦气出口(222)相通，所述换热氦气出口(312)与所述核能海水淡化系统相通；所述水蒸气出口(314)依次与所述第一汽轮机(32)、所述冷凝器(34)、所述给水泵(35)和所述工质水入口(31...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙文强，王强，纪胜楠，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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