一种含有储能功能的核电厂灵活性综合利用装置系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种含有储能功能的核电厂灵活性综合利用装置系统，包括锅炉与斜温层储能罐系统以及海水淡化系统，所述锅炉与斜温层储能罐系统包括电极锅炉、斜温层储能罐与换热器。本实用新型专利技术所述核电厂灵活性综合利用装置系统可以将核电厂调峰负荷的电能进行转换，既可以采用斜温层储能罐实现储热，又可以利用电极锅炉产生的热能制备供热热水，还可以利用海水淡化系统为城市供水系统提供淡水，可以实现核电综合利用装置系统的水、热、电三联供，实现清洁低碳的城市用热、用水、用电系统，且可以满足当地场站和居民不同时节不同的供热需求。热需求。热需求。

A flexible comprehensive utilization device system of nuclear power plant with energy storage function

【技术实现步骤摘要】
一种含有储能功能的核电厂灵活性综合利用装置系统


[0001]本技术属于核电厂核能利用
，涉及核电厂灵活性综合利用，尤其涉及一种含有储能功能的核电厂灵活性综合利用装置系统。

技术介绍

[0002]核能作为一种清洁、高效、优质的能源，在我国一次能源消费中的占比逐年提高，成为我国能源多元化供应体系中的重要组成部分。按照中国实现碳达峰、碳中和的目标，国家能源结构将发生很大变化，新能源会快速发展，传统化石能源的利用会缩减。然而，风能、太阳能等新能源发电具有很大的不稳定性，对电网冲击较大，必须依托于一部分具有调峰能力的能源发电形式作为基础负荷。核能发电系统的变负荷能力较差，主要体现在变负荷速率慢，低负荷运行水平差。核能综合利用是将核能用来发电、制氢、海水淡化或供热的多联产形式，改变传统单一用来发电的模式，有望解决核电站参与调峰的问题。
[0003]储热水罐技术来自于北欧，北欧在热电联产和集中供热方面，特别是大型储热水罐方面已经有三四十年的应用历史。在丹麦和瑞典，几乎所有的热电厂出口都设置有大型的储热水罐。目前，在国内的火电厂许多灵活性改造项目中，以储热水罐为核心的蓄热调峰技术，以其出色的性能、稳定性和价格优势，得到了广泛的应用。水储热系统的蓄热、放热过程为蓄热水罐的工作过程。目前，工程应用较多的蓄热水罐技术是单罐斜温层储热技术。斜温层的基本原理是以温度梯度层隔开冷热介质，利用同一个蓄热水罐同时储存高低温两种介质，投资小于冷热分存的双罐系统。蓄热水罐内部同时储存热水和冷水，水温度不同则密度不同，由于重力作用，密度不同的冷水和热水自然分层，热水在上、冷水在下，中间形成过渡层(斜温层)。蓄热水罐工作时，应保证其进口流量均匀和进出口流量平衡，并在冷、热水液位上下变化时保持斜温层稳定。为避免蓄热水罐中的水污染并将污染后的水带入热网，进而影响热网水水质，蓄热容器内的液面上通常充入蒸汽或氮气，保持微正压，使蓄热容器中水与空气隔离。储热水罐主要是在保证日间正常供暖基础上，额外加热一部分热网循环水送至储热水罐中储存；在夜间将储热水罐中的热水供热，从而实现能源调配的灵活性。
[0004]海水淡化技术是指利用海水脱盐的方法获得淡水的过程。目前，在各种海水淡化技术中，投入商业运行的主要有压汽蒸馏、电渗析、多级闪蒸、低温多效蒸馏和反渗透。其中，多级闪蒸、低温多效蒸馏和反渗透并称世界海水淡化领域的三大主流技术，特别适用于较大型海水淡化装置。多级闪蒸和低温多效蒸馏均采用蒸馏工艺，具有对原水预处理要求低和出水品质好的优点，但同时也面临结垢和腐蚀的问题。在外部压力的作用下，反渗透法利用一种只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透性能薄膜，达到海水淡化的目的。与蒸馏工艺相比，反渗透法无相变和无需加热，具有能量消耗少、操作方便、运行费用低和适应性强的显著优点，被认为是一种最有发展前途的海水淡化技术。
[0005]余热是指受历史、技术、理念等因素的局限性，在一定的条件下、在已投运的工业企业耗能装置中，原始设计未被合理利用而被排放到环境中的显热和潜热。余热包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热等。工业生产
过程产生大量废热余热由于能量密度低，现有技术条件难以有效提取利用，在排入大气中导致热源浪费和热污染。根据余热载体温度、形式等的不同，余热利用方式千差万别。目前，电力行业常见的余热利用主要来自高温烟气的显热和生产过程中排放的可燃气，核电厂因其参数较低，多为中低温余热，余热回收较少。相对于高品位能源而言，低品位余热单位能量低，利用难度大。但从能源利用的格局来看，低品位余热将作为产能和用能的关键环节，对节能减排发挥重要作用。
[0006]电锅炉利用三相电极与Y形接线法将电能转化为热能。三相电极和零点电极在水中直接产生电流。由绝缘材料制作的保护盾安装在三相电极和零点电极之间，通过调节导电面积改变电锅炉功率。浸没式高压电极锅炉是一个高电阻绝缘体，对于管道系统，地板和锅炉框架来说，电极锅炉完全安放在绝缘体上，电极锅炉本体与外部管路通过绝缘件连接，控制一定范围内的炉水电导率，保证电极锅炉运行时的绝对安全。浸没式电极蒸汽锅炉的运行采用电极直接加热水的方式，主要通过3个环节实现：1)电极加热炉水：锅炉内筒里的三相电极浸在水中，三相电极通电后直接加热具有一定电导率的炉水，在电流的作用下，炉水被迅速加热，产生高品质的蒸汽；2)炉内水循环：锅炉外筒水流通过循环泵进入内筒，不断地给内筒补水；3)炉外给水：锅炉正常运行或在热备用状态时，要求保持内外筒总水量恒定，所以需要通过给水泵向锅炉外筒补充除氧水。
[0007]中国专利申请号201610115011.3公开了一种核电站高温气冷堆发电制氢制淡水三联产系统及其方法。该系统包括核电站氦气循环系统、过热器、蒸汽发生器、闪蒸器、蒸汽喷射器、海水淡化装置、固体氧化物电解槽等装置。系统中高温气冷堆的氦气首先通过氦气轮机进行发电，然后氦气轮机的部分排气余热用于蒸汽电解制氢，然后冷却器的低温余热冷却水用于耦合闪蒸和蒸汽喷射的蒸馏法海水淡化。该系统实现了核电站循环系统和蒸汽电解制氢工艺以及蒸馏法海水淡化工艺的耦合，但是系统采用氦气轮机的排气(温度为550
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650℃)加热制氢系统的蒸汽，过热器的蒸汽出口温度为520
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620℃，该温度低于固体氧化物电解水制氢所需的700℃高温环境，制氢效率较低。氦气轮机发电系统、蒸汽电解制氢系统以及海水淡化系统是相互耦合的，不能通过调节制氢系统的负荷来调节电功率，因此难以实现核电站的灵活性调峰。
[0008]中国申请号201710394058.2公开了一种电解水制氢与核电站灵活性调峰结合的系统。该系统包括电网调峰控制系统、送变电及供电系统、电解水制氢系统、氢气收集净化系统、冷却水余热回收系统和电解池高温蒸汽供应系统等。核电厂的主蒸汽通过电加热器过热为高温固体电解池提供蒸汽。该专利技术所采用的反应堆为常规的三代压水堆系统，通过电加热的方式进一步提高蒸汽温度，将高品质能源转变为低品质能源，严重降低了系统的能源利用效率。此外，从高温固体电解池出来的氢气和氧气所携带的热量没有进行回收利用。该专利技术系统实现了核电站的灵活性调峰，但没有按照能源的品质进行梯级利用。
[0009]综上所述，为了实现核电厂发电负荷的灵活性调配，需要开发一种新型的核电厂灵活性综合利用装置系统，可以通过能源储存和消纳手段，以储能方式和为用户末端供热、供水、供电实现三联供的消纳方式，用于解决新能源发电形式给核电带来的不稳定性和间歇性问题，实现核电向灵活性电源转型的目的，形成一套较为平衡的、全面的、高效的、灵活的核能综合利用装置系统。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种含有储能功能的核电厂灵活性综合利用装置系统，包括锅炉与斜温层储能罐系统以及海水淡化系统，所述锅炉与斜温层储能罐系统包括电极锅炉、斜温层储能罐与换热器。本技术所述核电厂灵活性综合利用装置系统可以将核电厂调峰负荷的电能进行转换，既可以采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有储能功能的核电厂灵活性综合利用装置系统，其特征在于，包括锅炉与斜温层储能罐系统以及海水淡化系统；所述锅炉与斜温层储能罐系统包括电极锅炉、斜温层储能罐与换热器，所述电极锅炉的出水口与所述换热器的热介质入口相连接，所述电极锅炉的进水口与所述换热器的热介质出口相连接，所述斜温层储能罐的上部进口与所述电极锅炉的出水口相连接，所述斜温层储能罐的下部进口与所述换热器的热介质出口相连接，所述斜温层储能罐的出口与所述换热器的热介质入口相连接；所述换热器的冷介质入口与热网回水相连接，所述换热器的冷介质出口与热网供水相连接；所述海水淡化系统包括依次连接的海水取水泵、海水淡化装置以及供水系统；核电厂分别为所述电极锅炉、所述海水取水泵以及所述海水淡化装置供电。2.根据权利要求1所述的含有储能功能的核电厂灵活性综合利用装置系统，其特征在于，还包括余热回收利用系统，所述余热回收利用系统包括热泵，所述热泵的第一冷介质入口与核电厂循环水进口相连接，所述热泵的第一冷介质出口与核电厂循环水出口相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴放，马元华，缪正强，卢长明，刘宪岭，兰昊，韩雨辰，李鹏，
申请(专利权)人：山东核电有限公司，
类型：新型
国别省市：