一种与船体共形的大流量循环水系统技术方案

本发明专利技术公开了一种与船体共形的大流量循环水系统，其包括取水管隧、连接管道、海水滤器、大功率循环水泵、循环水管系、汽轮发电机组冷凝器；取水管隧采用3m

【技术实现步骤摘要】
一种与船体共形的大流量循环水系统


[0001]本专利技术涉及一种循环水系统，具体涉及一种与船体共形的大流量循环水系统。

技术介绍

[0002]对于核动力船舶而言，目前采用压水堆作为反应堆，使用轻水作为传热介质，高温高压水在反应堆压力容器中流动，将核燃料裂变产生的热量导出至蒸汽发生器中，在蒸汽发生器中，将热量传导到蒸发器二次侧给水并产生蒸汽，蒸汽驱动汽轮机转动做功后，在冷凝器中冷凝变为欠饱和度水。整个过程中需要大量的海水作为最终冷源，因此需要设计一个满足流量要求的循环水系统。
[0003]一般的汽轮发电机组主要由汽轮机、发电机、冷凝器及汽轮机与发电机之间的喉部等组成。根据热力学定律，降低汽轮机背压可以增加汽轮机可利用能量并提高出力。汽轮机背压由凝汽器换热面积、冷却水温度和冷却水流量等共同决定。在冷却水入口温度确定的前提下，要降低汽轮机背压必须增加冷却水流量以减小冷却水温升，或增加凝汽器面积以降低凝汽器端差，这两种方法将导致循环水泵功耗增加或者凝汽器面积加大，这必将导致运行费用高、建设成本高、设备体积庞大等影响。
[0004]另外，降低汽轮机背压将导致排汽容积流量增加。为使机组在各工况运行时排汽环形速度在合理范围内，减小排汽损失的同时避免末级叶片产生附加激振力，这就需要采用更长的低压末级叶片或者增加排汽缸个数，这将导致低压缸和凝汽器总体积增大，增加布置难度。因此，背压不是越低越好，需要综合考虑经济性和船舶适装性。
[0005]针对某海洋核动力浮动平台项目，配置了电功率为百兆瓦级的汽轮发电机组，考虑平台总体对汽轮发电机组的尺寸、重量限制等，为尽可能的提升汽轮发电机组的热力循环效率，最后核算得到冷凝器喉部压力为6kPa，所需冷凝器循环水流量约30000t/h。考虑到循环水泵的能耗等影响因素，计算得到的循环水管道内径为3m。
[0006]目前，直径为3m的海水管道，在船舶上的安装固定、布放位置以及重量等，均会对船舶平台总体带来较大的影响——可能造成船舶超重，或提高系统运维费用、或降低系统乃至船舶的生命力。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种与船体共形的大流量循环水系统，该系统采用直径为3m的海水管道与船体共形的方式，在满足所需循环水流量的同时，降低了制造费用和系统运维费用，及安装难度，有效解决了船舶总体空间、重量的限制以及大管径海水管道在船上固定安装、位置布放等问题，满足了低流速、大流量、低压降的循环水管路布置要求。
[0008]本专利技术所采用的技术方案是：
[0009]一种与船体共形的大流量循环水系统，其包括取水管隧、连接管道、海水滤器、大功率循环水泵、循环水管、汽轮发电机组冷凝器；
[0010]所述取水管隧采用3m
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3m的方管，安设在船体上，与船体共形，其具有高位取水口
和低位取水口，其中高位取水口位于舷侧，低位取水口位于船底；在高位取水口和低位取水口处均设有海生物防治装置；取水管隧上设上开口和下开口，且上开口置于下开口上；
[0011]所述连接管道有两根，每根连接管道上均设有海水滤器；两根连接管道的一端分别与取水管隧上的上开口和下开口连接，另一端分别与一个大功率循环水泵连接，2个大功率循环水泵分别通过循环水管与汽轮发电机组冷凝器连接；汽轮发电机组冷凝器通过循环水管将水排入大海中。
[0012]按上述方案，所述取水管隧内设有高位阻挡板、低位阻挡板，高位阻挡板安设在取水管隧的顶部，低位阻挡板安设在取水管隧的底部；高位阻挡板、低位阻挡板间隔设置，有助于泥沙沉积。
[0013]按上述方案，所述高位阻挡板、低位阻挡板为可拆卸高位阻挡板、可拆卸低位阻挡板。
[0014]按上述方案，所述取水管隧为双层方管，内外方管之间，设置有加强筋，保证取水管隧在表压为0.2MPa的压力下不产生变形。
[0015]按上述方案，所述取水管隧上涂刷有防污涂料，在取水管隧内设有锌块；在取水管隧的高位取水口和低位取水口处加装有铜阳极。
[0016]按上述方案，所述海生物防治装置包括海生物过滤网，防止海生物在取水管隧内部的附着、堆积及生长。
[0017]按上述方案，在连接管道的入口处设有细孔径过滤网，进一步保证进入设备过流部件的水质，确保设备运行不受影响。
[0018]按上述方案，所述连接管道为直径为1.4m的管路。
[0019]按上述方案，所述取水管隧、连接管道、循环水管采用钛合金、铜或耐腐蚀不锈钢材制成。
[0020]按上述方案，循环水管与汽轮发电机组冷凝器在船内底中后部形成一个Z型走向，且靠近船底布置。
[0021]海水经海生物防治装置进入方形取水管隧后进入连接管道，并经过大功率循环水泵的加压，进入汽轮发电机组冷凝器内管束。在汽轮发电机组冷凝器内，设置有大量直径为10mm左右的细换热管，以增加冷凝器的换热面积。海水经过流量分配，流过管侧，经过汽轮机做功后的乏汽掠过管束，与管束内室温条件下的循环水发生热量交换。受热后的海水，在管束末端，重新汇聚后进入循环管道，回流进海洋。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023]通过设置3m
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3m的方管与船体共形，可提高汽轮发电机组的热电转换效率，降低汽轮机喉部背压，达到在相应背压要求下，冷凝器尺寸、重量控制在船总体要求的范围内时对大流量循环水的要求；
[0024]针对系泊、航行工况下海底深度不同，设计了舷侧高位、船底低位两个取水口，在浅水区使用低位取水口取水，保证循环水流量的要求，在高位采用高位取水口，保障不同航行区域的取水能力和取水质量；
[0025]在高位取水口和低位取水口处均设有海生物防治装置，防止海生物在取水口、取水管隧上的附着、堆积等问题，有效解决海生物堆积、附着造成的管道堵塞、金属腐蚀等问题；
[0026]在取水管隧内设置高位阻挡板、低位阻挡板，以助于水中夹杂的微细泥沙在取水管隧内沉积，且高位阻挡板、低位阻挡板可作为方形取水管隧的加强筋，增加方形取水管隧的结构强度；
[0027]在连接管道上设有海水滤器、以保证水在经过方形取水管隧后仍夹带的微量小型海生物、泥沙等，在过滤器中过滤，防止了大流量吸取海水所带来的泥沙在管路内的堆积、对设备过流部件的损坏等；充分保证经过循环水泵、汽轮发电机组冷凝器等过流部件设备对水质的要求；
[0028]为防止海水对管路的腐蚀，可以首选钛合金作为方形取水管隧、连接管道、循环管路及设备过流部件的材料，可有效防止海水对管路、设备过流部件的腐蚀；考虑到船舶建造经济性等指标，也可以采用铜、耐腐蚀不锈钢材等作为方形取水管隧、连接管道、循环管路及设备过流部件的材料，充分采用物理防腐蚀(如涂防腐漆)、化学防腐蚀(如加锌块等)等手段相结合的方法，保证管路在船舶设计寿命中，均具有较好的性能；
[0029]将取水管隧设计为双层结构，在内外方管之间，设置间距小的加强筋，以保证方形取水管隧在表压为0.2MPa的压力下不产生变形；
[0030]利用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种与船体共形的大流量循环水系统，其特征在于：包括取水管隧、连接管道、海水滤器、大功率循环水泵、循环水管、汽轮发电机组冷凝器；所述取水管隧采用3m
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3m的方管，安设在船体上，与船体共形，其具有高位取水口和低位取水口，其中高位取水口位于舷侧，低位取水口位于船底；在高位取水口和低位取水口处均设有海生物防治装置；取水管隧上设上开口和下开口，且上开口置于下开口上；所述连接管道有两根，每根连接管道上均设有海水滤器；两根连接管道的一端分别与取水管隧上的上开口和下开口连接，另一端分别与一个大功率循环水泵连接，2个大功率循环水泵分别通过循环水管与汽轮发电机组冷凝器连接；循环水走汽轮发电机组冷凝器的管侧，冷却汽轮发电机组做功后的乏汽，通过循环水管将水排入大海中。2.根据权利要求1所述的与船体共形的大流量循环水系统，其特征在于：所述取水管隧内设有高位阻挡板、低位阻挡板；高位阻挡板安设在取水管隧的顶部，低位阻挡板安...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜为安，王佳林，刘成洋，张翼，林韩清，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：