一种基于多级相变储热的核电余热梯级利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多级相变储热的核电余热梯级利用系统，包括一种多级相变储热装置及相关控制模块，对核电厂二回路系统多源多品味余热进行梯级综合利用；多级相变储热装置通过相变材料发生固液相变，伴随吸热和放热反应，对核电厂低压给水加热器疏水

【技术实现步骤摘要】
一种基于多级相变储热的核电余热梯级利用系统


[0001]本专利技术属于核电余热梯级利用
，具体涉及一种基于多级相变储热的核电余热梯级利用系统
。

技术介绍

[0002]核电站是一种利用核能进行发电的电站，在其运行过程中会释放出大量的余热
。
核电站凝汽器冷却热量约占反应堆所释放热量的
60
％，其冷却主要采用海水直流冷却方式，低温海水直接进入凝汽器，在其内部换热后排入大海，从而为凝汽器的末端冷却降温
。
除此之外，核电站余热还通过乏汽
、
疏水等携带
。
大量的余热排放严重影响核电机组的效率，并会对环境产生不利影响；而且，这部分余热的品味较低，难以回收利用
。
因此，余热的回收利用和治理是核电发展面临的一项难题
。
[0003]现有的核电余热利用方法中，通过热泵技术，回收核电机组的冷却余热，对园区进行供热和使用核电机组的冷却余热进行发电较为常见
。
现有技术利用手段单一，不能实现余热的梯级利用，余热利用效率低，对核电机组效率的提升有限，无法有效解决余热对环境的污染
。
针对现有技术不能将核电机组多源多品味余热利用的不足，研发一种能够将核电余热进行高效利用的方法及系统具有重要的应用价值
。
[0004]针对以上问题，本专利技术通过利用多级相变储热技术，提出了一种实现核电余热梯级利用的新方法，最大限度地回收核电机组二回路系统疏水
、
乏汽和温排水中所包含的不同品味的余热，在不影响机组安全
、
稳定运行的前提下，显著提高核电机组的效率和经济性，并有效降低核电机组中多源余热对环境的不利影响
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于多级相变储热的核电余热梯级利用系统，用于解决核电站余热梯级利用率低的技术问题
。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种基于多级相变储热的核电余热梯级利用系统，其特征在于，包括多级相变储热模块，多级相变储热模块具有储热和换热的功能，其第一级换热层与凝汽器相连，第二级换热层与汽轮机低压缸相连，第三级换热层与低压给水加热器相连，通过相变材料固液相变，伴随吸热和放热反应对汽轮机乏汽
、
低压给水加热器疏水和凝汽器温排水进行阶梯式储热，将余热储存在相变材料填充层中，利用其余热对园区生活用水进行加热
。
[0008]具体的，多级相变储热模块包括多个三层阶梯式换热器和控制模块
。
[0009]进一步的，三层阶梯式换热器由内至外依次包括相变材料填充层
、
缓冲层
、
保温层和三层阶梯式换热器外壁
。
[0010]进一步的，其特征在于，三层阶梯式换热器内设置有换热板，其换热工质分别为低压给水加热器疏水
、
汽轮机乏汽和凝汽器温排水，对园区生活用水进行加热
。
[0011]进一步的，换热板采用蛇形流道，换热工质和园区生活用水采用逆流布置，三层阶
梯式换热器换热板的工质分别为低压给水加热器疏水
、
汽轮机乏汽和凝汽器温排水，被加热的园区生活用水从三层阶梯式换热器的第一层流入，第三层流出，将三层阶梯式换热器的三层串联，通过换热工质和相变材料填充层对其进行加热，然后送回园区
。
[0012]进一步的，每个三层阶梯式换热器设置有多个换热板，换热工质
、
园区生活用水和相变材料两两相互接触
。
[0013]进一步的，多级相变储热模块可以根据核电产能进行实时调控，换热板内的园区生活用水既可以被换热工质和相变材料填充层同时加热，也可以仅通过相变材料填充层发生凝固伴随的放热反应进行阶梯式加热
。
[0014]具体的，控制系统用于调节园区生活用水温度，通过获取多级相变储热模块中园区生活用水出口温度与其设定值的偏差，经
PID
控制器计算后，调节阀门的开度控制进入三级阶梯式换热器中的园区生活用水流量
。
[0015]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0016]本专利技术一种基于多级相变储热的核电余热梯级利用系统，多级相变储热模块通过相变材料对核电机组汽轮机乏汽
、
低压给水加热器疏水和凝汽器温排水进行阶梯式储热，将余热储存在相变材料中，通过发生相变进行储热；采用多级相变储热，结构简单，安全可靠，能够将核电多源多品味余热充分利用且不影响机组正常运行
。
[0017]进一步的，采用三层阶梯式相变换热器可同时对乏汽
、
疏水和温排水进行余热回收，结构紧凑，安全可靠
。
[0018]进一步的，缓冲层用来抵消由于相变材料发生相变产生的挤压，保温层用来减少热量向外界的散失，提高余热梯级利用率
。
[0019]进一步的，换热板采用蛇形流道，增大换热面积，提高换热效率
。
[0020]进一步的，控制模块可以获取园区生活用水的温度偏差，经
PID
控制器计算后，调节阀门的开度控制进入多级相变储热模块中园区生活用水的流量
。
[0021]综上所述，本专利技术采用多级相变储热，结构简单，安全可靠，将核电多源多品味余热充分利用且不影响机组正常运行
。
[0022]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述
。
附图说明
[0023]图1为本专利技术系统示意图；
[0024]图2为本专利技术三层阶梯式换热器的纵剖图；
[0025]图3为本专利技术三层阶梯式换热器的细节图；
[0026]图4为本专利技术三层阶梯式换热器的换热板示意图；
[0027]图5为本专利技术三层阶梯式换热器的换热板结构示意图；
[0028]图6为本专利技术不同时刻三层阶梯式换热器温度折线图；
[0029]图7为本专利技术控制模块示意图
。
[0030]其中：
1.
汽轮机低压缸；
2.
发电机；
3.
负载；
4.
园区；
5.
多级相变储热模块；
6.
凝汽器；
7.
凝结水泵；
8.
低压给水加热器；
9.
控制器；
10.
控制阀；
11.
一级换热层；
12.
二级换热层；
13.
三级换热层；
14.
外壁；
15.
保温层；
16.
缓冲层；
17.
相变材料填充层；
18.
换热板
。
具体实施方式
[0031]下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于多级相变储热的核电余热梯级利用系统，其特征在于，包括多级相变储热模块
(5)
，对核电厂二回路系统多源多品味余热进行梯级综合利用；多级相变储热模块
(5)
具有储热和换热的功能，其第一级换热层
(11)
与凝汽器
(6)
相连，其第二级换热层
(12)
与汽轮机低压缸
(1)
相连，其第三级换热层
(13)
与低压给水加热器
(8)
相连；多级相变储热模块
(5)
通过相变材料的固液相变，伴随吸热和放热反应，对低压给水加热器疏水
、
汽轮机乏汽和凝汽器温排水进行阶梯式储热，将余热储存在相变材料中，并对园区
(4)
生活用水进行加热
。2.
根据权利要求1所述的基于多级相变储热的核电余热梯级利用系统，其特征在于，多级相变储热模块
(5)
包括多个三层阶梯式换热器和相应的控制模块
。3.
根据权利要求2所述的基于多级相变储热的核电余热梯级利用系统，其特征在于，三层阶梯式换热器由内至外依次包括相变材料填充层
(17)、
缓冲层
(16)、
保温层
(15)
和三层阶梯式换热器外壁
(14)。4.
根据权利要求2所述的基于多级相变储热的核电余热梯级利用系统，其特征在于，三层阶梯式换热器内设置有换热板
(18)
，三层阶梯式换热器的换热工质分别为低压给水加热器疏水
、
汽轮机乏汽和凝汽器温排水，对换热板
(18)
另一侧园区
(4)
生活用水进行加热
。5.
根据权利要求3所述的基于多级相变储热的核电余热梯级利用系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏飞，周科翔，任秦龙，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：