核電站結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)的電水聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域和海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種核電站結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)的電水聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)未來(lái)有可能同時(shí)面臨能源危機(jī)和淡水危機(jī)。核電作為一種清潔能源，對(duì)于滿足電力需求、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染都具有重要意義，在國(guó)家相關(guān)政策下，目前我國(guó)的核電事業(yè)得到了蓬勃發(fā)展。從安全性出發(fā)，核電站的新蒸汽只能采用較低參數(shù)的飽和蒸汽，因此核電站的循環(huán)效率大約只有30%左右，遠(yuǎn)低于火電廠的循環(huán)效率?，F(xiàn)代核電站汽輪機(jī)組都采用再熱循環(huán)以提高安全性和經(jīng)濟(jì)性，由于核電站高壓缸的排汽濕度較大，故在高低壓缸之間設(shè)置汽水分離器和再熱器，高壓缸排汽首先進(jìn)行汽水分離，然后進(jìn)行再加熱。再熱方法有煙氣再熱和蒸汽再熱兩類，核電站從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，只能采用蒸汽再熱的方法。核電站利用新蒸汽或抽汽作為熱源來(lái)加熱再熱蒸汽，與火電廠采用煙氣再熱的方法相比，再熱后蒸汽溫度較低，比再熱用的熱源溫度還要低15?40°C，因此核電站再熱循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性提高較少，僅約為2%?3%，與煙氣再熱提高熱經(jīng)濟(jì)性6%?8%相比差距甚大。海水淡化是解決淡水危機(jī)的重要途徑之一，由于海水淡化是能源密集型產(chǎn)業(yè)，用化石能源提供海水淡化動(dòng)力不符合可持續(xù)發(fā)展的要求，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、無(wú)污染、同時(shí)解決能源和水資源短缺問(wèn)題的最好方法是核能發(fā)電系統(tǒng)和海水淡化系統(tǒng)一體化。目前核電站海水淡化工程都是采用汽輪機(jī)抽汽或較高溫度的排汽作為海水淡化設(shè)備的熱源，這樣必然引起抽汽的做功不足或新蒸汽的整機(jī)焓降減小，由此造成核電站的熱經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步降低。綜合上述分析，如何進(jìn)一步提高核電站的熱經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)避免投建海水淡化工程對(duì)核電站的熱經(jīng)濟(jì)性造成影響，關(guān)鍵在于進(jìn)行熱源的重新選擇，若采用合適的外加熱源替代核電站自身的蒸汽用汽，則有利于解決上述的難題。高溫的濕燃?xì)馐潜容^理想的外加熱源，不僅可以用來(lái)提高核電站的再熱蒸汽溫度，同時(shí)具有較大的熱流量和傳熱系數(shù)，也適合作為海水淡化的熱源。如何獲得高溫的濕燃?xì)?，可以考慮將新型燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)、核電站朗肯循環(huán)和海水淡化三者耦合起來(lái)，由核電站為燃?xì)廨啓C(jī)提供適合參數(shù)的注入蒸汽，再將燃?xì)廨啓C(jī)的高溫濕排氣進(jìn)行梯級(jí)利用，作為核電站的再熱熱源和海水淡化工程的加熱熱源，不僅可以有效地提高核電站的熱經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也提高燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的熱效率，并最終提高電水聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的整體效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種核電站熱經(jīng)濟(jì)性好、燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)效率高、可提供電力和淡水的核電站結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)的電水聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種將新型燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)、核電站朗肯循環(huán)、海水淡化三者耦合起來(lái)，具有高度集成化和顯著經(jīng)濟(jì)效益的核電站結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)的電水聯(lián)產(chǎn)方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)下述的技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明是一種核電站結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)的電水聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，它包括核電站二回路系統(tǒng)、燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組、濕燃?xì)庠贌崞鳌⒑Ｋb置、氣水分離器、排水冷卻器、壓縮機(jī)、回注蒸汽管道、濕燃?xì)夤艿?、原海水管道。所述的核電站二回路系統(tǒng)由核島、高壓缸、低壓缸、凝汽器、給水栗及多條管道組成并形成一個(gè)工質(zhì)循環(huán)回路，高壓缸和低壓缸之間由再熱蒸汽管道進(jìn)行連接，凝汽器、給水栗、核島之間由給水管道進(jìn)行連接;所述的燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組由壓氣機(jī)、燃燒室、燃?xì)廨啓C(jī)及多條管道連接而成，壓氣機(jī)設(shè)有空氣進(jìn)口，燃燒室設(shè)有蒸汽注入口和燃料注入口，燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)有排氣口并與濕燃?xì)夤艿肋B接;所述的濕燃?xì)夤艿酪来闻c燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組的燃?xì)廨啓C(jī)、濕燃?xì)庠贌崞?、海水淡化裝置、氣水分離器相連接;所述的濕燃?xì)庠贌崞鞑贾迷诤穗娬径芈废到y(tǒng)的再熱蒸汽管道上，濕燃?xì)庠贌崞鞯墓艹膛c再熱蒸汽管道相連接，濕燃?xì)庠贌崞鞯臍こ踢M(jìn)口通過(guò)濕燃?xì)夤艿琅c燃?xì)廨啓C(jī)的排氣口連接;所述的海水淡化裝置為低溫多效蒸發(fā)裝置，該海水淡化裝置首效裝置設(shè)有熱源管道進(jìn)口、熱源管道出口，各效裝置設(shè)有海水進(jìn)口，除首效外各效裝置設(shè)有淡水出口，末效裝置設(shè)有排污水出口、二次蒸汽出口，熱源管道進(jìn)口通過(guò)濕燃?xì)夤艿琅c濕燃?xì)庠贌崞鞯臍こ坛隹谶B接，各效淡水出口和末效排污水出口通過(guò)管道與外界連通，末效二次蒸汽出口通過(guò)管道與核電站二回路系統(tǒng)的凝汽器殼側(cè)相連通;所述的氣水分離器的進(jìn)口通過(guò)濕燃?xì)夤艿琅c海水淡化裝置的熱源管道出口連接，氣水分離器的頂部設(shè)有排氣口，底部設(shè)有排水口 ；所述的排水冷卻器布置在核電站二回路系統(tǒng)的給水管道上，排水冷卻器的管程與給水管道相連接，排水冷卻器的殼程進(jìn)口與汽水分離器的排水口通過(guò)管道連接，排水冷卻器的殼程出口與外界連通;所述的壓縮機(jī)布置在回注蒸汽管道上;所述的回注蒸汽管道的一端與處于濕燃?xì)庠贌崞骱偷蛪焊字g的再熱蒸汽管道相連接，另一端與燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組的燃燒室的蒸汽注入口相連接，回注蒸汽管道在壓縮機(jī)的前端管道上設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥;所述的原海水管道螺旋或曲折穿過(guò)核電站二回路系統(tǒng)的凝汽器后與海水淡化裝置各效裝置的海水進(jìn)口相連接。
[0006]所述的燃?xì)廨啓C(jī)的排氣溫度在400?600°C之間；所述的濕燃?xì)庠贌崞鞯乃魵獬隹跍囟仍?50?550°C之間，濕燃?xì)庠贌崞鞯臐袢細(xì)獬隹跍囟仍?00?250°C之間；所述的海水淡化裝置的熱源管道出口溫度在80?100°C之間。
[0007]本發(fā)明通過(guò)了一種核電站結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)的電水聯(lián)產(chǎn)方法，它包括以下幾個(gè)過(guò)程:
1)在核電站二回路系統(tǒng)中，從高壓缸中排出較大濕度的排汽，該排汽經(jīng)過(guò)濕燃?xì)庠贌崞髦匦卤患訜?，排汽中的小水滴吸熱蒸發(fā)重新變成蒸汽，排汽濕度降為零變?yōu)楦娠柡驼羝⑦M(jìn)一步吸熱形成過(guò)熱蒸汽;大部分過(guò)熱蒸汽進(jìn)入低壓缸做功發(fā)電，小部分過(guò)熱蒸汽流經(jīng)回注蒸汽管道被壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組的燃燒室；
2)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組的燃燒室內(nèi)天然氣燃燒形成的煙氣與注入的水蒸汽混合形成濕燃?xì)?，濕燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)做功發(fā)電后排出并進(jìn)入濕燃?xì)夤艿?，濕燃?xì)馀艢庖来谓?jīng)過(guò)濕燃?xì)庠贌崞鞯臍こ毯秃Ｋb置的熱源管道進(jìn)行放熱，濕燃?xì)馀艢庵械拇蟛糠炙魵獍l(fā)生冷凝，最后濕燃?xì)馀艢膺M(jìn)入氣水分離器進(jìn)行分離，煙氣從氣水分離器頂部排出，凝結(jié)水從氣水分離器底部排出，該凝結(jié)水通過(guò)排水冷卻器進(jìn)一步放熱后進(jìn)行回收，核電站二回路系統(tǒng)的凝結(jié)水經(jīng)過(guò)排水冷卻器吸熱后溫度升高；
3)原海水經(jīng)過(guò)核電站二回路系統(tǒng)的凝汽器吸熱后變成預(yù)熱海水，再進(jìn)入海水淡化裝置發(fā)生蒸發(fā)冷凝過(guò)程形成淡水產(chǎn)品輸出，海水淡化裝置的末效二次蒸汽進(jìn)入核電站二回路系統(tǒng)的凝汽器發(fā)生冷凝直接作為核電站的化學(xué)補(bǔ)充水。
[0008]采用上述方案后，本發(fā)明具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
I)核電站經(jīng)濟(jì)性提高。本發(fā)明采用燃?xì)廨啓C(jī)的濕排氣加熱核電站的再熱蒸汽，使再熱蒸汽溫度高達(dá)350?550°C，遠(yuǎn)高于目前再熱方法的蒸汽溫度極限值250°C，因此核電站的循環(huán)熱效率大幅度提高。
[0009]2)從核電站引出一股再熱后過(guò)熱蒸汽回注到燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室內(nèi)，降低了
燃燒污染物NOx的排放，同時(shí)增加了工質(zhì)的質(zhì)量流量，提高了燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功和效率。
[0010]3)燃?xì)廨啓C(jī)排出的濕燃?xì)馐紫纫来谓?jīng)過(guò)再熱器、海水淡化裝置進(jìn)行熱量回收，與兩者溫度匹配，符合按質(zhì)用能、梯級(jí)利用的原則，然后依次經(jīng)過(guò)氣水分離器和排水冷卻器對(duì)濕燃?xì)饫淠蟮牡坝酂徇M(jìn)行回收，因此濕燃?xì)獾臒崂寐屎芨撸沟萌細(xì)廨啓C(jī)循環(huán)效率很高。
[0011]4)本發(fā)明利用濕燃?xì)庠贌崞魅〈鷤鹘y(tǒng)的汽水分離再熱器，不僅再熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且不涉及疏水收集方式，簡(jiǎn)化了核電站的熱力系統(tǒng)。
[0012]5)海水淡化裝置利用濕燃?xì)庾鳛闊嵩?，不需要核電站額外提供蒸汽，不會(huì)影響核電站的熱經(jīng)濟(jì)性;基于蒸餾法淡水品質(zhì)高，故海水淡化裝置不設(shè)置冷凝器，而是將末級(jí)二次蒸汽直接引入核電站的凝汽器進(jìn)行冷凝回收作為核電站的補(bǔ)充水，另外濕燃?xì)饫淠蟮牡?jīng)處理后也可作為核電站的補(bǔ)充水。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]
一、裝置
本發(fā)明是一種核電站結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)的電水聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，它包括核電站二回路系統(tǒng)10、燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組1、濕燃?xì)庠贌崞?、海水淡化裝置3、氣水分離器4、排水冷卻器5、壓縮機(jī)6、回注蒸汽管道7、濕燃?xì)夤艿?、原海水管道9。
[0015]所述的核電站二回路系統(tǒng)10由核島101、高壓缸102、低壓缸103、凝汽器104、給水栗105及多條管道組成并形成一個(gè)工質(zhì)循環(huán)回路，高壓缸102和低壓缸103之間由再熱蒸汽管道106進(jìn)行連接，凝汽器104、給水栗105、核島1I之間由給水管道107進(jìn)行連接;所述的燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組I由壓