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电厂余热利用系统的制作方法

2023-02-20 10:38:35 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及核电技术领域,特别是涉及一种电厂余热利用系统。


背景技术:

2.现有的核电厂均为滨海电厂,滨海电厂约35-67%的余热由于温度高,难以利用而直接排入环境中,需要采用海水直流冷却方式,使余热通过温排水的形式排入大海。但是温排水的热量大,温升低,将温排水直接排入大海,不仅浪费了大量的电厂的余热,还影响了局部海域的水温,对海洋环境造成的影响。


技术实现要素:

3.基于此,有必要针对电厂余热有效利用的问题,提供一种电厂余热利用系统。
4.一种电厂余热利用系统,包括毛细蒸腾组件、换热箱、换热组件以及供热管路,所述毛细蒸腾组件包括用于阻隔溶液且供蒸汽通过的防水透气层,所述毛细蒸腾组件设置于所述换热箱内,所述防水透气层将所述换热箱分隔为第一腔室和第二腔室,所述第一腔室位于所述第二腔室的下方,所述第一腔室内设置有温度低于温排水的第一换热液,所述第一换热液用于与所述温排水进行热交换并产生第一蒸汽,所述第二腔室内设置有用于吸收所述第一蒸汽的热量的第二换热液,所述换热组件与所述第二腔室连通,所述换热组件用于蒸发所述第二换热液以产生第二蒸汽,所述供热管路用于输送市政用水,所述供热管路穿设于所述第二腔室,以与所述第二换热液进行热交换,所述供热管路还配置为与所述第二蒸汽进行热交换。
5.在其中一个实施例中,所述电厂余热利用系统还包括穿设于所述第一腔室的温排水管,所述温排水管用于排放所述温排水。
6.在其中一个实施例中,所述毛细蒸腾组件还包括连接于所述防水透气层的毛细层,所述毛细层设置于所述防水透气层的下方,所述温排水管穿设于所述毛细层,所述毛细层设置有供所述第一换热液流动的毛细通道。
7.在其中一个实施例中,所述温排水管的外周面设置有蒸汽流道。
8.在其中一个实施例中,所述蒸汽流道沿所述温排水管的轴向延伸,所述蒸汽流道设置多个,且多个所述蒸汽流道沿所述温排水管的周向分布。
9.在其中一个实施例中,所述电厂余热利用系统还包括与所述换热组件连通的升温箱,所述升温箱用于聚集所述第二蒸汽,所述供热管路穿设于所述升温箱。
10.在其中一个实施例中,所述供热管路在所述第二腔室和/或所述升温箱内呈弯曲布置。
11.在其中一个实施例中,所述换热组件包括箱体和设置于所述箱体内的换热管,所述换热管用于与汽轮机的蒸汽出口连通。
12.在其中一个实施例中,所述换热组件还包括进液管和排液管,所述进液管和所述排液管均与所述箱体和所述第二腔室连通,所述第二腔室内的第二换热液通过所述进液管
进入所述箱体内与所述换热管进行热交换。
13.在其中一个实施例中,所述电厂余热利用系统还包括换热液源和换热液进水管,所述换热液进水管一端与所述换热液源连通,另一端与所述第一腔室连通。
14.本发明的有益效果:
15.上述电厂余热利用系统,通过在换热箱内设置毛细蒸腾组件,毛细蒸腾组件的防水透气层将换热箱分隔为第一腔室和第二腔室,从而分隔了第一换热液和第二换热液,防止第一换热液和第二换热液混合。第一腔室位于第二腔室的下方,在第一腔室内设置温度低于温排水的第一换热液,第一换热液用于与温排水进行热交换并产生第一蒸汽,从而降低了温排水的温度,将降温后的温排水排放至海洋时,减少了温排水对海洋环境的影响。在第二腔室内设置第二换热液,第一蒸汽通过防水透气层从第一腔室进入第二腔室,且第一蒸汽的热量被第二换热液吸收。将换热组件与第二腔室连通,第二换热液和换热组件进行热交换,通过换热组件蒸发第二换热液从而产生第二蒸汽,供热管路用于输送市政用水,将供热管路穿设于第二腔室与第二换热液进行热交换,提高供热管路内市政用水的温度,供热管路还被配置为与第二蒸汽进行热交换,进一步提高了供热管路内市政用水的温度。本发明提供的电场余热利用系统,不仅降低了温排水的温度,局部海域的水温,对海洋环境造成的影响。而且温排水和第一换热液进行热交换产生的第一蒸汽通过防水透气层进入第二腔室,提高了第二换热液的温度,当供热管路穿设于第二腔室时,第二换热液与供热管路进行了热交换,提高了供热管路的温度,并且通过换热组件产生第二蒸汽,使第二蒸汽与供热管路进行热交换,进一步提高了供热管路的温度。
附图说明
16.图1为本发明实施例提供的核电厂热量流程图;
17.图2为本发明实施例提供的电厂余热利用系统的结构示意图;
18.图3为本发明实施例提供的毛细蒸腾组件的结构示意图;
19.图4为本发明实施例提供的在毛细层内设置温排水管的结构示意图。
20.图中:
21.100、毛细蒸腾组件;110、防水透气层;120、毛细层;
22.200、换热箱;210、第一腔室;220、第二腔室;
23.300、换热组件;310、箱体;320、换热管;330、进液管;340、排液管;
24.400、供热管路;
25.500、温排水管;510、蒸汽流道;
26.600、升温箱。
具体实施方式
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
28.在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
29.此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
30.在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
33.如图1所示,相关技术中,核电厂中热量的转移的具体流程如下:反应堆产生热量,通过主泵驱动的一回路,将热量带到蒸汽发生器(简称sg),蒸汽发生器将二回路给水加热为饱和蒸汽,蒸汽通过主汽阀进入汽轮机做功,汽轮机带动发电机产生电能。做完功的乏汽进入凝汽器,循泵驱动的循环水(海水)将乏汽凝结为水,其中凝汽器和循泵连接形成一个循环水系统,这样乏汽的潜热传递进循环水系统,由其带进外海。凝结水通过给水泵、加热器后进入蒸汽发生器,形成完整的汽水循环。
34.循泵驱动海水进入凝汽器冷却乏汽,用于冷却的海水温度变高(温排水)后排入大海,但是温排水的热量大,温升低,将温排水直接排入大海,不仅浪费了大量的电厂的余热,还影响了局部海域的水温,对海洋环境造成的影响。
35.为此,本实施例提供了一种电厂余热利用系统,如图2和图3所示,电厂余热利用系统包括毛细蒸腾组件100、换热箱200、换热箱200以及供热管路400,毛细蒸腾组件100包括防水透气层110,防水透气层110用于阻隔溶液且供蒸汽通过;毛细蒸腾组件100设置于换热箱200内,防水透气层110将换热箱200分隔为第一腔室210和第二腔室220,第一腔室210位于第二腔室220的下方,第一腔室210内设置有温度低于温排水的第一换热液,第一换热液用于与温排水进行热交换并产生第一蒸汽,第二腔室220内设置有用于吸收第一蒸汽的热量的第二换热液;换热组件300与第二腔室220连通,换热组件300用于蒸发第二换热液以产
生第二蒸汽;供热管路400用于输送市政用水,供热管路400穿设于第二腔室220,以与第二换热液进行热交换,供热管路400还配置为与第二蒸汽进行热交换。
36.上述电厂余热利用系统,通过在换热箱200内设置毛细蒸腾组件100,毛细蒸腾组件100的防水透气层110将换热箱200分隔为第一腔室210和第二腔室220,从而分隔了第一换热液和第二换热液,防止第一换热液和第二换热液混合。第一腔室210位于第二腔室220的下方,在第一腔室210内设置温度低于温排水的第一换热液,第一换热液用于与温排水进行热交换并产生第一蒸汽,从而降低了温排水的温度,将降温后的温排水排放至海洋时,减少了温排水对海洋环境的影响。在第二腔室220内设置第二换热液,第一蒸汽通过防水透气层110从第一腔室210进入第二腔室220,且第一蒸汽的热量被第二换热液吸收。将换热组件300与第二腔室220连通,第二换热液和换热组件300进行热交换,通过换热组件300蒸发第二换热液从而产生第二蒸汽,供热管路400用于输送市政用水,将供热管路400穿设于第二腔室220与第二换热液进行热交换,提高供热管路400内市政用水的温度,供热管路400还被配置为与第二蒸汽进行热交换,进一步提高了供热管路400内市政用水的温度。本发明提供的电场余热利用系统,不仅降低了温排水的温度,局部海域的水温,对海洋环境造成的影响。而且温排水和第一换热液进行热交换产生的第一蒸汽通过防水透气层110进入第二腔室220,提高了第二换热液的温度,当供热管路400穿设于第二腔室220时,第二换热液与供热管路400进行了热交换,提高了供热管路400的温度,并且通过换热组件300产生第二蒸汽,使第二蒸汽与供热管路400进行热交换,进一步提高了供热管路400的温度。
37.在一些实施例中,第一换热液为海水,第二换热液为溴化锂水溶液(简称libr溶液),溴化锂水溶液是一种高效水蒸气吸收剂和空气湿度调节剂,其常在工业中用于吸收式制冷剂。通过防水透气层110阻隔海水和溴化锂水溶液,海水(第一换热液)的温度低于温排水,海水与温排水进行热交换产生第一蒸汽,第一蒸汽通过防水透气层110从第一腔室210进入第二腔室220,第二腔室220内的溴化锂水溶液(第二换热液)吸收第一蒸汽的热量,提高了溴化锂水溶液的温度,供热管路400被配置为穿过第二腔室220,从而提高了供热管路400内市政用水的温度。换热组件300蒸发溴化锂水溶液,从而产生第二蒸汽。供热管路400被配置为与第二蒸汽进行热交换,进一步提高供热管路400内市政用水的温度。在另一些实施例中,第二换热液为cacl2。
38.在一些实施例中,电厂余热利用系统还包括换热液源和换热液进水管,换热液进水管一端与换热液源连通,另一端与第一腔室210连通。换热液源内储存有第一换热液,通过换热液进水管运输第一换热液,将第一换热液从换热液源处运输至第一腔室210。
39.在一些实施例中,电厂余热利用系统还包括换还包括与第一腔室210连通的换热液排水管,换热液排水管用于排出第一腔室210内的第一换热液。
40.在一些实施例中,如图2至图4所示,电厂余热利用系统还包括穿设于第一腔室210的温排水管500,温排水管500用于排放温排水。通过设置温排水管500排放温排水,将温排水管500穿过第一腔室210,使温排水管500与第一换热液进行热交换。
41.进一步地,如图4所示,温排水管500的外周面可以设置有蒸汽流道510。在温排水管500的外周面设置蒸汽流道510,不仅增大了温排水管500与第一换热液的接触面积,而且第一蒸汽能够通过蒸汽流道510流出,蒸汽流道510对第一蒸汽的流向起到导向作用。
42.具体地,如图4所示,蒸汽流道510可以沿温排水管500的轴向延伸,蒸汽流道510设
置多个,且多个蒸汽流道510沿温排水管500的周向分布。设置多个蒸汽流道510,进一步增大温排水管500与第一换热液的接触面积,而且将多个蒸汽流道510沿温排水管500的周向分布,对第一蒸汽的流向起到导向作用。
43.在一些实施例中,如图3和图4所示,毛细蒸腾组件100还包括连接于防水透气层110的毛细层120,毛细层120设置于防水透气层110的下方,温排水管500穿设于毛细层120,毛细层120设置有供第一换热液流动的毛细通道。沿竖直方向,将毛细层120设置于防水透气层110的下方且连接于防水透气层110,将温排水管500穿设于毛细层120,毛细层120设置有毛细通道,通过毛细通道的毛细力将第一换热液吸附至温排水管500的外壁,使第一换热液与温排水管500内的温排水进行热交换。
44.具体地,防水透气层110可以为ptfe膜,ptfe膜能阻隔溶液仅供蒸汽透过,毛细层120采用烧结多孔芯材料制成,毛细层能够产生吸附力吸附第一换热液。
45.在其他实施例中,防水透气层110可以采用其余材料制成,只要能阻隔溶液供蒸汽透过即可,毛细层120可以采用陶瓷材料制成,只要能产生吸附力吸附第一换热液即可。
46.在一些实施例中,请返回参照图2,所电厂余热利用系统还包括与换热组件300连通的升温箱600,升温箱600用于聚集第二蒸汽,供热管路400穿设于升温箱600。设置升温箱600与换热组件300连通,换热组件300用于蒸发吸收了第一蒸汽的热量的第二换热液,从而产生第二蒸汽,第二蒸汽流入升温箱600内进行聚集储存,将供热管路400穿设于升温箱600,使第二蒸汽与供热管路400进行热交换。
47.在一些实施例中,如图1所示,供热管路400在第二腔室220内呈弯曲布置,增大了供热管路400与第二腔室220内第二换热液的接触面积,提高了供热管路400的加热效果。在一些实施例中,供热管路400在升温箱600内呈弯曲布置,增大了供热管路400与升温箱600内第二蒸汽的接触面积,提高了供热管路400的加热效果。在一些实施例中,供热管路400在第二腔室220和升温箱600内均呈弯曲布置,增大了供热管路400与第二换热液、第二蒸汽的接触面积,提高供热管路400的加热效果。可以理解的是,供热管路400在第二腔室220和升温箱600内的布置方式可以相同也可以不同。
48.在一些实施例中,如图1所示,换热组件300包括箱体310和设置于箱体310内的换热管320,换热管320用于与汽轮机的蒸汽出口连通。将换热管320与汽轮机的蒸汽出口连通,汽轮机的产生的蒸汽流入至换热管320内,汽轮机的产生的蒸汽温度高于第二换热液的温度,提高了箱体310内的温度,汽轮机的产生的蒸汽与第二换热液进行热交换,使第二换热液内的水分蒸发产生第二蒸汽。可以理解的是,汽轮机的产生的蒸汽为高温蒸汽,其温度高于第二换热液的温度,即高于吸收第一蒸汽的热量的第二换热液的温度。
49.在一些实施例中,如图1所示,换热组件300还包括进液管330和排液管340,进液管330和排液管340均与箱体310和第二腔室220连通,第二腔室220内的第二换热液通过进液管330进入箱体310内与换热管320进行热交换。第二腔室220内的第二换热液通过进液管330进入箱体310,并与换热管320内的蒸汽进行热交换,从而使第二换热液内的水分蒸发产生第二蒸汽,增大了箱体310内的第二换热液的浓度,浓缩后的第二换热液再通过排液管340流回至第二腔室220。
50.在一些实施例中,换热组件300还包括运输泵,运输泵用于将第二腔室220内的第二换热液泵入至换热组件300的箱体310内。
51.本发明实施例提供的电场余热利用系统,通过毛细蒸腾组件100的防水透气层110将换热箱200分隔为第一腔室210和第二腔室220,在第一腔室210内设置第一换热液,在第二腔室220内设置第二换热液,温排水管500穿设于毛细层120,通过毛细层120的毛细力将第一换热液运输至温排水管500的外壁,使第一换热液与温排水进行热交换,产生的第一蒸汽通过防水透气层110进入第二腔室,第一蒸汽的热量被第二换热液所吸收。第二腔室120内的第二换热液通过进液管330流入箱体310内,与换热管320进行热交换,第二换热液内的水分被蒸发产生第二蒸汽流入升温箱600内,将运输有市政用水的供热管路400依次穿过第二腔室120和升温箱600,从而加热市政用水。本发明提供的电场余热利用系统,不仅降低了温排水的温度,还对电场的余热进行利用,方便居民使用。
52.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
53.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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