核蒸汽过热系统及压水堆

1.本发明涉及核能应用技术领域，尤其涉及一种核蒸汽过热系统及压水堆。


背景技术：

2.在全球减少温室气体排放的强烈需求推动下，利用低碳、清洁能源向工业用户提供经济竞争力强的工业蒸汽，成为产业界亟需解决的问题。
3.核能具有低碳、清洁、供能稳定的特点，但传统压水堆一般采用饱和式自然循环蒸汽发生器，其产生的饱和蒸汽在传输过程中易凝结、出现液滴或液雾，使其不能满足远距离工业用户的需求，限制了蒸汽输送距离和利用率。


技术实现要素：

4.本发明提供一种核蒸汽过热系统及压水堆，可以充分利用饱和蒸汽热能，产生更高温度压力的过热蒸汽，更适用远距离传输，满足远距离工业用户的需求，具有结构简单、能源利用率高等特点。
5.本发明提供一种核蒸汽过热系统，包括：
6.蒸汽发生器，适于产生饱和蒸汽；
7.蒸汽压缩机，与所述蒸汽发生器相连，用于接收第一部分饱和蒸汽；
8.汽轮机，分别与所述蒸汽发生器和所述蒸汽压缩机相连，用于接收第二部分饱和蒸汽做功，以驱动所述蒸汽压缩机对所述第一部分饱和蒸汽压缩，得到过热蒸汽。
9.根据本发明提供的一种核蒸汽过热系统，还包括：
10.冷凝器，与所述汽轮机相连，且所述冷凝器设有除盐水入口；
11.给水泵，分别与所述蒸汽发生器和所述冷凝器相连。
12.根据本发明提供的一种核蒸汽过热系统，还包括凝水泵，连接于所述冷凝器与所述给水泵之间。
13.根据本发明提供的一种核蒸汽过热系统，还包括除氧器，连接于所述凝水泵与所述给水泵之间。
14.根据本发明提供的一种核蒸汽过热系统，所述除氧器与所述蒸汽发生器相连。
15.根据本发明提供的一种核蒸汽过热系统，所述除氧器与所述汽轮机相连。
16.本发明还提供一种压水堆，包括反应堆和上述的核蒸汽过热系统，所述反应堆与所述蒸汽发生器相连。
17.本发明提供的核蒸汽过热系统及压水堆，通过蒸汽发生器，可以产生饱和蒸汽；蒸汽压缩机与蒸汽发生器相连，用于接收第一部分饱和蒸汽；汽轮机分别与蒸汽发生器和蒸汽压缩机相连，用于接收第二部分饱和蒸汽做功，以驱动蒸汽压缩机对第一部分饱和蒸汽压缩，得到过热蒸汽。因此，本发明在不改变传统压水堆系统结构的前提下，将部分饱和蒸汽高品位热能作为汽轮机输入能量转换为机械能，从而对另一部分饱和蒸汽做功，产生更高温度压力的过热蒸汽，更适用远距离传输，满足远距离工业用户的需求，具有结构简单、
能源利用率高等特点。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明提供的核蒸汽过热系统的结构示意图之一；
21.图2是本发明提供的核蒸汽过热系统的结构示意图之二；
22.图3是本发明提供的核蒸汽过热系统的结构示意图之三；
23.附图标记：
24.1：蒸汽发生器；2：蒸汽压缩机；3：汽轮机；4：冷凝器；
25.401：除盐水入口；5：给水泵；6：凝水泵；7：除氧器；
26.8：蒸汽管网。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
30.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
31.下面结合图1-图3描述本发明的核蒸汽过热系统及压水堆。
32.根据本发明的一个实施例，如图1-图3所示，本发明提供的核蒸汽过热系统，主要包括：蒸汽发生器1、蒸汽压缩机2和汽轮机3。其中，蒸汽发生器1二次侧(即壳侧)中的除盐水被一次侧(即管侧)高温水加热，适于产生饱和蒸汽。
33.蒸汽压缩机2的蒸汽入口与蒸汽发生器1的蒸汽出口相连，蒸汽压缩机2用于接收蒸汽发生器1产生的第一部分饱和蒸汽，并且蒸汽压缩机2可在汽轮机3的驱动下对该部分饱和蒸汽压缩，使第一部分饱和蒸汽升温升压，得到过热蒸汽，蒸汽压缩机2的蒸汽出口与蒸汽管网8相连，以将产生的过热蒸汽外供到蒸汽管网，适用远距离传输，满足远距离工业用户的需求。
34.汽轮机3的蒸汽入口与蒸汽发生器1的蒸汽出口相连，且汽轮机3的驱动输出端与蒸汽压缩机2相连，汽轮机3用于接收蒸汽发生器1产生的第二部分饱和蒸汽，该部分饱和蒸汽在汽轮机3内膨胀做功，以驱动蒸汽压缩机2旋转，蒸汽压缩机2可以对第一部分饱和蒸汽压缩，得到过热蒸汽。
35.本发明实施例提供的核蒸汽过热系统，通过蒸汽发生器1可以产生饱和蒸汽；蒸汽压缩机2与蒸汽发生器1相连，用于接收第一部分饱和蒸汽；汽轮机3分别与蒸汽发生器1和蒸汽压缩机2相连，用于接收第二部分饱和蒸汽做功，以驱动蒸汽压缩机2对第一部分饱和蒸汽压缩，得到过热蒸汽。因此，本发明在不改变传统压水堆系统结构的前提下，将部分饱和蒸汽高品位热能作为汽轮机3输入能量转换为机械能，从而对另一部分饱和蒸汽做功，产生更高温度压力的过热蒸汽，更适用远距离传输，满足远距离工业用户的需求，具有结构简单、能源利用率高等特点。
36.根据本发明的一个实施例，如图1-图3所示，本发明核蒸汽过热系统还包括：冷凝器4和给水泵5，冷凝器4与汽轮机3的乏汽出口相连，用于冷却汽轮机3排出的乏汽，并且冷凝器4设有除盐水入口401，用于向整个系统补充除盐水并对汽轮机3产生的乏汽冷却；给水泵5分别与蒸汽发生器1的入水口和冷凝器4的出水口相连，用于将冷却后生产的水加压后送入蒸汽发生器1中重新参与蒸发。具体的，汽轮机3做功后产生的乏汽经乏汽出口排出至冷凝器4，同时补充的除盐水通过除盐水入口401流入冷凝器4中，乏汽和除盐水在冷凝器4中混合后，乏汽在温度较低的除盐水的冷却作用下冷却凝结成水，然后经冷凝器4的出水口排入给水泵5，并由给水泵5经蒸汽发生器1的入水口送至蒸汽发生器1内被加热生成饱和蒸汽。
37.因此，本发明实施例的核蒸汽过热系统，通过将汽轮机3产生的乏汽中的低品位热能用于加热补充到系统中的除盐水，从而实现热能分级利用，提高整个系统的能源循环利用率和经济性。
38.根据本发明的一个实施例，如图2和图3所示，本发明核蒸汽过热系统还包括凝水泵6，凝水泵6连接于冷凝器4与给水泵5之间。具体的，凝水泵6的进水口与冷凝器4的出水口相连，凝水泵6的出水口与给水泵5相连，冷凝器4产生的水通过凝水泵6输送入给水泵5，以提高输水效率。
39.根据本发明的一个实施例，如图2和图3所示，本发明核蒸汽过热系统还包括除氧器7，除氧器7连接于凝水泵6与给水泵5之间，用于除氧。具体的，除氧器7的第一入口与凝水泵6的出水口相连，除氧器7的出口与给水泵5的入口相连，输送管道中的水通过除氧器7进行除氧，除去溶解在水中的溶解氧及其它气体，防止设备及其管道腐蚀，从而保证整个系统的使用寿命。
40.根据本发明的一个实施例，如图2所示，除氧器7的第二入口与蒸汽发生器1的蒸汽出口相连。蒸汽发生器1产生的第三部分饱和蒸汽可以通入除氧器7中作为热源，经过凝水
泵6输入除氧器7中的水可以被第三部分饱和蒸汽加热除氧。
41.因此，本发明实施例的核蒸汽过热系统充分利用蒸汽发生器1的饱和蒸汽中的高品位热能作为除氧器7的除氧热源，进一步实现热能的充分分级利用，提高整个系统的能源利用率和经济性。
42.如图2所示，下面以一个具体实施例对本发明的核蒸汽过热系统的工作原理进行描述，大致包括：
43.蒸汽发生器1二次侧中的除盐水被一次侧高温水加热，产生的饱和蒸汽按比例分别进入汽轮机3、蒸汽压缩机2和除氧器7；其中，蒸汽发生器1的第二部分饱和蒸汽在汽轮机3内膨胀做功，带动蒸汽压缩机2旋转，使蒸汽压缩机2对进入蒸汽压缩机2的第一部分饱和蒸汽压缩做功，使饱和蒸汽升温升压，变为适于远距离传输的过热蒸汽，外供蒸汽管网8。
44.汽轮机3产生的乏汽排入冷凝器4，同时补充的除盐水通过除盐水入口401流入冷凝器4中，冷凝器4通过温度较低的除盐水将汽轮机3的乏汽冷凝为水，冷凝水由凝水泵6输送到除氧器7中。
45.冷凝水在除氧器7中被蒸汽发生器1的第三部分饱和蒸汽进一步加热除氧后，经给水泵5加压后输送到蒸汽发生器1中，被加热生成饱和蒸汽。
46.可以理解的是，本发明蒸汽发生器1产生的三部分饱和蒸汽的比例可根据实际工况进行设计，本发明不作特别限制。
47.根据本发明的一个实施例，如图3所示，与上述实施例不同的是，本发明实施例中除氧器7的第二入口与汽轮机3的抽汽口相连。通过从汽轮机3中级间抽汽，作为除氧器7的加热蒸汽，可以更好地利用饱和蒸汽中的高品位热能，进一步实现热能的充分分级利用，提高整个系统的能源利用率和经济性。
48.根据本发明的一个实施例，本发明还提供一种压水堆，压水堆主要包括反应堆和上述实施例的核蒸汽过热系统。其中，反应堆与蒸汽发生器1相连。具体的，通过吸收了反应堆核燃料放出热能的高温水对蒸汽发生器1壳侧的除盐水加热，可以使除盐水沸腾产生饱和蒸汽。
49.本发明实施例的压水堆在不改变传统压水堆系统结构的前提下，将部分饱和蒸汽高品位热能作为汽轮机3输入能量转换为机械能，从而对另一部分饱和蒸汽做功，产生更高温度压力的过热蒸汽，更适用远距离传输，满足远距离工业用户的需求，具有结构简单、能源利用率高等特点。
50.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。