一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)，屬于核能利用與低溫多效海水淡化【技術(shù)領(lǐng)域】。本系統(tǒng)包括小型核反應(yīng)堆，蒸汽發(fā)生器，汽輪機(jī)，蒸汽轉(zhuǎn)換器，蒸汽熱壓縮機(jī)，低溫多效蒸發(fā)器以及輔助設(shè)備。本系統(tǒng)中，核反應(yīng)堆提供能量，驅(qū)動(dòng)蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生高壓蒸汽，高壓蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功發(fā)電，同時(shí)從汽輪機(jī)中抽出部分蒸汽供給蒸汽轉(zhuǎn)換器，蒸汽轉(zhuǎn)換器利用蒸汽熱量加熱內(nèi)部除鹽水產(chǎn)出二次蒸汽，二次蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽熱壓縮機(jī)和低溫多效海水淡化系統(tǒng)產(chǎn)出淡水。本發(fā)明具有核能利用安全性高，淡化產(chǎn)水水質(zhì)好，電水聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)，屬于核能利用與低溫多效海水淡化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]海水淡化是解決21世紀(jì)全球淡水危機(jī)的重要途徑，但就目前來講，其仍屬于能源密集型產(chǎn)業(yè)。目前大規(guī)模成熟商用的海水淡化過程主要包括多級(jí)閃蒸、多效蒸發(fā)和反滲透。多級(jí)閃蒸和多效蒸發(fā)需要消耗大量的熱能和少量的電能，而膜法則需要消耗更多的電能。采用傳統(tǒng)的化石燃料，產(chǎn)出熱能和電能，用以進(jìn)行海水淡化，這一過程勢必會(huì)向外釋放大量的溫室氣體，對全球生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。海水淡化需要新型能源的助推，才能獲得更廣闊的應(yīng)用。
[0003]核能發(fā)電作為新型清潔能源的典范，已經(jīng)得到國內(nèi)外長時(shí)間商業(yè)應(yīng)用的驗(yàn)證。國際上許多國家進(jìn)行了核電與海水淡化耦合聯(lián)產(chǎn)的技術(shù)研究，并且在一些工程中得到了應(yīng)用。最早的核電海水淡化耦合項(xiàng)目是哈薩克斯坦的Shevchenko電站(1973-1999)，系統(tǒng)由BN-350反應(yīng)堆、化石燃料電站和多效蒸發(fā)海水淡化裝置組成，產(chǎn)出的淡水可作為工業(yè)用水和飲用水。1978年，Ohi電站順利投運(yùn)，成為日本第一個(gè)核電與海水淡化耦合聯(lián)產(chǎn)的項(xiàng)目，系統(tǒng)包括一臺(tái)1175MW(e)PWR反應(yīng)堆和一臺(tái)產(chǎn)水1300噸/天的多級(jí)閃蒸海水淡化裝置。巴基斯坦的KANU0PP電站是較早利用核電與反滲透海水淡化裝置耦合聯(lián)產(chǎn)的項(xiàng)目，系統(tǒng)包括一臺(tái)137MW(e)PHWR反應(yīng)堆和兩套產(chǎn)水227噸/天的反滲透海水淡化裝置，最終產(chǎn)水水質(zhì)符合WHO飲用水標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0004]伴隨著核電技術(shù)和海水淡化技術(shù)的不斷革新，在耦合系統(tǒng)中，不論是單項(xiàng)技術(shù)還是耦合工藝都獲得了長足的進(jìn)步。核電技術(shù)逐漸形成向小型核反應(yīng)堆發(fā)展的趨勢，同時(shí)低溫多效海水淡化技術(shù)逐步發(fā)展成熟，成為公認(rèn)的節(jié)能型海水淡化技術(shù)之一，而在如何實(shí)現(xiàn)核能和海水淡化兩種系統(tǒng)的高效率耦合，以及如何提高核能海水淡化制水安全性等方面仍有一些問題亟待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)，采用效率和安全性更高的小型核反應(yīng)堆，配合技術(shù)成熟的熱壓縮低溫多效海水淡技術(shù)，提升了能量和資源的利用效率，發(fā)電和制水系統(tǒng)間采用蒸汽轉(zhuǎn)換器進(jìn)行銜接，有效隔絕核電蒸汽進(jìn)入淡水系統(tǒng)，保證海水淡化系統(tǒng)的制水安全性。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)，其特征在于，包括小型核反應(yīng)堆與蒸汽發(fā)生器及循環(huán)泵依次相連構(gòu)成的主回路；蒸汽發(fā)生器的殼程出口與汽輪機(jī)連接，汽輪機(jī)的抽汽口與蒸汽轉(zhuǎn)換器的管程進(jìn)口連接，蒸汽轉(zhuǎn)換器的管程出口連接凝結(jié)水后續(xù)處理設(shè)備，蒸汽轉(zhuǎn)換器上部殼程出口與熱蒸汽壓縮機(jī)的動(dòng)力蒸汽進(jìn)口連接；熱蒸汽壓縮機(jī)吸入口與低溫多效蒸發(fā)器任意一個(gè)中間效或末效相接，熱蒸汽壓縮機(jī)的出口連接低溫多效蒸發(fā)器的首效管程進(jìn)口 ；產(chǎn)品水泵的進(jìn)口與低溫多效蒸發(fā)器的末效產(chǎn)品水側(cè)連接，產(chǎn)品水泵的出口分別連接蒸汽轉(zhuǎn)換器的殼程進(jìn)口、產(chǎn)品水冷卻器；濃鹽水泵的進(jìn)口與低溫多效蒸發(fā)器的末效濃鹽水側(cè)連接，濃鹽水泵的出口與海水預(yù)熱器連接；冷凝器的進(jìn)口連接原海水供水管道，冷凝器的出口與物料水泵的進(jìn)口相連，物料水泵的出口與低溫多效蒸發(fā)器的各效進(jìn)水口連接；原海水供水管道的支路分別與海水預(yù)熱器和產(chǎn)品水冷卻器的進(jìn)口相連接。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，小型核反應(yīng)堆規(guī)模靈活，能源利用效率高，安全可靠；蒸汽轉(zhuǎn)換器作為安全隔離措施，降低核電蒸汽進(jìn)入海水淡化系統(tǒng)的可能性；低溫多效海水淡化技術(shù)成熟，并且配置熱蒸汽壓縮機(jī)，提高了海水淡化的能量循環(huán)利用率，產(chǎn)水品質(zhì)高；整個(gè)系統(tǒng)依托清潔能源，依據(jù)能源等級(jí)實(shí)現(xiàn)梯級(jí)利用，體現(xiàn)出優(yōu)良的電水聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明提供的一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0009]為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0010]實(shí)施例
[0011]如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括小型核反應(yīng)堆I與蒸汽發(fā)生器3及循環(huán)泵2依次相連構(gòu)成的主回路；蒸汽發(fā)生器3的殼程出口與汽輪機(jī)4連接，汽輪機(jī)4的抽汽口與蒸汽轉(zhuǎn)換器5的管程進(jìn)口連接，蒸汽轉(zhuǎn)換器5的管程出口連接凝結(jié)水后續(xù)處理設(shè)備，蒸汽轉(zhuǎn)換器5上部殼程出口與熱蒸汽壓縮機(jī)6的動(dòng)力蒸汽進(jìn)口連接；熱蒸汽壓縮機(jī)6吸入口與低溫多效蒸發(fā)器7任意一個(gè)中間效或末效相接，熱蒸汽壓縮機(jī)6的出口連接低溫多效蒸發(fā)器7的首效管程進(jìn)口 ；產(chǎn)品水泵10的進(jìn)口與低溫多效蒸發(fā)器7的末效產(chǎn)品水側(cè)連接，產(chǎn)品水泵10的出口分別連接蒸汽轉(zhuǎn)換器5的殼程進(jìn)口、產(chǎn)品水冷卻器13 ;濃鹽水泵11的進(jìn)口與低溫多效蒸發(fā)器7的末效濃鹽水側(cè)連接，濃鹽水泵11的出口與海水預(yù)熱器12連接；冷凝器8的進(jìn)口連接原海水供水管道，冷凝器8的出口與物料水泵9的進(jìn)口相連，物料水泵9的出口與低溫多效蒸發(fā)器7的各效進(jìn)水口連接；原海水供水管道的支路分別與海水預(yù)熱器12和產(chǎn)品水冷卻器13的進(jìn)口相連接。
[0012]以8效末效抽汽的熱壓縮低溫多效海水淡化工藝為例，首先采用IOMW的小型核反應(yīng)堆I向主回路中蒸汽發(fā)生器3提供能量，蒸汽發(fā)生器3產(chǎn)出高壓蒸汽，這部分高壓蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)4，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)4帶動(dòng)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)由汽輪機(jī)4中壓缸抽出蒸汽(壓力
0.4MPa，溫度235°C )進(jìn)入蒸汽轉(zhuǎn)換器5，加熱蒸汽轉(zhuǎn)換器5殼程中的除鹽水產(chǎn)出二次蒸汽(壓力0.3MPa，飽和蒸汽)，二次蒸汽作為動(dòng)力蒸汽進(jìn)入熱蒸汽壓縮機(jī)6，引射低溫多效蒸發(fā)器7末效殼程蒸汽，兩股蒸汽混合經(jīng)過適當(dāng)?shù)臏p溫后，以小于70°C的溫度作為加熱蒸汽進(jìn)入低溫多效蒸發(fā)器7首效管程，原海水經(jīng)過海水預(yù)熱器12、產(chǎn)品水冷卻器13和冷凝器8的預(yù)熱后由物料水泵9輸送到低溫多效蒸發(fā)器7的各蒸發(fā)效物料水進(jìn)口，進(jìn)行低溫多效海水淡化過程。一臺(tái)單機(jī)容量為10000噸/天的低溫多效海水淡化裝置造水比可以達(dá)到10以上，產(chǎn)品水TDS小于10mg/L，電水聯(lián)產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)性得到顯著提升，制水成本降低10%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種核電與低溫多效海水淡化耦合聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)，其特征在于，包括小型核反應(yīng)堆(I)與蒸汽發(fā)生器(3)及循環(huán)泵(2)依次相連構(gòu)成的主回路；蒸汽發(fā)生器(3)的殼程出口與汽輪機(jī)(4)連接，汽輪機(jī)(4)的抽汽口與蒸汽轉(zhuǎn)換器(5)的管程進(jìn)口連接，蒸汽轉(zhuǎn)換器(5)的管程出口連接凝結(jié)水后續(xù)處理設(shè)備，蒸汽轉(zhuǎn)換器(5)上部殼程出口與熱蒸汽壓縮機(jī)(6)的動(dòng)力蒸汽進(jìn)口連接；熱蒸汽壓縮機(jī)(6)吸入口與低溫多效蒸發(fā)器(7)任意一個(gè)中間效或末效相接，熱蒸汽壓縮機(jī)(6)的出口連接低溫多效蒸發(fā)器(7)的首效管程進(jìn)口 ；產(chǎn)品水泵(10)的進(jìn)口與低溫多效蒸發(fā)器(7)的末效產(chǎn)品水側(cè)連接，產(chǎn)品水泵(10)的出口分別連接蒸汽轉(zhuǎn)換器(5)的殼程進(jìn)口、產(chǎn)品水冷卻器(13);濃鹽水泵(11)的進(jìn)口與低溫多效蒸發(fā)器(7)的末效濃鹽水側(cè)連接，濃鹽水泵(11)的出口與海水預(yù)熱器(12)連接；冷凝器(8)的進(jìn)口連接原海水供水管道，冷凝器(8)的出口與物料水泵(9)的進(jìn)口相連，物料水泵(9)的出口與低溫多效蒸發(fā)器(7)的各效進(jìn)水口連接；原海水供水管道的支路分別與海水預(yù)熱器(12)和產(chǎn)品水冷卻器( 13)的進(jìn)口相連接。
【文檔編號(hào)】C02F1/04GK103613153SQ201310655712
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】樊智鋒, 張勇, 李海紅, 曹開智 申請人:上海電站輔機(jī)廠有限公司