本實(shí)用新型屬于壓水堆三回路換熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用空冷系統(tǒng)的大型核電廠。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展和能源消耗的快速增長(zhǎng)，很多地區(qū)即將面臨電力緊缺的局面；近幾十年工業(yè)生產(chǎn)中大量化石燃料的燃燒、城鎮(zhèn)交通汽車尾氣的排放，空氣污染(霧霾)已經(jīng)成為了各地普遍的現(xiàn)象。核電作為清潔能源，在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、促進(jìn)污染減排和應(yīng)對(duì)氣候變化等方面發(fā)揮了重要作用。
核電廠廠址的選擇應(yīng)服從于能源規(guī)劃,何地應(yīng)該建設(shè)核電廠，取決于電力需求、能源結(jié)構(gòu)、環(huán)境特征等多方面因素。因此，核電廠廠址的選擇，是在一定的區(qū)域內(nèi)選擇合適的廠址。
由于核電廠址的不斷開(kāi)發(fā)，適合建核電站好的沿海廠址越來(lái)越少，所以需要考慮逐步發(fā)展水資源緊張地區(qū)的核電，我國(guó)北方區(qū)域水資源相對(duì)缺乏，核電在選址上受水資源條件制約非常明顯。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題為：現(xiàn)有的壓水堆核電站三回路依靠大量海水冷卻，無(wú)法突破核電選址對(duì)水資源限制。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下所述：
一種應(yīng)用空冷系統(tǒng)的大型核電廠，包括：一回路、二回路和三回路；其中，一回路中利用核裂變能產(chǎn)生熱量，一回路和二回路之間進(jìn)行換熱，二回路利用從一回路中獲取的熱量發(fā)電，二回路和三回路之間也進(jìn)行換熱，三回路主要通過(guò)與二回路的換熱冷卻二回路中循環(huán)流動(dòng)的工質(zhì)；三回路通過(guò)空冷塔冷卻三回路內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的工質(zhì)。
優(yōu)選的，所述一回路具有通過(guò)管道依次連接的核反應(yīng)堆、主泵和蒸汽發(fā)生器，所述核反應(yīng)堆用于一回路中循環(huán)流動(dòng)的冷卻劑加熱；所述主泵用于為一回路中的閉式循環(huán)提供動(dòng)力；所述蒸汽發(fā)生器用于利用高溫的冷卻劑產(chǎn)生蒸汽；經(jīng)過(guò)核反應(yīng)堆加熱的高溫冷卻劑從核反應(yīng)堆的冷卻劑流出口流出，通過(guò)管道流入蒸汽發(fā)生器的冷卻劑入口，經(jīng)過(guò)換熱后從蒸汽發(fā)生器的冷卻劑出口流出，再通過(guò)管道流入主泵的入口，經(jīng)過(guò)主泵增加動(dòng)能后，從主泵的出口流出，然后通過(guò)管道流回核反應(yīng)堆的冷卻劑流入口，構(gòu)成閉式循環(huán)。
優(yōu)選的，所述二回路具有汽輪機(jī)、凝汽器、凝結(jié)水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器和發(fā)電機(jī)；所述汽輪機(jī)用于將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；所述凝汽器用于將做完功的乏蒸汽冷凝成水；凝結(jié)水泵用于給二回路中的循環(huán)工質(zhì)增加動(dòng)能；低壓加熱器用于將流入其中的工質(zhì)加熱；除氧器用于降低流入除氧器內(nèi)的工質(zhì)的含氧量；給水泵用于向二回路中循環(huán)的工質(zhì)提供動(dòng)能；高壓加熱器用于將流入其中的工質(zhì)加熱；
從蒸汽發(fā)生器蒸汽出口流出的高溫高壓蒸汽通過(guò)管道流入汽輪機(jī)的蒸汽入口，推動(dòng)汽輪機(jī)的相關(guān)部件旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)與汽輪機(jī)連接的發(fā)電機(jī)發(fā)電；做完功的乏蒸汽從汽輪機(jī)的蒸汽出口流出，通過(guò)管道流入凝汽器的蒸汽入口，經(jīng)冷凝后乏蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)槔淠哪鞯哪Y(jié)水出口流出，冷凝水通過(guò)凝結(jié)水泵泵送至低壓加熱器內(nèi)被加熱；經(jīng)低壓加熱器加熱后的冷凝水流入除氧器，除氧器降低流入其中的冷凝水中的氧含量；從除氧器流出的冷凝水流入給水泵，經(jīng)過(guò)給水泵增加動(dòng)能后流入高壓加熱器中，經(jīng)過(guò)高壓加熱器加熱后的冷凝水回流回蒸汽發(fā)生器的給水入口，構(gòu)成循環(huán)。
優(yōu)選的，所述三回路具有循環(huán)水泵，散熱器和自然通風(fēng)冷卻塔；
從凝汽器冷卻水出口流出的冷卻水被循環(huán)水泵泵送至散熱器中，冷卻水在散熱器中與自然通風(fēng)冷卻塔內(nèi)的環(huán)境空氣通過(guò)對(duì)流換熱被冷卻，然后回流回凝汽器的冷卻水入口，構(gòu)成循環(huán)；自然通風(fēng)冷卻塔通過(guò)塔內(nèi)外的空氣密度差或自然風(fēng)力形成的空氣對(duì)流作用對(duì)散熱器內(nèi)的流體工質(zhì)進(jìn)行通風(fēng)冷卻。
優(yōu)選的，所述凝汽器為表面式凝汽器。
優(yōu)選的，所述低壓加熱器從汽輪機(jī)的低壓缸中抽汽對(duì)流入低壓加熱器的循環(huán)水進(jìn)行加熱，以提高二回路中循環(huán)水的溫度，提高給循環(huán)水在蒸汽發(fā)生器中吸熱的平均溫度，從而提高機(jī)組熱力循環(huán)效率。
優(yōu)選的，所述高壓加熱器從汽輪機(jī)的高壓缸抽汽對(duì)對(duì)流入高壓加熱器的循環(huán)水進(jìn)行加熱，提高循環(huán)水溫度，降低吸熱溫差，進(jìn)一步提高汽輪機(jī)熱力循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。
本實(shí)用新型的有益效果為：
(1)本實(shí)用新型的應(yīng)用空冷系統(tǒng)的大型核電廠解決了核電機(jī)組二回路冷卻高度依賴大量水資源的瓶頸，大大拓寬了核電的選址范圍；
(2)空冷技術(shù)的應(yīng)用可以大幅度節(jié)省水資源。以單臺(tái)AP1000機(jī)組(濕塔)為例，廠用水補(bǔ)水量約為1.5m3/s，年補(bǔ)水量達(dá)4700萬(wàn)噸。其中，循環(huán)水補(bǔ)水量約占總補(bǔ)水量93％。若采用間接空冷技術(shù)，可節(jié)省約71％循環(huán)水耗量。即年節(jié)約水量為4700×0.93×0.71＝3100萬(wàn)噸。
(3)空冷技術(shù)具有廣泛的推廣性。采用江河作為冷卻水源的核電，不但用水量巨大且存在環(huán)境敏感的問(wèn)題，而空冷技術(shù)的采用將徹底解決對(duì)江河的環(huán)境影響。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型核電廠的組成示意圖；
其中，1-一回路，2-二回路，3-三回路，101-核反應(yīng)堆，102-主泵，103-蒸汽發(fā)生器，201-汽輪機(jī)，202-凝汽器，203-凝結(jié)水泵，204-低壓加熱器，205-除氧器，206-給水泵，207-高壓加熱器，208-發(fā)電機(jī)，301-循環(huán)水泵，302-散熱器，303-自然通風(fēng)冷卻塔。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的一種應(yīng)用空冷系統(tǒng)的大型核電廠進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本實(shí)用新型的核電廠具有一回路1、二回路2和三回路3，一回路1中利用核裂變能產(chǎn)生熱量，一回路1和二回路2之間進(jìn)行換熱，二回路2利用從一回路1中獲取的熱量發(fā)電，二回路2和三回路3之間也進(jìn)行換熱，三回路3主要通過(guò)與二回路2的換熱冷卻二回路中循環(huán)流動(dòng)的工質(zhì)。三回路3通過(guò)空冷塔冷卻三回路3內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的工質(zhì)。
實(shí)施例1
本實(shí)用新型的核電廠的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括一回路1，所述一回路1具有通過(guò)管道依次連接的核反應(yīng)堆101、主泵102和蒸汽發(fā)生器103，所述核反應(yīng)堆101用于一回路1中循環(huán)流動(dòng)的冷卻劑加熱。所述主泵102用于為一回路1中的閉式循環(huán)提供動(dòng)力。所述蒸汽發(fā)生器103用于利用高溫的冷卻劑產(chǎn)生蒸汽。經(jīng)過(guò)核反應(yīng)堆101加熱的高溫冷卻劑從核反應(yīng)堆101的冷卻劑流出口流出，通過(guò)管道流入蒸汽發(fā)生器103的冷卻劑入口，經(jīng)過(guò)換熱后從蒸汽發(fā)生器103的冷卻劑出口流出，再通過(guò)管道流入主泵102的入口，經(jīng)過(guò)主泵102增加動(dòng)能后，從主泵102的出口流出，然后通過(guò)管道流回核反應(yīng)堆101的冷卻劑流入口，構(gòu)成閉式循環(huán)。
本實(shí)用新型的應(yīng)用空冷系統(tǒng)的大型核電廠，還包括二回路2，二回路2具有汽輪機(jī)201、凝汽器202、凝結(jié)水泵203、低壓加熱器204、除氧器205、給水泵206、高壓加熱器207和發(fā)電機(jī)208。所述汽輪機(jī)201用于將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)201的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)208發(fā)電。所述凝汽器202用于將做完功的乏蒸汽冷凝成水。凝結(jié)水泵203用于給二回路中的循環(huán)工質(zhì)增加動(dòng)能。低壓加熱器204用于將流入其中的工質(zhì)加熱。除氧器205用于降低流入除氧器205內(nèi)的工質(zhì)的含氧量。給水泵206用于向二回路2中循環(huán)的工質(zhì)提供動(dòng)能。高壓加熱器207用于將流入其中的工質(zhì)加熱。
從蒸汽發(fā)生器103蒸汽出口流出的高溫高壓蒸汽通過(guò)管道流入汽輪機(jī)201的蒸汽入口，推動(dòng)汽輪機(jī)201的相關(guān)部件旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)與汽輪機(jī)201連接的發(fā)電機(jī)208發(fā)電。做完功的乏蒸汽從汽輪機(jī)201的蒸汽出口流出，通過(guò)管道流入凝汽器202的蒸汽入口，經(jīng)冷凝后乏蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)槔淠哪?02的凝結(jié)水出口流出，冷凝水通過(guò)凝結(jié)水泵203泵送至低壓加熱器204內(nèi)被加熱。經(jīng)低壓加熱器204加熱后的冷凝水流入除氧器205，除氧器205降低流入其中的冷凝水中的氧含量。從除氧器205流出的冷凝水流入給水泵206，經(jīng)過(guò)給水泵206增加動(dòng)能后流入高壓加熱器207中，經(jīng)過(guò)高壓加熱器207加熱后的冷凝水回流回蒸汽發(fā)生器103的給水入口，構(gòu)成循環(huán)。
本實(shí)用新型的應(yīng)用空冷系統(tǒng)的大型核電廠，還包括三回路3。三回路3具有循環(huán)水泵301，散熱器302和自然通風(fēng)冷卻塔303。
從凝汽器202冷卻水出口流出的冷卻水被循環(huán)水泵301泵送至散熱器302中，冷卻水在散熱器302中與自然通風(fēng)冷卻塔303內(nèi)的環(huán)境空氣通過(guò)對(duì)流換熱被冷卻，然后回流回凝汽器202的冷卻水入口，構(gòu)成循環(huán)。自然通風(fēng)冷卻塔303通過(guò)塔內(nèi)外的空氣密度差或自然風(fēng)力形成的空氣對(duì)流作用對(duì)散熱器302內(nèi)的流體工質(zhì)進(jìn)行通風(fēng)冷卻。
實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述凝汽器202為表面式凝汽器。
實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別在于低壓加熱器204從汽輪機(jī)201的低壓缸中抽汽對(duì)流入低壓加熱器204的循環(huán)水進(jìn)行加熱，以提高二回路2中循環(huán)水的溫度，提高給循環(huán)水在蒸汽發(fā)生器中吸熱的平均溫度，從而提高機(jī)組熱力循環(huán)效率。
實(shí)施例4
本實(shí)施例與實(shí)施例3的區(qū)別在于高壓加熱器207從汽輪機(jī)201的高壓缸抽汽對(duì)對(duì)流入高壓加熱器207的循環(huán)水進(jìn)行加熱，提高循環(huán)水溫度，降低吸熱溫差，進(jìn)一步提高汽輪機(jī)201熱力循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。