CN204939171U - 一种移动式核能海水淡化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种移动式核能海水淡化系统，其特征在于：核反应堆连接蒸汽发生器；蒸汽发生器的蒸汽出口连接汽轮机高压缸的入口，汽轮机高压缸的出口分别连接汽水分离器和除氧器，汽水分离器的疏水出口连接除氧器，汽水分离器的排气出口连接汽轮机低压缸的入口，汽轮机低压缸的输出端连接发电机；汽轮机低压缸的抽汽出口分别连接两给水低压加热器，汽轮机低压缸的乏汽出口连接凝汽器的第一入口，凝汽器的第一出口依次通过凝结水泵、两给水低压加热器连接除氧器，除氧器通过主给水泵连接蒸汽发生器的给水入口。本实用新型整个系统组成简化，结构紧凑，更适用于空间有限的环境，可被拖曳至可通行海域实现水电联供。

Description

一种移动式核能海水淡化系统

技术领域

本实用新型涉及核能技术应用领域，特别是关于一种装载于海上可移动平台上利用核能进行发电及供应淡水相结合的移动式核能海水淡化系统。

背景技术

随着我国不断加强对海域资源的开发与利用，海洋能源与淡水需求加大。目前较大量的淡水供应设备都是固定式，当海域作业在局部需要短期的电力与淡水供应时，目前的设备无法满足要求。因此，需要一种可移动式的水电联产系统来保障海域资源开发与利用，该系统需要解决以下问题：1)普通船载海水淡化设备，制水量小；2)发电机组采用石化燃料，发电成本较高；3)采用原油燃烧产生热能，不利于节能减排，对海洋环境造成污染；4)电站供电容量偏小，不利于后期的海域资源滚动开发，影响可持续发展。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种适用于海上并利用核能进行水电联产的移动式核能海水淡化系统。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种移动式核能海水淡化系统，其特征在于：包括一核反应堆、一蒸汽发生器、一汽轮机高压缸、一汽水分离器、一汽轮机低压缸、一发电机、一凝汽器、一凝结水泵、两给水低压加热器、一除氧器、一主给水泵和一海水淡化系统；所述海水淡化系统包括两海水循环泵、一反渗透高压泵和一反渗透设备；所述核反应堆连接所述蒸汽发生器；所述蒸汽发生器的蒸汽出口连接所述汽轮机高压缸的入口，所述汽轮机高压缸的出口分别连接所述汽水分离器和除氧器，所述汽水分离器的疏水出口连接所述除氧器，所述汽水分离器的排气出口连接所述汽轮机低压缸的入口，所述汽轮机低压缸的输出端连接所述发电机；所述汽轮机低压缸的抽汽出口分别连接两所述给水低压加热器，所述汽轮机低压缸的乏汽出口连接所述凝汽器的第一入口，所述凝汽器的第一出口依次通过所述凝结水泵、两给水低压加热器连接所述除氧器，所述除氧器通过所述主给水泵连接所述蒸汽发生器的给水入口；第一海水循环水泵的出口连接所述凝汽器的第二入口，所述凝汽器的第二出口连接所述反渗透高压泵的入口且所述凝汽器与所述反渗透高压泵之间设置有可供排大海的出口；第二海水循环水泵的出口连接所述反渗透高压泵的入口，所述反渗透高压泵的出口连接所述反渗透设备，所述反渗透设备的第一出口连接外部淡水输出接口，所述反渗透设备的第二出口排向大海。

进一步，所述汽轮机高压缸采用内外双层缸结构，布置方式为正向；所述汽轮机低压缸采用双分流双层缸结构。

进一步，所述反渗透设备包括并列设置的若干列反渗透装置，每一列所述反渗透装置均通过所述发电机提供动力。

进一步，所述核反应堆采用压水反应堆。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型能够利用核能进行发电和供热，在输出电能的同时，也可以根据需要输出所制取的淡水，同时采用电能作为反渗透海水淡化系统的动力，供水量可随用户需求调整，因此可以灵活控制电能与淡水量的输出配比，为海上油田未来的发展打下了良好的基础。2、本实用新型利用核能进行发电和供热，不仅减少了化石燃料的消耗，而且也减少二氧化碳及废物排放。3、本实用新型采用压水反应堆作为热源，所需燃料体积小，方便运输，技术成熟可靠，建造成本低。4、由于需要确保机组的安全可靠性，防止末几级动叶的冲蚀破坏，同时也为了提高机组的有效效率，必须将汽轮机末级的排汽湿度控制在安全范围内，因此本实用新型在汽轮机高压缸后设置汽水分离器，便于减少湿蒸汽对低压缸叶片的侵蚀，同时增加低压缸的出力，在输出电能的同时，也能输出所制取的淡水。5、本实用新型充分利用凝汽器排热海水作为反渗透原料海水增大产水量，提高了系统的热能利用率。6、本实用新型整个系统组成简化，结构紧凑，更适用于空间有限的环境。本实用新型可被拖曳至可通行海域实现水电联供。

附图说明

图1是本发明移动式核能海水淡化系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本实用新型进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本实用新型提供的移动式核能海水淡化系统，包括核反应堆1、蒸汽发生器2、汽轮机高压缸3、汽水分离器4、汽轮机低压缸5、发电机6、凝汽器7、凝结水泵8、两给水低压加热器9、10、除氧器11、主给水泵12和海水淡化系统；海水淡化系统包括两海水循环泵13、14、反渗透高压泵15和反渗透设备16。

核反应堆1连接蒸汽发生器2构成封闭的一回路。蒸汽发生器2的蒸汽出口连接汽轮机高压缸3的入口，汽轮机高压缸3的出口分别连接汽水分离器4的入口和除氧器11，汽水分离器4的疏水出口连接除氧器11，汽水分离器4的排气出口连接汽轮机低压缸5的入口，汽轮机低压缸5的输出端连接发电机6，发电机6用于为用电设备提供动力；汽轮机低压缸5的抽汽出口分别连接两给水低压加热器9、10用于为其进行加热，汽轮机低压缸5的乏汽出口连接凝汽器7的第一入口，凝汽器7的第一出口连接凝结水泵8的进口，凝结水泵8的出口连接第一低压加热器9的进口，第一给水低压加热器9的出口连接第二给水低压加热器10的进口，第二给水低压加热器10的出口连接除氧器11的进口，除氧器11的出口连接主给水泵12的进口，主给水泵12的出口连接蒸汽发生器2的给水入口构成二回路。

第一海水循环水泵13和第二海水循环水泵14用于泵取海水，第一海水循环水泵13的出口连接凝汽器7的第二入口，凝汽器7的第二出口连接反渗透高压泵15的入口且设置有可供排大海的出口，第二海水循环水泵14的出口连接反渗透高压泵15的入口，反渗透高压泵15的出口连接反渗透设备16，反渗透设备16的第一出口连接外部淡水输出接口，反渗透设备16的第二出口排向大海。

在一个优选的实施例中，汽轮机高压缸3可以采用内外双层缸结构，采用正向布置方式，汽轮机低压缸5可以采用双分流双层缸结构。

在一个优选的实施例中，反渗透设备16可以包括并列设置的若干列反渗透装置，每一列反渗透装置均可以独立进行工作，每一列反渗透装置均可以通过发电机提供动力。

在一个优选的实施例中，核反应堆1可以采用压水反应堆。

在一个优选的实施例中，除氧器11的布置方式可以采用卧式。

本实用新型的移动核能海水淡化系统提供三种运行模式：1)100％发电运行模式、2)少量供淡水模式和3)大量供淡水模式，下面对每一种模式的具体运行过程分别进行详细说明。

1)100％发电运行模式的具体实现过程为：

核反应堆1将产生的热量输送至蒸汽发生器2，蒸汽发生器2将核蒸汽发送到汽轮机高压缸3，核蒸汽进入汽轮机高压缸流经各级叶片膨胀做功后排入汽水分离器4进行除湿，然后进入汽轮机低压缸5继续做功带动发电机6进行发电，经汽轮机低压缸5排放的蒸汽进入凝汽器7凝结成水，凝汽器7内的凝结水通过凝结水泵8升压后，依次流经第一给水低压加热器9和第二给水低压加热器10进入除氧器11，除氧器11贮水箱的给水经主给水泵12进一步升压后进入蒸汽发生器2，完成二回路汽-水封闭循环，其中，海水冷却循环中，第一海水循环水泵13抽取海水经凝汽器7排放回大海。

2)少量供淡水运行模式的具体实现过程为：

核反应堆1将产生的热量输送至蒸汽发生器2，蒸汽发生器2将核蒸汽发送到汽轮机高压缸3，核蒸汽进入汽轮机高压缸流经各级叶片膨胀做功后排入汽水分离器4进行除湿，然后进入汽轮机低压缸5继续做功带动发电机6进行发电，经汽轮机低压缸5排放的蒸汽进入凝汽器7凝结成水，凝汽器7内的凝结水通过凝结水泵8升压后，依次经第一给水低压加热器9和第二给水低压加热器10进入除氧器11。除氧器贮水箱的给水经主给水泵12进一步升压后进入蒸汽发生器5入口，完成二回路汽－水封闭循环，其中，海水冷却循环中，第一海水循环水泵抽13取的海水经凝汽器7后部分或全部送往反渗透装置16完成制淡水，制取的淡水提供接口输出，反渗透装置16所需要的电能由发电机6配送。

3)大量供淡水运行模式的具体实现过程为：

核反应堆1将产生的热量输送至蒸汽发生器2，蒸汽发生器2将核蒸汽2发送到汽轮机高压缸3，核蒸汽进入高压缸流经各级叶片膨胀做功后排入汽水分离器4进行除湿，然后进入汽轮机低压缸5继续做功带动发电机6进行发电，经汽轮机低压缸5排放的蒸汽后排入凝汽器7凝结成水，凝汽器7内的凝结水通过凝结水泵8升压后，依次经第一给水低压加热器9和第二给水低压加热器10进入除氧器11，除氧器贮水箱的给水经主给水泵12进一步升压后进入蒸汽发生器2入口，完成二回路汽－水封闭循环，其中，海水冷却循环中，第一海水循环水泵13抽取的海水经凝汽器7后全部送往反渗透装置16完成制淡水，另外，第二海水循环水泵14也将抽取海水也全部送往反渗透装置16作为补充原料海水，反渗透装置16所需要的电能由发电机6配送。

下面结合具体实施例详细说明本实用新型的具体工作过程。

本实施例的移动核能海水淡化系统由可移动式海上平台及其搭载的热功率为200MW的核反应堆、日产25万吨的反渗透设备及由蒸汽发生器3、汽轮机、反渗透高压泵15、主给水泵12、凝结水泵8、除氧器11等辅助设备，采用上述设备的核能水电联产系统的实现过程包括以下内容：

1)可移动式海上平台抵达作业位置后，200MW核反应堆1中产生的热量通输送至蒸汽发生器2，蒸汽发生器2产生的蒸汽为4.5MPa，293℃的蒸汽，蒸汽流量约为300t/h，饱和蒸汽推动一台毛功率为65MWe汽轮机组，生产电量可驱动25套反渗透海水淡化设备及其它用电设备；

2)排汽凝汽式汽轮机末级排出湿蒸汽经凝汽器7冷凝后，经凝结水泵8、第一给水加热器9、第二给水加热器10、除氧器11、主给水泵12，最终进入蒸汽发生器2，完成一个热力循环过程；

3)一部分反渗透原料海水作为凝汽器7的海水循环冷却水，其温度得到升高，可供给反渗透设备生产约11.7万吨/天的淡水，若淡水需求超过该值，可启用第二海水循环泵14完成原料海水的补充，满负荷运行，一共可以完成25万吨/天的淡水供应，浓缩海水排放入大海。淡水生产量与电力供应量可根据需求组合，最大化满足使用要求与经济效益。

在本实施例中，海上平台可移动至服务区域，在核反应堆功率为200MWt的条件下，不仅可以产水25万吨/天，还可以提供全厂厂用电，可以根据用户需求配置供水与供电比例，提供海域设施开发的供电供水服务，充分体现了核能发电与海水淡化应用的战略意义。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种移动式核能海水淡化系统，其特征在于：包括一核反应堆、一蒸汽发生器、一汽轮机高压缸、一汽水分离器、一汽轮机低压缸、一发电机、一凝汽器、一凝结水泵、两给水低压加热器、一除氧器、一主给水泵和一海水淡化系统；所述海水淡化系统包括两海水循环泵、一反渗透高压泵和一反渗透设备；

所述核反应堆连接所述蒸汽发生器；所述蒸汽发生器的蒸汽出口连接所述汽轮机高压缸的入口，所述汽轮机高压缸的出口分别连接所述汽水分离器和除氧器，所述汽水分离器的疏水出口连接所述除氧器，所述汽水分离器的排气出口连接所述汽轮机低压缸的入口，所述汽轮机低压缸的输出端连接所述发电机；所述汽轮机低压缸的抽汽出口分别连接两所述给水低压加热器，所述汽轮机低压缸的乏汽出口连接所述凝汽器的第一入口，所述凝汽器的第一出口依次通过所述凝结水泵、两给水低压加热器连接所述除氧器，所述除氧器通过所述主给水泵连接所述蒸汽发生器的给水入口；

第一海水循环水泵的出口连接所述凝汽器的第二入口，所述凝汽器的第二出口连接所述反渗透高压泵的入口且所述凝汽器与所述反渗透高压泵之间设置有可供排大海的出口；第二海水循环水泵的出口连接所述反渗透高压泵的入口，所述反渗透高压泵的出口连接所述反渗透设备，所述反渗透设备的第一出口连接外部淡水输出接口，所述反渗透设备的第二出口排向大海。

2.如权利要求1所述的一种移动式核能海水淡化系统，其特征在于：所述汽轮机高压缸采用内外双层缸结构，布置方式为正向；所述汽轮机低压缸采用双分流双层缸结构。

3.如权利要求1所述的一种移动式核能海水淡化系统，其特征在于：所述反渗透设备包括并列设置的若干列反渗透装置，每一列所述反渗透装置均通过所述发电机提供动力。

4.如权利要求2所述的一种移动式核能海水淡化系统，其特征在于：所述反渗透设备包括并列设置的若干列反渗透装置，每一列所述反渗透装置均通过所述发电机提供动力。

5.如权利要求1到4任一项所述的一种移动式核能海水淡化系统，其特征在于：所述核反应堆采用压水反应堆。