本發(fā)明涉及核電廠優(yōu)化發(fā)電，尤其是涉及一種基于慢化劑余熱利用發(fā)電的系統(tǒng)及應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

1、核電站排放熱量與它的生產(chǎn)效率直接相關(guān)，而核電站實(shí)際熱效率約1/3，2/3的熱量排到環(huán)境中，目前，我國(guó)核電站規(guī)模不斷擴(kuò)大，但出于經(jīng)濟(jì)和安全上的考慮，我國(guó)核電廠大都建在濱海地區(qū)，并且可以充分利用海水進(jìn)行冷卻。如圖1所示，目前國(guó)內(nèi)的循環(huán)冷卻來(lái)源通常采用直流冷卻和二次循環(huán)冷卻，我國(guó)主要使用的是直流冷卻，這種方法是直接抽取海水對(duì)電廠進(jìn)行冷卻，而冷卻水在進(jìn)行熱交換后，將直接排入大海，由于排放的水溫度與自然水質(zhì)溫度相比較高，因此被稱為溫排水。這些帶有大量熱量的廢水不但影響了水域的水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境要素，而且，也造成了大量的熱損失。因此，保護(hù)海洋環(huán)境并有效利用該廢熱也逐漸成為研究的重點(diǎn)，其研究意義也愈發(fā)重要。

2、就目前而言，經(jīng)過(guò)多年的研究經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)外對(duì)溫排水應(yīng)用包括農(nóng)業(yè)應(yīng)用和工業(yè)應(yīng)用。農(nóng)業(yè)應(yīng)用是指將核電廠余熱用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，應(yīng)用較廣的是農(nóng)作物培育和水產(chǎn)養(yǎng)殖，包括水溫保暖、溫室保暖、農(nóng)作物干燥、以及家畜居住場(chǎng)所的環(huán)境溫度調(diào)節(jié)等；工業(yè)應(yīng)用大多是利用熱泵技術(shù)回收余熱，常用于工業(yè)供暖、工業(yè)蒸餾、住戶采暖等。

3、如公開(kāi)號(hào)為cn112489843a的發(fā)明公開(kāi)了一種核電廠余熱利用系統(tǒng)及核電廠余熱利用方法，該技術(shù)可提高核電廠的能源綜合率，但增加的兩個(gè)熱泵及其系統(tǒng)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，并且第二熱泵還與核電廠的汽輪機(jī)相連，以汽輪機(jī)的部分蒸汽作為熱源，這將直接影響發(fā)電功率；公開(kāi)號(hào)為cn115371029a的發(fā)明公布了一種電廠余熱利用系統(tǒng)，該技術(shù)可降低核電廠溫排水的溫度，降低對(duì)海洋的影響，但增加了許多設(shè)備，尤其是毛細(xì)蒸騰組件等，設(shè)備成本較高，且使用壽命不樂(lè)觀，增加后機(jī)組穩(wěn)定性下降。

4、上述現(xiàn)有技術(shù)核能余熱利用的經(jīng)濟(jì)性目前可體現(xiàn)在兩個(gè)方面上，第一個(gè)方面是農(nóng)業(yè)上，通過(guò)發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)如漁業(yè)養(yǎng)殖、農(nóng)作物生產(chǎn)貯存、家畜養(yǎng)殖等。另外一個(gè)方面體現(xiàn)在，工業(yè)上，現(xiàn)有技術(shù)有工業(yè)供熱、工業(yè)居所取暖、工業(yè)蒸餾、海水淡化等。

5、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，余熱利用的經(jīng)濟(jì)性均體現(xiàn)在第三產(chǎn)業(yè)上，核電廠余熱用于第三產(chǎn)業(yè)固然可以提高經(jīng)濟(jì)性，但中途受到多方面、多類型的問(wèn)題影響。在農(nóng)業(yè)上，第三產(chǎn)業(yè)商品海鮮、家畜、農(nóng)作物會(huì)受到環(huán)境因素、市場(chǎng)因素等影響，且需要另外還需要增加前期生產(chǎn)成本，例如魚(yú)苗、雞仔、豬仔、種子等等，如果經(jīng)營(yíng)不利，還會(huì)造成虧損，反而不利于提升經(jīng)濟(jì)性，并且，農(nóng)業(yè)第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)周期長(zhǎng)，對(duì)于余熱利用的經(jīng)濟(jì)性不易定量分析。

6、另外，在工業(yè)上，核電廠余熱利用的經(jīng)濟(jì)性同樣受到制約，為實(shí)現(xiàn)核電廠余熱的工業(yè)利用，現(xiàn)有技術(shù)通常需要在原系統(tǒng)上改造，耦合新的系統(tǒng)，耦合的新系統(tǒng)將增加原有系統(tǒng)的復(fù)雜性，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性提升，運(yùn)行的工作人員的操作調(diào)整流程會(huì)增加，系統(tǒng)的操作流程也將增加，運(yùn)行調(diào)整難度也將會(huì)增加，新增系統(tǒng)的可靠性也將影響原整體系統(tǒng)安全運(yùn)行，機(jī)組的安全隱患有所上升。一旦耦合的新系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將直接影響全廠系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

7、而且，新系統(tǒng)的耦合一般宏大繁瑣，將會(huì)增加檢修人員的工作難度和工作量，將會(huì)直接增加全廠系統(tǒng)的檢修工期，檢修工期的增長(zhǎng)，也將降低了全廠的經(jīng)濟(jì)性。另外，基于工業(yè)應(yīng)用的第三產(chǎn)業(yè)也同樣受到多方面、多因素的影響，如市場(chǎng)環(huán)境因素、人文因素等，如工業(yè)供熱水汽的價(jià)格需與第三方洽談，經(jīng)濟(jì)性不易定量分析。工業(yè)蒸餾、海水淡化等產(chǎn)出的工業(yè)商品也受到市場(chǎng)因素的制約，并且中途運(yùn)輸較為復(fù)雜，另如經(jīng)營(yíng)不善，將造成企業(yè)虧損，不利于經(jīng)濟(jì)性。

8、綜上所述，現(xiàn)有的核廢熱的工業(yè)應(yīng)用需要需改造耦合新系統(tǒng)，導(dǎo)致運(yùn)行復(fù)雜度、安全隱患以及檢修難度提升，改造和維修成本較高。因此需要提供一種前期投資成本少、運(yùn)行調(diào)整簡(jiǎn)單且安全可靠性高的基于慢化劑余熱利用發(fā)電的系統(tǒng)及應(yīng)用方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在基于耦合改造的新系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安全隱患增大且維護(hù)困難，改造和維護(hù)成本提高的缺陷而提供一種基于慢化劑余熱利用發(fā)電的系統(tǒng)及應(yīng)用方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、本方案提供了一種基于慢化劑余熱利用發(fā)電的系統(tǒng)，包括軸封加熱器、慢化劑余熱交換器、低壓加熱器和rcw泵，所述rcw泵連接慢化劑余熱交換器的冷端入口，用于采集慢化劑內(nèi)的余熱，所述低壓加熱器連接有六段抽氣調(diào)節(jié)閥門(mén)，所述系統(tǒng)還包括慢化劑余熱加熱器；

4、所述慢化劑余熱交換器的冷端出口設(shè)有并聯(lián)的連接慢化劑余熱加熱器的熱端入口的支路和慢化劑余熱排放支路，所述慢化劑余熱交換器和慢化劑余熱加熱器之間設(shè)有調(diào)節(jié)閥門(mén)，所述慢化劑余熱排放支路上設(shè)有支路調(diào)節(jié)閥門(mén)；所述軸封加熱器的出口連接慢化劑余熱加熱器的冷端入口，所述慢化劑余熱加熱器的冷端出口連接低壓加熱器，所述軸封加熱器和低壓加熱器之間設(shè)有與慢化劑余熱加熱器的隔離支路，所述隔離支路上設(shè)有隔離閥門(mén)。

5、優(yōu)選地，所述慢化劑余熱交換器的冷端出口設(shè)有溫度傳感器，用于檢測(cè)慢化劑余熱加熱器熱端入口工質(zhì)的溫度。

6、優(yōu)選地，所述低壓加熱器的冷端出口設(shè)有傳感器組件，所述傳感器組件包括溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器，用于檢測(cè)經(jīng)低壓加熱器加熱輸出的工質(zhì)的工況。

7、優(yōu)選地，所述慢化劑余熱加熱器上設(shè)有排污閥和排空氣閥，所述排污閥位于慢化劑余熱加熱器的下端，所述排空氣閥位于慢化劑余熱加熱器的上端。

8、優(yōu)選地，所述慢化劑余熱交換器的冷端出口的慢化劑余熱排放支路連接開(kāi)式系統(tǒng)，所述慢化劑余熱加熱器的熱端出口連接開(kāi)式系統(tǒng)，并在熱端出口設(shè)置了加熱器排放閥門(mén)。

9、優(yōu)選地，所述軸封加熱器的入口連接有凝結(jié)水泵，所述凝結(jié)水泵的入口連接低壓加熱器的凝汽器，用于對(duì)凝結(jié)成水的工質(zhì)提供動(dòng)力。

10、優(yōu)選地，所述慢化劑余熱加熱器的冷端出口和冷端入口均設(shè)有第一通斷閥門(mén)組，所述慢化劑余熱加熱器的熱端出口和熱端入口均設(shè)有第二通斷閥門(mén)組，所述一通斷閥門(mén)組和第二通斷閥門(mén)組均包括串聯(lián)的手動(dòng)閥門(mén)和電動(dòng)閥門(mén)。

11、優(yōu)選地，所述慢化劑余熱交換器和慢化劑余熱加熱器均為間壁式換熱器。

12、本方案還提供了一種基于慢化劑余熱利用發(fā)電的系統(tǒng)的應(yīng)用方法，包括以下步驟：

13、s1：打開(kāi)慢化劑余熱加熱器(5)冷端進(jìn)出口閥門(mén)組，通過(guò)排污門(mén)和排空氣門(mén)排出慢化劑余熱加熱器內(nèi)部的空氣和臟污工質(zhì)，將隔離支路上的隔離閥門(mén)關(guān)閉,慢化劑預(yù)熱加熱器系統(tǒng)投入前，慢化劑余熱加熱器調(diào)節(jié)門(mén)(21)為全關(guān)狀態(tài)，慢化劑余熱支路調(diào)節(jié)門(mén)(22)為全開(kāi)狀態(tài)；

14、s2：獲取慢化劑余熱交換器冷端出口的工質(zhì)溫度，并判斷是否符合要求，若滿足執(zhí)行s3，反之，直至工質(zhì)溫度符合要求；

15、s3：將調(diào)節(jié)閥門(mén)按照預(yù)設(shè)百分比開(kāi)度點(diǎn)操作打開(kāi)；

16、s4：將支路調(diào)節(jié)閥門(mén)按照預(yù)設(shè)百分比開(kāi)度點(diǎn)操作關(guān)閉；

17、s5：將六段抽氣調(diào)節(jié)閥門(mén)按照預(yù)設(shè)百分比開(kāi)度逐級(jí)關(guān)閉，并獲取低壓加熱器冷端出口的工質(zhì)狀況，直至工質(zhì)工況符合閾值，停止關(guān)閉六段抽氣調(diào)節(jié)閥門(mén)；

18、s6：返回步驟s3，直至將調(diào)節(jié)閥門(mén)調(diào)節(jié)至完全打開(kāi)狀態(tài)，完成慢化劑余熱加熱器的并入。

19、進(jìn)一步地，所述慢化劑余熱加熱器上設(shè)有排污閥和排空氣閥，所述s1中排出慢化劑余熱加熱器內(nèi)部的空氣和臟污工質(zhì)包括以下具體步驟：

20、s101：將慢化劑余熱加熱器上的排污閥和排空氣閥打開(kāi)；

21、s102：將慢化劑余熱加熱器冷端出口的閥門(mén)打開(kāi)；

22、s103：將慢化劑余熱加熱器熱端入口的閥門(mén)打開(kāi)；

23、s104：將慢化劑余熱加熱器熱端出口的閥門(mén)打開(kāi)；

24、s105：將慢化劑余熱加熱器冷端入口的閥門(mén)打開(kāi)；

25、s106：對(duì)慢化劑余熱加熱器進(jìn)行清洗和排空氣，完成清洗和排空氣后，分別關(guān)閉排污閥和排空氣閥。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

27、(1)本方案通過(guò)慢化劑余熱交換器回收慢化劑中的余熱對(duì)rcw泵中的工質(zhì)加熱，基于加熱后的熱工質(zhì)，配合慢化劑余熱加熱器對(duì)軸封加熱器和低壓加熱器之間的冷工質(zhì)進(jìn)行加熱，回收慢化劑余熱的同時(shí)，降低低壓加熱器的能耗。

28、在常規(guī)島凝結(jié)水給水管道上增設(shè)加熱器回路，增設(shè)的管路僅需要從原慢化劑熱交換器冷端出口增設(shè)一路至常規(guī)島最低一級(jí)的低壓加熱器前，利用慢化劑余熱加熱工質(zhì)。且能夠降低低壓加熱器的能耗，節(jié)約該方案新增管道行程較短，改造前期投資成本較少，并且運(yùn)行調(diào)整簡(jiǎn)單，基本不會(huì)增加檢修工期，僅增加一個(gè)換熱器，安全性高且可靠性較好。

29、(2)本方案不涉及核安全級(jí)設(shè)備，且僅針對(duì)安全等級(jí)相同的設(shè)備進(jìn)行改造，具有較高的安全性；改造后一回路的慢化劑通過(guò)慢化劑熱交換器將余熱排出，之后攜帶熱源的水進(jìn)入慢化劑余熱加熱器進(jìn)行換熱，將熱源給予常規(guī)島凝結(jié)水，這種方式不會(huì)把一回路帶有放射性物質(zhì)的工質(zhì)帶入常規(guī)島；本作品提升發(fā)電量的同時(shí)，不會(huì)帶來(lái)新的安全隱患，運(yùn)行方式切換簡(jiǎn)單，易于操作。另外，經(jīng)改造后，全廠增加的電量自產(chǎn)自銷，提升的經(jīng)濟(jì)性直接體現(xiàn)在增加的電負(fù)荷上，相較于應(yīng)用在第三產(chǎn)業(yè)，有顯著的經(jīng)濟(jì)性提升，且有較好的操作性和實(shí)施性。

30、(3)本方案在將慢化劑余熱加熱器管路合并到常規(guī)島凝結(jié)水給水管道上時(shí)，先對(duì)慢化劑余熱交換器的冷端出口的熱控制的溫度進(jìn)行判斷，符合要求才輸送至慢化劑余熱加熱器，保證換熱的有效性。并通過(guò)逐步調(diào)節(jié)各個(gè)閥門(mén)的開(kāi)度，將慢化劑余熱加熱器并入系統(tǒng)，相比于大幅度直接并入，能夠確保低壓加熱器輸出工質(zhì)的工況小幅變化，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免大幅度變化，對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)安全隱患，提高系統(tǒng)的安全性和使用壽命。

31、(4)本方案在將慢化劑余熱加熱器并入到系統(tǒng)時(shí)，提前將慢化劑余熱加熱器內(nèi)的臟污工質(zhì)和空氣排出，提高后續(xù)慢化劑余熱加熱器內(nèi)工質(zhì)熱交換的效率，提高熱利用率。