CN104021829B - 一种多用途的浮动核能装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种多用途的浮动核能装置，包括安装在安全壳内的反应堆，反应堆的热管道输送到汽轮机，汽轮机带动发电机发电，反应堆的热管道还直接连接到海水淡化系统、民用暖气系统、以及稠油开采系统，且汽轮机排出的高温热气经过二次管道输送到海水淡化系统、民用暖气系统、以及稠油开采系统。本发明将驳船承载的反应堆作为动力源，将其产生的动力进行导流，除了用于汽轮机发电以外，还用于海水淡化、供暖、稠油开采等，将核反应堆的动能进行了多样化处理，解决了目前的浮动式核电站只能用于发电的问题，丰富了能源的种类，有利于海上作业等特殊项目的复合式能源提供；采用经过驱动汽轮机的能源进行二次利用，大大提高了核反应堆的利用率。

Description

一种多用途的浮动核能装置

技术领域

本发明涉及浮动式反应堆，具体是一种多用途的浮动核能装置。

背景技术

浮动核电站可用在没有电网、人烟罕至,靠近海的地方，包括在南极和北极地区的石油开发中。它也能在不需要建造大型电网系统的边远地区提供电力，以及用在能源密集型的海水淡化领域。中东属于结构性缺水地区，水是当地最攸关生死的东西，而浮动核电站就是解决这个问题的答案。我国海岸线漫长，领海面积巨大，南海和浙江沿海有诸多岛屿，海洋资源丰富，而海洋资源的开发首先需要的就是能源。化石燃料由于运输等条件的限制，不利于为海洋资源开发提供足够的多样化能源。一公斤的U-235全部裂变放出的能量与2700吨标准煤相当，对于核反应堆而言，同样能量的获得几乎不需要付出任何的运输代价。核反应堆在能源供应，尤其是在运输不便，或者偏远地区的能源供应上具有化石燃料不可比拟的独特优势。

1963年，美国将一艘二战用船只改造成浮动式核动力装置（10MW），1967年，改造工作完成，该船被部署在巴拿马运河附近，为军事基地供电，并于1976年退役。目前世界上仅有俄罗斯一个国家正在建设浮动式核电站KLT-40S，计划用于西伯利亚东部等偏远地区能源供给，预计将于2016年实现发电。俄罗斯所建造的浮动式核电站主要用于提供电力和热能以解决远东地区自然资源开发所需要的能源。不管是美国还是俄罗斯的浮动式核电站，其建设目的主要是为偏远区域提供电力，没有充分发挥浮动式核电站的特殊优势。目前的海上浮动核电站均只用于发电，其利用率低下，能源浪费较大。

发明内容

本发明的目的在于提供应用于一种多用途的浮动核能装置，解决目前俄罗斯KLT-40S浮动式核电站存在的能源单一、利用率低下的问题，达到提高其利用率、增加能源形式的目的。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种多用途的浮动核能装置，包括安装在安全壳内的反应堆，反应堆的热管道输送到汽轮机，汽轮机带动发电机发电，反应堆的热管道还直接连接到海水淡化系统、民用暖气系统、以及稠油开采系统，且汽轮机排出的高温热气经过二次管道输送到海水淡化系统、民用暖气系统、以及稠油开采系统。本发明将驳船承载的反应堆作为动力源，将其产生的动力进行导流，除了用于汽轮机发电以外，还用于海水淡化、供暖、稠油开采等，将核反应堆的动能进行了多样化处理，解决了目前的浮动式核电站只能用于发电的问题，丰富了能源的种类，有利于海上作业等特殊项目的复合式能源提供；采用经过驱动汽轮机的能源进行二次利用，大大提高了核反应堆的利用率。

所述的海水淡化系统包括连接在热管道和二次管道上的二次换热器T1，二次换热器T1依次连接海水蒸发罐R1、海水蒸发罐R2、海水蒸发罐R3、以及淡水冷凝器，海水蒸发罐R1底部的加热管连接在二次换热器T1上形成循环加热，海水蒸发罐R2、海水蒸发罐R3底部的高浓度海水直接排出。具体的讲，从热管道和二次管道上输入的热源在二次热交换器T1内进行热交换，将热交换形成的稳定热输入到海水蒸发罐R1内对海水进行加热，此处的海水获得的热能较高，能够形成水蒸气进入到海水蒸发罐R2，经过再次蒸发后进入海水蒸发罐R3，经过第三次蒸发后形成纯净的水蒸气输入到淡水冷凝器，冷凝形成淡水。

所述民用暖气系统包括连接在热管道和二次管道上的二次换热器T2，二次换热器T2向民用输暖管网输送暖气，民用输暖管网换热后形成的冷却水通过回收泵M3输送到二次换热器T2进行热交换。从汽轮机排出的属于高温高压的气体，其含有巨大的能量，将其作为动力，或者将其与一部分反应堆的输出动力源混合作为共同能源，经过调整压力阀后就可以与二次换热器T2进行热交换，获得热量的水温度较高，可以用于民用输暖管网的供暖，供暖后的低温水经过回收泵M3输送给二次换热器T2形成循环供暖。

所述的稠油开采系统包括连接在热管道和二次管道上的多级增压增温装置，多级增压增温装置输出的高温高压水输送给稠油开采井，稠油开采井用后的低温水经过回收泵M4输入到多级增压增温装置进行二次利用。通过汽轮机废气的二次利用，可以减少稠油开采的高温热水能耗，直接提高反应堆的能源利用率。

还包括冷却系统，冷却系统包括通过管道与反应堆连接的换热器、冷凝器，冷凝器的冷水经过凝水泵M2输送至净化器，净化器的纯净冷水通过给水M1输送至换热器，冷水经过换热器吸热升温后输送至冷凝器形成循环冷却。通过设置冷却系统，可以控制反应堆的温度，使其工作在较为稳定的温度区间内。

所述的冷凝器还与汽轮机输出高温气体的二次管道连接。对于二次管道的温度控制，可以采用冷凝器作为统一的控制中心，通过各个管道的阀门控制流量，就可以调整各个管道的输入输出量。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本发明一种多用途的浮动核能装置，将驳船承载的反应堆作为动力源，将其产生的动力进行导流，除了用于汽轮机发电以外，还用于海水淡化、供暖、稠油开采等，将核反应堆的动能进行了多样化处理，解决了目前的浮动式核电站只能用于发电的问题，丰富了能源的种类，有利于海上作业等特殊项目的复合式能源提供；采用经过驱动汽轮机的能源进行二次利用，大大提高了核反应堆的利用率；

2本发明一种多用途的浮动核能装置，从汽轮机排出的属于高温高压的气体，其含有巨大的能量，将其作为动力，或者将其与一部分反应堆的输出动力源混合作为共同能源，经过调整压力阀后就可以与二次换热器T2进行热交换，获得热量的水温度较高，可以用于民用输暖管网的供暖，供暖后的低温水经过回收泵M3输送给二次换热器T2形成循环供暖；

3本发明一种多用途的浮动核能装置，可应用于海洋能源开发，孤岛供能，可用于提供动力、发电、淡化海水、采暖、供应蒸汽等，能满足远海、极地或偏远地区、孤岛等区域热、电、水、汽联产的特殊需要。

附图说明

图1为本发明原理示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1—反应堆，2—安全壳，3—汽轮机，4—发电机，5—淡水冷凝器，6—民用输暖管网，7—多级增压增温装置，8—稠油开采井，9—换热器，10—冷凝器，11—净化器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示的原理图，本发明一种多用途的浮动核能装置，包括安装在安全壳2内的反应堆1，反应堆1的热管道输送到汽轮机3，汽轮机3带动发电机4发电，反应堆1的热管道还直接连接到海水淡化系统、民用暖气系统、以及稠油开采系统，且汽轮机3排出的高温热气经过二次管道输送到海水淡化系统、民用暖气系统、以及稠油开采系统；其中，海水淡化系统包括连接在热管道和二次管道上的二次换热器T1，二次换热器T1依次连接海水蒸发罐R1、海水蒸发罐R2、海水蒸发罐R3、以及淡水冷凝器5，海水蒸发罐R1底部的加热管连接在二次换热器T1上形成循环加热，海水蒸发罐R2、海水蒸发罐R3底部的高浓度海水直接排出，二次热交换器T1内进行热交换，将热交换形成的稳定热输入到海水蒸发罐R1内对海水进行加热，此处的海水获得的热能较高，能够形成水蒸气进入到海水蒸发罐R2，经过再次蒸发后进入海水蒸发罐R3，经过第三次蒸发后形成纯净的水蒸气输入到淡水冷凝器5，冷凝形成淡水；民用暖气系统包括连接在热管道和二次管道上的二次换热器T2，二次换热器T2向民用输暖管网6输送暖气，民用输暖管网6换热后形成的冷却水通过回收泵M3输送到二次换热器T2进行热交换；稠油开采系统包括连接在热管道和二次管道上的多级增压增温装置7，多级增压增温装置7输出的高温高压水输送给稠油开采井8，稠油开采井8用后的低温水经过回收泵M4输入到多级增压增温装置7进行二次利用；还包括冷却系统，冷却系统包括通过管道与反应堆1连接的换热器9、冷凝器10，冷凝器10的冷水经过凝水泵M2输送至净化器11，净化器11的纯净冷水通过给水M1输送至换热器，冷水经过换热器9吸热升温后输送至冷凝器10形成循环冷却，冷凝器10还与汽轮机3输出高温气体的二次管道连接；在各个热工原件的进入端，都安装于流量调节阀K，如图中的K1～K10，用于调节各个热工器件的输入输出量，使其工作在合理的范围内。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多用途的浮动核能装置，包括安装在安全壳（2）内的反应堆（1），反应堆（1）的热管道输送到汽轮机（3），汽轮机（3）带动发电机（4）发电，其特征在于：反应堆（1）的热管道还直接连接到海水淡化系统、民用暖气系统、以及稠油开采系统，且汽轮机（3）排出的高温热气经过二次管道输送到海水淡化系统、民用暖气系统、以及稠油开采系统；

所述的稠油开采系统包括连接在热管道和二次管道上的多级增压增温装置（7），多级增压增温装置（7）输出的高温高压水输送给稠油开采井（8），稠油开采井（8）用后的低温水经过回收泵M4输入到多级增压增温装置（7）进行二次利用。

2.根据权利要求1所述的一种多用途的浮动核能装置，其特征在于：所述的海水淡化系统包括连接在热管道和二次管道上的二次换热器T1，二次换热器T1依次连接海水蒸发罐R1、海水蒸发罐R2、海水蒸发罐R3、以及淡水冷凝器（5），海水蒸发罐R1底部的加热管连接在二次换热器T1上形成循环加热，海水蒸发罐R2、海水蒸发罐R3底部的高浓度海水直接排出。

3.根据权利要求1所述的一种多用途的浮动核能装置，其特征在于：所述民用暖气系统包括连接在热管道和二次管道上的二次换热器T2，二次换热器T2向民用输暖管网（6）输送暖气，民用输暖管网（6）换热后形成的冷却水通过回收泵M3输送到二次换热器T2进行热交换。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种多用途的浮动核能装置，其特征在于：还包括冷却系统，冷却系统包括通过管道与反应堆（1）连接的换热器（9）、冷凝器（10），冷凝器（10）的冷水经过凝水泵M2输送至净化器（11），净化器（11）的纯净冷水通过给水泵M1输送至换热器，冷水经过换热器（9）吸热升温后输送至冷凝器（10）形成循环冷却。

5.根据权利要求4所述的一种多用途的浮动核能装置，其特征在于：所述的冷凝器（10）还与汽轮机（3）输出高温气体的二次管道连接。