CN107352607A - 一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统 - Google Patents
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Abstract
一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统,包括减温减压器、多效蒸发器、预热器、冷凝器、辐射检测装置、水泵和真空泵。所述系统通过对第一效蒸发器的入口蒸汽、冷却水和浓盐水的分别隔离,实现了对核能系统的二回路热源蒸汽可能造成的放射性污染完全隔离。通过对蒸发器的区域划分和系统流程的设计,提高了系统的整体热效率。该系统和方法可以有效的避免放射性物质对产品水和环境的污染,同时也使得能源利用更为充分,具有安全、高效、清洁、环保的优点。
Description
技术领域
本发明涉及核能领域和海水淡化领域,尤其是涉及一种以核能为热源的多效蒸发海水淡化系统。
背景技术
核能作为一种高密度能源被广泛的使用在发电和动力领域。在世界范围内,核电站多建设与沿海地区;核能作为动力也多用于海洋船舶及海洋平台。无论是核电站或是核动力船舶及平台,均有大量的淡水需求。为解决核能应用过程中的淡水需求,结合核能利用的地域性特性,海水淡化是一种切实可行的有效方法。
现有的多效蒸发海水淡化系统(简称MED系统,下同),以蒸汽作为输入热源,在水平管降膜蒸发器内与换热管外的海水换热。海水受热蒸发后产生的蒸汽经过除沫器后进入下一效蒸发器作为输入热源。收集除第一效外的每一效输入蒸汽的冷凝液作为产品淡水。
常见的核反应堆的一回路冷却剂携带大量的放射性物质,虽然蒸汽发生器可以有效的隔离放射性物质,但是蒸汽发生器内换热管的破损和泄露是不可避免的,二回路蒸汽也一定会携带有少量的放射性物质。如果携带有放射性的物质进入了海水淡化系统,将会有很大的概率污染海水淡化产品水。因此,传统的MED海水淡化技术已经不能满足核能作为热源的要求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服传统MED海水淡化技术的不足,提出了一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统及方法。具有产品水无放射性物质携带、产品水水质高、热能利用率高、产水量大等优点。
为了达到上述目的,本发明的技术方案如下:
一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统,包括减温减压器、多效蒸发器、预热器、冷凝器、辐射监测装置(辐射检测器)、水泵和真空泵;
其连接关系为:减温减压器出口与第一效蒸发器蒸汽入口相连;第一效蒸发器冷却水出口与减温减压器调温水入口相连,第一效蒸发器冷却水出口也与核能系统二回路相连;第一效蒸发器浓盐水出口与预热器的热源入口相连;第一效蒸发器蒸汽出口与第二效蒸发器蒸汽入口相连;第i(1<i<n)效蒸发器冷却水出口与第i+1效蒸发器蒸汽室入口相连;第i效蒸发器浓盐水出口与第i+1效蒸发器蒸发室入口相连;第i效蒸发器蒸汽出口与第i+1效蒸发器蒸汽室入口相连;第n效蒸发器冷却水出口与冷凝器相连;第n效蒸发器浓盐水出口与2至n效蒸发器海水入口相连;第n效蒸发器浓盐水出口也与预热器冷源入口相连;第n效蒸发器蒸汽出口与冷凝器入口相连;冷凝器出口与第2至n效蒸发器海水入口相连;冷凝器出口也与系统海水排出口相连;冷凝器出口也与预热器冷源入口相连;预热器热源出口与系统海水排出口相连;预热器冷源入口与第一效蒸发器海水入口相连。
辐射监测装置设置与第一效蒸汽出口与第二效蒸汽入口连接段,同时也可以设置在其他段;预热器也可以设置在任意两效蒸发器海水入口段之间,从而实现了核反应堆二回路蒸汽中放射性物质与产品水的完全隔离,保证了产品水水质安全,最大程度提高了热能的利用效率。
蒸发器可以为水平管降膜蒸发器,设有蒸汽室、蒸发室、水平换热管束、除沫器。其有益效果是可以均匀的将热源蒸汽分配至水平管束的各换热管内,提高蒸发器整体换热效果;利用水平管降膜蒸发技术的高传热系数特性提高换热效率;利用丝网或波纹板除沫器的高汽水分离特征,保证出口蒸汽的品质。
第2至末效蒸发器浓盐水出口均可以部分或全部与新鲜喷淋海水混合。其有益效果是可以有效提高蒸发器入口海水温度,减小余热空间,提高系统整体换热效率。
第一效蒸发器冷却水部分作为减温减压器的调温用水。其有益效果是调温用水来源与二回路热源蒸汽并调节二回路热源蒸汽温度,不会对系统其他部分造成放射性污染,而且在增大第一效蒸发器入口蒸汽量的同时,不会增大二回路总体水量,更为有效的利用了热源热量,并且对海水淡化系统和核能系统均不会产生不利影响。
本发明的有益效果是:
利用核能的多效蒸发海水淡化系统通过首效蒸发器热源隔离,首效蒸发器浓盐水隔离等手段实现了核反应堆二回路蒸汽中放射性物质与产品水的完全隔离,保证了产品水水质安全;此外还极大程度上提高了热能的利用效率,不仅达到了节能减排的目的,而且有效实现了核能的安全、充分利用,并且可以解决沿海核电站,海洋核动力船舶及核动力平台用水困难的问题。
附图说明
图1为本发明所述的一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统示意图。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
1.蒸汽流程:核反应堆二回路蒸汽经减温减压器调整到指定温度后,作为热源进入第一效蒸发器;海水与蒸汽换热后蒸发出来的蒸汽作为热源进入第二效蒸发器,如此直至第n效蒸发器产生的蒸汽进入冷凝器冷凝;
2.淡水流程:第一效蒸发器热源蒸汽来自核能系统二回路,有很大概率携带放射性物质,其冷凝下来的冷却水,一部分进入减温减压器用于调整第一效蒸发器进口蒸汽参数,另一部分直接送回二回路中,不作为淡水使用;第二效蒸发器冷却水进入第三效蒸发器的蒸汽入口空间,由于压力差的影响,会产生部分闪蒸,增大第三效热源蒸汽总量,未闪蒸冷却水混合第三效冷却水一同进入第四效蒸发器的蒸汽入口空间,如此直至第n效蒸发器冷却水混合了前n-2效(不包括第一效)冷却水一同进入冷凝器与新鲜海水换热后收集为产品水;
3.海水流程:新鲜海水进入冷凝器与冷却水及第n效蒸发器产生的蒸汽进行换热后一部分排出系统,另一部分与多效浓盐水混合后喷淋进入共计n效蒸发器,在蒸发器内与蒸汽换热蒸发;
4.浓盐水流程:海水在蒸发器内与蒸汽换热,一部分变成蒸汽,另一部分未蒸发的被称为浓盐水;第一效蒸发器热源有大概率携带放射性物质,若换热管出现破损和泄露会污染第一效蒸发器的未蒸发浓盐水,所以第一效蒸发器浓盐水经预热器与喷淋海水换热后直接排出系统;第二效蒸发器浓盐水进入第三效蒸发器蒸发空间,在压力差的作用下闪蒸,增大总蒸发蒸汽量,未闪蒸的浓盐水混合第三效浓盐水共同进入第四效蒸发空间,如此直至第n效蒸发器,第n效蒸发器浓盐水与流经冷凝器的新鲜海水混合,用于提高喷淋海水温度。
5.辐射监测与防护流程:辐射监测装置设置在第一效蒸发器蒸汽出口与第二效蒸发器蒸汽入口段中,一旦监测蒸汽中携带放射性物质超过阙值,则表示第一效蒸发器换热管发生明显泄露或破损,自动关闭二回路热源蒸汽入口阀门并排出系统内所有新鲜海水、冷却水、浓盐水至隔离水箱。
Claims (10)
1.一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统,其特征是,该系统包括减温减压器、多效蒸发器、预热器、冷凝器、水泵和真空泵;名部分的连接关系为:减温减压器出口与第一效蒸发器蒸汽入口相连;第一效蒸发器冷却水出口与减温减压器调温水入口相连,第一效蒸发器冷却水出口也与核能系统二回路相连;第一效蒸发器浓盐水出口与预热器热源入口相连;第一效蒸发器蒸汽出口与第二效蒸发器蒸汽入口相连;第i效蒸发器冷却水出口与第i+1效蒸发器蒸汽室入口相连,其中1<i<n;第i效蒸发器浓盐水出口与第i+1效蒸发器蒸发室入口相连;第i效蒸发器蒸汽出口与第i+1效蒸发器蒸汽室入口相连;第n效蒸发器冷却水出口与冷凝器相连;第n效蒸发器浓盐水出口与2至n效蒸发器海水入口相连;第n效蒸发器浓盐水出口也与预热器冷源入口相连;第n效蒸发器蒸汽出口与冷凝器入口相连;冷凝器出口与第2至n效蒸发器海水入口相连;冷凝器出口也与系统海水排出口相连;冷凝器出口也与预热器冷源入口相连;预热器热源出口与系统海水排出口相连;预热器冷源入口与第一效蒸发器海水入口相连。
2.根据权利要求书1所述的一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统,其特征是,还包括辐射监测装置。
3.根据权利要求书2所述的一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统,其特征是,所述的辐射监测装置设置与第一效蒸汽出口与第二效蒸汽入口连接段。
4.根据权利要求书1、2或3所述的一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统,其特征在于,预热器设置在任意两效蒸发器海水入口段之间。
5.根据权利要求书1、2或3所述的一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统,其特征在于:所述系统的核能二回路热源蒸汽与系统其他部分完全隔离;所述系统的第一效蒸发器的浓盐水与系统其他部分完全隔离。
6.根据权利要求书1、2或3所述的一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统,其特征在于:所述蒸发器为水平管降膜蒸发器,设有蒸汽室、蒸发室、水平换热管束、除沫器。
7.根据权利要求书4所述的一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统,其特征是:所述蒸发器为水平管降膜蒸发器,设有蒸汽室、蒸发室、水平换热管束、除沫器。
8.根据权利要求书1、2、3或7所述的一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统,其特征是:第2至末效蒸发器浓盐水出口均部分或全部与新鲜喷淋海水混合。
9.根据权利要求书5所述的一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统,其特征是:第2至末效蒸发器浓盐水出口均部分或全部与新鲜喷淋海水混合。
10.根据权利要求书9所述的一种利用核能的多效蒸发海水淡化系统,其特征是:第一效蒸发器冷却水部分作为减温减压器的调温用水。
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