CN113008065B - 一种隐蔽式废热处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于能源技术领域，具体涉及一种隐蔽式废热处理系统，其包括：设置在山体中的蓄水池，所述蓄水池设置有穹顶形状的导热顶壁，其上端面贴合山体，在所导热顶壁中设置有上冷却管网，在所述蓄水池中设置有下冷却管网；以及循环泵。基于本发明，电厂产生废热，通过主循环泵驱动到冷却管网并传递至导热层，导热层将热量传输至岩体，通过岩体所在的山体表面空气自然对流将废热释放到大气中。

Description

一种隐蔽式废热处理系统
技术领域
本发明属于能源技术领域，具体涉及一种隐蔽式废热处理系统。
背景技术
核能是当前应用最为广泛的新型能源之一，具有清洁无污染、能量密度高、综合成本低、无供电间歇性等优点，且目前技术相对比较成熟，具有大规模替代现有化石能源的应用前景。发展核电是我国满足电力需求，优化能源结构，保障能源安全，促进经济持续发展的重大战略举措。
目前核能主要的利用形式是核电厂的核能发电，大多数核电厂建造在沿海地区，利用海水进行废热排放，也有核电厂选址在流量很大的河流或湖泊附近，利用流动的河水/湖水进行废热冷却，还有一些小型的内陆实验型反应堆采用水冷塔或空冷器进行废热排放。利用海水/湖水/河水进行废热排出的核电厂目标大，无隐蔽性可言，对于采用空冷器/水冷塔的反应堆，地面系统设备突出，热量排放集中，隐蔽性差。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种隐蔽式废热处理系统。
本发明所提供的技术方案如下：
一种隐蔽式废热处理系统，包括：
设置在山体中的蓄水池，所述蓄水池设置有穹顶形状的导热顶壁，其上端面贴合山体，在所导热顶壁中设置有上冷却管网，所述上冷却管网的各进水口位于所述导热顶壁的一侧，所述上冷却管网的各出水口位于所述导热顶壁的另一侧，在所述蓄水池中设置有下冷却管网，其浸没在蓄水池中的蓄水中，所述下冷却管网的各进水口分别对应的连通所述上冷却管网的各出水口，所述下冷却管网的各出水口分别连通电站的循环水回水管；
以及循环泵，其一端通过管路连通电站的循环水出水管，其另一端通过若干管路分别连通所述上冷却管网的各进水口。
基于上述技术方案，电厂产生废热，通过主循环泵驱动到冷却管网并传递至导热层，导热层将热量传输至岩体，通过岩体所在的山体表面空气自然对流将废热释放到大气中，同时在电厂短时间高功率运行时，将产生的过量废热，通过冷却管网传递至蓄水池进行蓄热，池内水蒸发带热，在洞库内壁冷凝放热，凝结水返回蓄水池形成循环，形成热缓冲。
进一步的，所述导热顶壁上设置有若干锚栓，其一端插接在所述导热顶壁内，其另一端插入到山体中。
基于上述技术方案，锚栓具有一定的导热作用，可以增加将热量传输至岩体的效果。
进一步的，所述锚栓绕其周向设置有若干的热管，各热管沿着所述锚栓的轴向设置，其一端插接在所述导热顶壁内，其另一端插入到山体中。
基于上述技术方案，通过锚栓与热管的组合结构，可以显著增加导热层热量传输至岩体的效果。
进一步的，各所述热管绕所述锚栓的周向均匀设置。
基于上述技术方案，热管沿锚栓采用环形布置，通过热管一方面加快热量从导热层向岩体内部传输，另一方面利用热管的均温性，使岩体蓄热均匀，便于岩体热传输及表面散热。热管直径可选择10cm，单根热管传热量可选择在10kW以上。
进一步的，各所述锚栓为“工”字形，各所述热管位于所述锚栓的两端部之间。
基于上述技术方案，锚栓采用工型结构设计，一段置于导热层中，另一段置于岩体内部，在起到加固山洞顶部支撑的同时，增大锚栓两端的传热面积，便于将冷却管网中的热量通过导热层传热给岩体。
进一步的，各所述锚栓的下端朝向所述蓄水池的中心设置。
进一步的，在所述导热顶壁的下表面上设置有若干楔形冷凝凸起。
基于上述技术方案，所述的洞库内壁采用楔形结构，一方面增大洞库内表面积，便于热传输，另一方面楔形结构有利于水汽凝结，能加速洞库内表面水汽的冷凝，加快释热速率，促进洞库表面与蓄水池构成的闭式水循环，实现强化换热与加速冷凝。
进一步的，各所述楔形冷凝凸起的尖端朝向所述蓄水池设置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的高隐蔽式废热处理系统，利用天然的岩体作为掩护，通过岩体洞库加固的锚栓进行热量传输，同时采用热管环绕锚栓的结构进一步强化传热，加速废热向岩体的释放，此外洞库内壁采用楔形结构，实现洞库内部的强化换热与加速冷凝，利于废热从管网向洞库表面的快速传递。通过独特的结构设计，利用岩体所在的山体进行废热蓄存与排放，无明显的外围目标，视觉隐蔽性好，此外由于山体表面积大，散热能力好，对环境温度影响小，不会产生明显的红外效应，热隐蔽性好。
本发明摆脱了电站对水源的依赖，应用范围广，可以作为内陆实验型反应堆的废热排放系统，也可以为特殊用途的小型反应堆提供废热排放途径。
附图说明
图1是本发明所提供的隐蔽式废热处理系统的系统图。
附图1中，各标号所代表的结构列表如下：
1、山体，2、锚栓，3、热管，4、楔形冷凝凸起，5、上冷却管网，6、导热顶壁，7、蓄水池，8、循环泵，9、电站。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
需要说明的是，当一个零件或组件被认为是“连接”、“位于”、“装配”在另一个零件或组件上时，它可以是直接设置在另一个零件和组件上或者可能同时存在居中零件和组件。本文所使用的术语“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的。
在一个具体实施方式中，如图1所示，隐蔽式废热处理系统包括：设置在山体1中的蓄水池7，所述蓄水池7设置有穹顶形状的导热顶壁6，其上端面贴合山体1，在所导热顶壁6中设置有上冷却管网5，所述上冷却管网5的各进水口位于所述导热顶壁6的一侧，所述上冷却管网5的各出水口位于所述导热顶壁6的另一侧，在所述蓄水池7中设置有下冷却管网，所述下冷却管网的各进水口分别对应的连通所述上冷却管网5的各出水口，所述下冷却管网的各出水口分别连通电站9的循环水回水管；以及循环泵8，其一端通过管路连通电站9的循环水出水管，其另一端通过若干管路分别连通所述上冷却管网5的各进水口。基于此技术方案，电厂产生废热，通过主循环泵驱动到冷却管网并传递至导热层，导热层将热量传输至岩体，通过岩体所在的山体1表面空气自然对流将废热释放到大气中，同时在电厂短时间高功率运行时，将产生的过量废热，通过冷却管网传递至蓄水池进行蓄热，池内水蒸发带热，在洞库内壁冷凝放热，凝结水返回蓄水池形成循环，形成热缓冲。
在一个实施例中，如图1所示，隐蔽式废热处理系统包括：设置在山体1中的蓄水池7，所述蓄水池7设置有穹顶形状的导热顶壁6，其上端面贴合山体1，在所导热顶壁6中设置有上冷却管网5，所述上冷却管网5的各进水口位于所述导热顶壁6的一侧，所述上冷却管网5的各出水口位于所述导热顶壁6的另一侧，在所述蓄水池7中设置有下冷却管网，所述下冷却管网的各进水口分别对应的连通所述上冷却管网5的各出水口，所述下冷却管网的各出水口分别连通电站9的循环水回水管；以及循环泵8，其一端通过管路连通电站9的循环水出水管，其另一端通过若干管路分别连通所述上冷却管网5的各进水口。在所述导热顶壁6上设置有若干锚栓2，其一端插接在所述导热顶壁6内，其另一端插入到山体1中。基于此技术方案，锚栓具有一定的导热作用，可以增加将热量传输至岩体的效果。
在一个实施例中，如图1所示，隐蔽式废热处理系统包括：设置在山体1中的蓄水池7，所述蓄水池7设置有穹顶形状的导热顶壁6，其上端面贴合山体1，在所导热顶壁6中设置有上冷却管网5，所述上冷却管网5的各进水口位于所述导热顶壁6的一侧，所述上冷却管网5的各出水口位于所述导热顶壁6的另一侧，在所述蓄水池7中设置有下冷却管网，所述下冷却管网的各进水口分别对应的连通所述上冷却管网5的各出水口，所述下冷却管网的各出水口分别连通电站9的循环水回水管；以及循环泵8，其一端通过管路连通电站9的循环水出水管，其另一端通过若干管路分别连通所述上冷却管网5的各进水口。所述锚栓2绕其周向设置有若干的热管3，各热管3沿着所述锚栓2的轴向设置，其一端插接在所述导热顶壁6内，其另一端插入到山体1中。基于此技术方案，通过锚栓与热管的组合结构，可以显著增加导热层热量传输至岩体的效果。
在一个实施例中，如图1所示，各所述热管3绕所述锚栓2的周向均匀设置。各所述锚栓2的下端朝向所述蓄水池7的中心设置。基于此技术方案，，热管沿锚栓采用环形布置，通过热管一方面加快热量从导热层向岩体内部传输，另一方面利用热管的均温性，使岩体蓄热均匀，便于岩体热传输及表面散热。
在一个实施例中，如图1所示，各所述锚栓2为“工”字形，各所述热管3位于所述锚栓2的两端部之间。基于此技术方案，锚栓采用工型结构设计，一段置于导热层中，另一段置于岩体内部，在起到加固山洞顶部支撑的同时，增大锚栓两端的传热面积，便于将冷却管网中的热量通过导热层传热岩体。
在一个实施例中，如图1所示，隐蔽式废热处理系统包括：设置在山体1中的蓄水池7，所述蓄水池7设置有穹顶形状的导热顶壁6，其上端面贴合山体1，在所导热顶壁6中设置有上冷却管网5，所述上冷却管网5的各进水口位于所述导热顶壁6的一侧，所述上冷却管网5的各出水口位于所述导热顶壁6的另一侧，在所述蓄水池7中设置有下冷却管网，所述下冷却管网的各进水口分别对应的连通所述上冷却管网5的各出水口，所述下冷却管网的各出水口分别连通电站9的循环水回水管；以及循环泵8，其一端通过管路连通电站9的循环水出水管，其另一端通过若干管路分别连通所述上冷却管网5的各进水口。在所述导热顶壁6的下表面上设置有若干楔形冷凝凸起4。各所述楔形冷凝凸起4的尖端朝向所述蓄水池7设置。基于此技术方案，所述的洞库内壁采用楔形结构，一方面增大洞库内表面积，便于热传输，另一方面楔形结构有利于水汽凝结，能加速洞库内表面水汽的冷凝，加快释热速率，促进洞库表面与蓄水池构成的闭式水循环，实现强化换热与加速冷凝。
本发明提供的高隐蔽式废热处理系统的工作原理如下：
利用天然的岩体作为掩护，通过岩体洞库加固的锚栓进行热量传输，同时采用热管环绕锚栓的结构进一步强化传热，加速废热向岩体的释放，此外洞库内壁采用楔形结构，实现洞库内部的强化换热与加速冷凝，利于废热从管网向洞库表面的快速传递。
冷却管网采用并联的分支结构，电站运行在一般工况下时，冷却管网内的水冷却剂在主泵驱动下，通过洞库壁面进行冷却释热后返回电站，此时废热直接通过岩体进行均匀排放；当电站在短时高功率运行工况下时，冷却管网内的水冷却剂在主泵驱动下，进入蓄水池的底部管网进行冷却释热后返回电站，此时废热主要储存在蓄水池内，通过蒸发-冷却循环进行热量向岩体的释放。当过了高功率运行工况后，可通过驱动泵将池内冷却管网与山洞壁面管网进行循环换热，将蓄水池热量导出。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种隐蔽式废热处理系统，其特征在于，包括：
设置在山体中的蓄水池(7)，所述蓄水池(7)设置有封闭的穹顶形的导热顶壁(6)，其上端面贴合山体(1)，在所导热顶壁(6)中设置有上冷却管网(5)，所述上冷却管网(5)的各进水口位于所述导热顶壁(6)的一侧，所述上冷却管网(5)的各出水口位于所述导热顶壁(6)的另一侧，在所述蓄水池(7)中设置有下冷却管网，所述下冷却管网的各进水口分别对应的连通所述上冷却管网(5)的各出水口，所述下冷却管网的各出水口分别连通电站的循环水回水管；
以及循环泵(8)，其一端通过管路连通电站的循环水出水管，其另一端通过若干管路分别连通所述上冷却管网(5)的各进水口；
所述导热顶壁(6)上设置有若干锚栓(2)，其一端插接在所述导热顶壁(6)内，其另一端插入到山体(1)中；
所述锚栓(2)绕其周向设置有若干的热管(3)，各热管(3)沿着所述锚栓(2)的轴向延伸，其一端插接在所述导热顶壁(6)内，其另一端插入到山体(1)中；
各所述热管(3)绕所述锚栓(2)的周向均匀设置；
各所述锚栓(2)为“工”字形，各所述热管(3)位于所述锚栓(2)的两端部之间。
2.根据权利要求1所述的隐蔽式废热处理系统，其特征在于：各所述锚栓(2)的一端朝向所述蓄水池(7)的中心设置。
3.根据权利要求1所述的隐蔽式废热处理系统，其特征在于：在所述导热顶壁(6)的下表面上设置有若干楔形冷凝凸起(4)。
4.根据权利要求3所述的隐蔽式废热处理系统，其特征在于：各所述楔形冷凝凸起(4)下端的尖端朝向所述蓄水池(7)设置。
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