CN114852263A - 一种核能发电船整体布局结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种核能发电船整体布局结构,包括从核能发电船的首部到尾部依次设置的首部生活工作保障功能区域、第一隔离舱段、中间核反应堆功能区域、第二隔离舱段、尾部电力生产功能区域;首部生活工作保障功能区域包括从首部到尾部依次设置的艏部防撞舱段、保障系统舱段、核堆仪控舱段;第一隔离舱段作为核辅助系统舱段;中间核反应堆功能区域包括核反应堆舱段;第二隔离舱段为二回路辅助系统舱段;尾部电力生产功能区域包括从首部到尾部依次设置的汽轮发电机组舱段、输变电舱段、艉部推进器舱段;各个舱段之间通过防火水密横舱壁分隔;发电系统采用双堆多机横向并列布置方式。本发明能够满足安全性、工艺流畅性以及船舶总体性能的要求。
Description
技术领域
本发明涉及船舶设计技术领域,具体涉及一种核能发电船整体布局结构。
背景技术
随着世界各国对全球气候变化的重视,碳达峰、碳中和等一系列碳排放规划逐步落地,全球对海上绿色能源的需求逐渐显现。核能发电船以绿色清洁、功率密度高、燃料补给需求低、灵活机动多用途等特点,成为沿岸城市及海岛经济地满足海上能源需求的重要选择。
作为海上核能装置,反应堆存在大量放射性物质,如果在事故中释放到外界,可能会对生态和人员造成极大的伤害,因此核能发电船的整体布局结构应首要考虑船舶的安全性能。
核能发电船整体布局存在以下技术问题:
1)核能发电船整体布局需要遵循核安全限制要求。安全性设计往往要以空间消耗为代价,合理的整体布局应能对海上核反应堆实施有效的保护,应能减缓船舶运动摇摆影响、隔离爆炸碰撞冲击、隔离内部火灾蔓延、防护船舶破损水淹等。
2)核能发电船整体布局应立足使用流程规划,具有较高的作业效率。合理的整体布局即应考虑工艺流程是否畅顺,设备的操作、维修空间是否足够,工作舱室、场所是否足够。
3)核能发电船整体布局还应注重重量分布平衡,保证船舶在海上的浮态平衡及航行时各项总体性能。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种核能发电船整体布局结构,能够满足安全性、工艺流畅性以及船舶总体性能的要求。
本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为:
一种核能发电船整体布局结构,包括从核能发电船的首部到尾部依次设置的首部生活工作保障功能区域、第一隔离舱段、中间核反应堆功能区域、第二隔离舱段、尾部电力生产功能区域;所述首部生活工作保障功能区域包括从首部到尾部依次设置的艏部防撞舱段、保障系统舱段、核堆仪控舱段;所述第一隔离舱段作为核辅助系统舱段;所述中间核反应堆功能区域包括核反应堆舱段;所述第二隔离舱段为二回路辅助系统舱段;所述尾部电力生产功能区域包括从首部到尾部依次设置的汽轮发电机组舱段、输变电舱段、艉部推进器舱段;各个舱段之间通过防火水密横舱壁分隔;
核能发电船的发电系统采用双堆多机横向并列布置,发电系统包括沿右舷从首到尾依次布置的右反应堆、与所述右反应堆连接的多个右汽轮机、与多个右汽轮机一一对应连接的多个右发电机、与多个右发电机连接的右变电输电设备;还包括沿左舷从首到尾依次布置的左反应堆、与所述左反应堆连接的多个左汽轮机、与多个左汽轮机一一对应连接的多个左发电机、与多个左发电机连接的左变电输电设备;其中,所述右反应堆与左反应堆布置于所述核反应堆舱段内,所述右汽轮机、右发电机、左汽轮机、左发电机布置于所述汽轮发电机组舱段内,所述右变电输电设备、左变电输电设备布置于所述输变电舱段内。
上述方案中,所述右反应堆舱与左反应堆舱布置于船舶重心附近。
上述方案中,所述中间核反应堆功能区域的底部设置底部隔离舱,顶部设置顶部隔离舱作为碰撞隔离舱,左右舷分别设有舷侧隔离舱。
上述方案中,所述第一隔离舱段、核堆仪控舱段、第二隔离舱段、汽轮发电机组舱段的底部均设置底部延伸隔离舱。
上述方案中,所述发电系统还包括连接反应堆与对应汽轮机的蒸汽管路,所述蒸汽管路布置于所述二回路辅助系统舱段内。
上述方案中,所述发电系统还包括连接发电机与对应变电输电设备的电力电缆,所述电力电缆穿过所述汽轮发电机组舱段与输变电舱段之间的防火水密横舱壁。
上述方案中,左右舷的发电系统关于船体中纵剖面对称布置。
上述方案中,位于右舷的多组右汽轮机呈横向并列布置,位于右舷的多组右发电机呈横向并列布置,同一组右汽轮机与右发电机之间呈轴向串列布置;位于左舷的多组左汽轮机呈横向并列布置,位于左舷的多组左发电机呈横向并列布置,同一组左汽轮机与左发电机之间呈轴向串列布置。
上述方案中,右舷设置两组右汽轮机与右发电机;左舷设置两组左汽轮机与左发电机。
上述方案中,所述首部生活工作保障功能区域还包括布置于甲板上方的上层建筑。
本发明的有益效果在于:
1、本发明核能发电船整体布局结构包含首中尾三大功能区域,三大区域之间设置辅助舱段进行彼此隔离,首部生活工作区域远离尾部电力生产区域,提高了人员居住生活的舒适性;中间核反应堆区域布置于中间舱段,并采取隔离保护,可有效防护搁浅、触礁、撞船、坠机等意外事故的冲击。
2、在功能分区的基础上,从首到尾以防火水密横舱壁分隔出若干个分段,防止火灾相互蔓延,防止破损事故水淹相互影响。
3、电力生产系统舱室从船中到船尾串联布置,分别为:核反应堆舱段+二回路辅助系统舱段+汽轮发电机组舱段+输变电舱段;相应地,发电系统从船中到船尾采用反应堆-汽轮机-发电机-输变电串联式布置,发电生产工艺流程顺畅,经济性较好,且增加了空间的利用率。
4、发电系统采用双堆横向并列布置方式,使船宽更宽,大风浪下的稳性增强,抗倾覆能力更好;采用双堆多机发电方式,减少单机故障的影响,使得单机故障后,仍具有较好的安全性和较高的作业率,提高电力生产的可靠性。
5、核反应堆布置在船舶重心附近,缓解对船舶摇摆等运动的影响。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明核能发电船整体布局结构的功能分区侧视示意图;
图2是本发明核能发电船整体布局结构的水密防火分段侧视示意图;
图3是本发明核能发电船整体布局结构的发电系统主要设备布置平面图。
图中:10、首部生活工作保障功能区域;11、艏部防撞舱段;12、保障系统舱段;13、核堆仪控舱段;14、上层建筑;
20、中间核反应堆功能区域;21、核反应堆舱段;
30、尾部电力生产功能区域;31、汽轮发电机组舱段;32、输变电舱段;33、艉部推进器舱段;
40、隔离功能区域;41、第一隔离舱段;42、第二隔离舱段;43、底部隔离舱;44、顶部隔离舱;45、46、47、48均为底部延伸隔离舱;49、舷侧隔离舱;
50、防火水密横舱壁;
60、发电系统;611、右反应堆;612、左反应堆;62、蒸汽管路;631、右汽轮机;632、左汽轮机;641、右发电机;642、左发电机;65、电力电缆;661、右变电输电设备;662、左变电输电设备。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-3所示,为本发明实施例提供的一种核能发电船整体布局结构,包括从核能发电船的首部到尾部依次设置的首部生活工作保障功能区域10、第一隔离舱段41、中间核反应堆功能区域20、第二隔离舱段42、尾部电力生产功能区域30。首部生活工作保障功能区域10包括从首部到尾部依次设置的艏部防撞舱段11、保障系统舱段12、核堆仪控舱段13。第一隔离舱段41作为核辅助系统舱段。中间核反应堆功能区域20包括核反应堆舱段21。第二隔离舱段42为二回路辅助系统舱段。尾部电力生产功能区域30包括从首部到尾部依次设置的汽轮发电机组舱段31、输变电舱段32、艉部推进器舱段33。各个舱段之间通过防火水密横舱壁50分隔。
核能发电船的发电系统60采用双堆四机横向并列布置,发电系统60包括沿右舷从首到尾依次布置的右反应堆611、与右反应堆611连接的两个右汽轮机631、分别与两个右汽轮机631连接的两个右发电机641、与两个右发电机641连接的右变电输电设备661;还包括沿左舷从首到尾依次布置的左反应堆612、与左反应堆612连接的两个左汽轮机632、分别与两个左汽轮机632连接的两个左发电机642、与两个左发电机642连接的左变电输电设备662。其中,右反应堆611与左反应堆612布置于核反应堆舱段21内,在船舶重心附近;右汽轮机631、右发电机641、左汽轮机632、左发电机642布置于汽轮发电机组舱段31内;右变电输电设备661、左变电输电设备662布置于输变电舱段32内;发电系统60还包括连接反应堆与对应汽轮机的蒸汽管路62,蒸汽管路62布置于二回路辅助系统舱段内;发电系统60还包括连接发电机与对应变电输电设备的电力电缆65,电力电缆65穿过汽轮发电机组舱段31与输变电舱段32之间的防火水密横舱壁50。
进一步优化,位于右舷的两组右汽轮机631呈横向并列布置,位于右舷的两组右发电机641呈横向并列布置,同一组右汽轮机631与右发电机641之间呈轴向串列布置;位于左舷的两组左汽轮机632呈横向并列布置,位于左舷的两组左发电机642呈横向并列布置,同一组左汽轮机632与左发电机642之间呈轴向串列布置。
进一步优化,中间核反应堆功能区域20的底部设置底部隔离舱43,顶部设置顶部隔离舱44作为碰撞隔离舱,左右舷分别设有舷侧隔离舱49。第一隔离舱段41、核堆仪控舱段13、第二隔离舱段42、汽轮发电机组舱段31的底部分别设置底部延伸隔离舱46、45、47、48,防止搁浅或触礁对核反应堆舱段21的损伤。底部延伸隔离舱46、45、47、48、底部隔离舱43、顶部隔离舱44、舷侧隔离舱49与第一隔离舱段41、第二隔离舱段42共同构成隔离功能区域40,将中间核反应堆功能区域20隔离保护起来。
进一步优化,首部生活工作保障功能区域10还包括布置于甲板上方的上层建筑14。上层建筑14尽可能远离电力生产区域,它包含桅杆、艏楼,设有驾驶室、核动力主控室、安保监控室、办公室、住舱室、会议室等。
本发明核能发电船整体布局结构,具有以下优点:
1、本发明核能发电船整体布局结构包含首中尾三大功能区域,三大区域之间设置辅助舱段进行彼此隔离,首部生活工作区域远离尾部电力生产区域,提高了人员居住生活的舒适性;中间核反应堆区域布置于中间舱段,并采取隔离保护,可有效防护搁浅、触礁、撞船、坠机等意外事故的冲击。
2、在功能分区的基础上,从首到尾以防火水密横舱壁50分隔出若干个分段,防止火灾相互蔓延,防止破损事故水淹相互影响。
3、电力生产系统舱室从船中到船尾串联布置,分别为:核反应堆舱段21+二回路辅助系统舱段+汽轮发电机组舱段31+输变电舱段32;相应地,发电系统60采用反应堆-汽轮机-发电机-输变电串联式布置,生产工艺流程顺畅,增加了空间的利用率。
4、发电系统60采用双堆多机横向并列布置方式,使船宽更宽,大风浪下的稳性增强,抗倾覆能力更好;采用双堆多机发电方式,减少单机故障的影响,提高电力生产的安全性和可靠性。
5、核反应堆布置在船舶重心附近,缓解对船舶摇摆等运动的影响。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种核能发电船整体布局结构,其特征在于,包括从核能发电船的首部到尾部依次设置的首部生活工作保障功能区域、第一隔离舱段、中间核反应堆功能区域、第二隔离舱段、尾部电力生产功能区域;所述首部生活工作保障功能区域包括从首部到尾部依次设置的艏部防撞舱段、保障系统舱段、核堆仪控舱段;所述第一隔离舱段作为核辅助系统舱段;所述中间核反应堆功能区域包括核反应堆舱段;所述第二隔离舱段为二回路辅助系统舱段;所述尾部电力生产功能区域包括从首部到尾部依次设置的汽轮发电机组舱段、输变电舱段、艉部推进器舱段;各个舱段之间通过防火水密横舱壁分隔;
核能发电船的发电系统采用双堆多机横向并列布置,发电系统包括沿右舷从首到尾依次布置的右反应堆、与所述右反应堆连接的多个右汽轮机、与多个右汽轮机一一对应连接的多个右发电机、与多个右发电机连接的右变电输电设备;还包括沿左舷从首到尾依次布置的左反应堆、与所述左反应堆连接的多个左汽轮机、与多个左汽轮机一一对应连接的多个左发电机、与多个左发电机连接的左变电输电设备;其中,所述右反应堆与左反应堆布置于所述核反应堆舱段内,所述右汽轮机、右发电机、左汽轮机、左发电机布置于所述汽轮发电机组舱段内,所述右变电输电设备、左变电输电设备布置于所述输变电舱段内。
2.根据权利要求1所述的核能发电船整体布局结构,其特征在于,所述右反应堆舱与左反应堆舱布置于船舶重心附近。
3.根据权利要求1所述的核能发电船整体布局结构,其特征在于,所述中间核反应堆功能区域的底部设置底部隔离舱,顶部设置顶部隔离舱作为碰撞隔离舱,左右舷分别设有舷侧隔离舱。
4.根据权利要求1所述的核能发电船整体布局结构,其特征在于,所述第一隔离舱段、核堆仪控舱段、第二隔离舱段、汽轮发电机组舱段的底部均设置底部延伸隔离舱。
5.根据权利要求1所述的核能发电船整体布局结构,其特征在于,所述发电系统还包括连接反应堆与对应汽轮机的蒸汽管路,所述蒸汽管路布置于所述二回路辅助系统舱段内。
6.根据权利要求1所述的核能发电船整体布局结构,其特征在于,所述发电系统还包括连接发电机与对应变电输电设备的电力电缆,所述电力电缆穿过所述汽轮发电机组舱段与输变电舱段之间的防火水密横舱壁。
7.根据权利要求1所述的核能发电船整体布局结构,其特征在于,左右舷的发电系统关于船体中纵剖面对称布置。
8.根据权利要求7所述的核能发电船整体布局结构,其特征在于,位于右舷的多组右汽轮机呈横向并列布置,位于右舷的多组右发电机呈横向并列布置,同一组右汽轮机与右发电机之间呈轴向串列布置;位于左舷的多组左汽轮机呈横向并列布置,位于左舷的多组左发电机呈横向并列布置,同一组左汽轮机与左发电机之间呈轴向串列布置。
9.根据权利要求8所述的核能发电船整体布局结构,其特征在于,右舷设置两组右汽轮机与右发电机;左舷设置两组左汽轮机与左发电机。
10.根据权利要求1所述的核能发电船整体布局结构,其特征在于,所述首部生活工作保障功能区域还包括布置于甲板上方的上层建筑。
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