CN117704450A - 一种核电厂余热供暖系统与供暖方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种核电厂余热供暖系统与供暖方法，系统包括第一热泵、第二热泵、汽水换热器、供热循环管路、第一闭式冷却塔和第二闭式冷却塔，供热循环管路上连接供热采暖设备、第一热泵、第二热泵和汽水换热器。本发明通过设置第一热泵和第二热泵，分别提取核岛设备冷却水系统和常规岛闭式冷却水系统的热量对供热循环管路的热网循环水的回水进行加热，被加热后的热网循环水再经过汽水换热器的升温后送往用户，使得核电厂的余热得到有效利用，减少了核电厂向周围环境释放的热量。本发明通过设置第一闭式冷却塔和第二闭式冷却塔，为设备冷却水系统和闭式冷却水系统提供备用热阱，提升了核电厂的冷源可靠性和安全性。

Description

一种核电厂余热供暖系统与供暖方法

技术领域

本发明涉及核电厂余热利用技术领域，尤其涉及一种核电厂余热供暖系统与供暖方法。

背景技术

伴随着我国城镇化快速发展，城镇采暖能耗迅速增加。我国北方城镇采暖以燃煤为主，主要由燃煤锅炉或燃煤热电厂供暖，另有少量燃气和其他形式的供热热源。随着国家能源结构调整，采暖清洁化、低碳化需求更加迫切。核能具有安全、清洁、稳定、高效的特点，国内外多个核电厂都在开展核能供暖研究和实践，主要的核能供暖方式是使用汽轮机高压缸或中间级的高品位抽汽作为热源加热热网循环水实现对外供暖。核电厂热电转化效率仅有36％左右，60％以上的热量被排入周围环境而造成浪费。核电厂有大量的品位较低的余热资源，如果提取核电厂的余热用于加热热网循环水，不仅可减少汽轮机的抽汽量，使更多的蒸汽用于发电，减少因抽汽供热而引起的发电损失，还可以实现热量梯级利用，提高能源利用率。

国内核电厂厂址主要是在滨海，核电厂的余热主要来源于汽轮机凝汽器中的乏汽、核岛设备冷却水系统和常规岛闭式冷却水系统，大量的余热以温排水的形式排向周围环境。根据某核电厂的冬季运行情况，汽轮机凝汽器出口温排水的温度约为15℃，核岛设备冷却水系统和常规岛闭式冷却水系统约为30℃左右。

另外，国内多个核电厂曾出现因海生物堵塞海水取水口的事件，使得核电厂凝汽器、设备冷却水系统、闭式冷却水系统等丧失冷却功能，设备无法正常运行，导致核电厂停堆停机，造成非常大的经济损失，也影响了核电厂的安全稳定运行。所以，需采取措施设置备用冷源系统，提升冷源系统的可靠性，强化核电厂的安全。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明实施例提供一种核电厂余热供暖系统与供暖方法，利用热泵机组提取核电厂余热用于加热供热循环管路的回水实现对外供暖，使得核电厂的余热得到有效利用，减少了核电厂向周围环境释放的热量。

本发明一方面实施例提出一种核电厂余热供暖系统，包括：第一热泵、第二热泵、汽水换热器和供热循环管路，所述第一热泵具有第一换热端与第二换热端，第一换热端连接于设备冷却水系统回路；所述第二热泵具有第三换热端与第四换热端，第四换热端连接于闭式冷却水系统回路；所述汽水换热器具有热侧和冷侧，汽水换热器的热侧连接于核反应堆二回路；所述供热循环管路上连接供热采暖设备、第二换热端、第三换热端和汽水换热器的冷侧。

本发明通过设置第一热泵和第二热泵，分别提取核岛设备冷却水系统和常规岛闭式冷却水系统的热量对供热循环管路的热网循环水的回水进行加热，被加热后的热网循环水再经过汽水换热器的升温后送往用户，使得核电厂的余热得到有效利用，减少了核电厂向周围环境释放的热量。而且可实现热量的梯级利用，提高核电厂的能量利用率。

在一些实施例中，所述设备冷却水系统回路包括第一板式换热器和厂用水系统回路，第一板式换热器具有热侧和冷侧，第一板式换热器的热侧进口通入未冷却的设备冷却水，第一板式换热器的热侧出口排出冷却后的设备冷却水，第一换热端的两端通过管路分别连接于第一板式换热器的热侧进口与热侧出口，第一板式换热器的冷侧连接于厂用水系统回路。

本发明通过设置第一板式换热器和厂用水系统回路，可在非供暖季不需要提取设备冷却水系统余热时，将吸收了各设备热量的温度较高的设备冷却水直接通入第一板式换热器中，与厂用水系统的海水进行换热，将热量释放给海水。

在一些实施例中，所述闭式冷却水系统回路包括第二板式换热器和开式水系统回路，第二板式换热器具有热侧和冷侧，第二板式换热器的热侧进口通入未冷却的闭式冷却水，第二板式换热器的热侧出口排出冷却后的闭式冷却水，第四换热端的两端通过管路分别连接于第二板式换热器的热侧进口与热侧出口，第二板式换热器的冷侧连接于开式水系统回路。

本发明通过设置第二板式换热器和开式水系统回路，可在非供暖季不需要提取闭式冷却水系统余热时，将吸收了各设备热量的温度较高的闭式冷却水直接通入第二板式换热器中，与开式水系统的海水进行换热，将热量释放给海水。

在一些实施例中，所述设备冷却水系统回路上连接有第一闭式冷却塔，第一闭式冷却塔的两端通过管路并联连接于第一换热端的两端；闭式冷却水系统回路上连接有第二闭式冷却塔，第二闭式冷却塔的两端通过管路并联连接于第四换热端的两端。

本发明通过设置第一闭式冷却塔和第二闭式冷却塔，为设备冷却水系统和闭式冷却水系统提供备用热阱，一旦厂用水系统和开式水系统不可用时，可以投入闭式冷却塔对设备冷却水系统和闭式冷却水系统进行冷却，提升了核电厂的冷源可靠性和安全性。

在一些实施例中，所述第二换热端与第三换热端并联连接于供热采暖设备。可对供热循环管路回水进行加热。

在一些实施例中，所述第一热泵为电动蒸汽压缩式热泵或吸收式热泵，第二热泵为电动蒸汽压缩式热泵或吸收式热泵。可根据需要进行选择。

在一些实施例中，所述核反应堆二回路包括：蒸汽发生器、汽轮机高压缸、汽水分离再热器、汽轮机低压缸和凝汽器，所述蒸汽发生器具有一回路侧与二回路侧，蒸汽发生器的一回路侧连接反应堆，蒸汽发生器的二回路侧包括二回路进口与二回路出口；汽轮机高压缸的蒸汽进口与蒸汽发生器的二回路出口相连，汽轮机高压缸的蒸汽出口与汽水换热器的热侧进口相连；所述汽水分离再热器的进口与汽轮机高压缸的蒸汽出口相连，所述汽轮机低压缸的蒸汽进口与汽水分离再热器的出口相连；所述凝汽器具有第一换热侧与第二换热侧，凝汽器的第一换热侧的进口分别与汽轮机低压缸的蒸汽出口和汽水换热器的热侧出口相连，凝汽器的第二换热侧连接海水冷却循环回路，凝汽器的第一换热侧的出口与蒸汽发生器的二回路进口相连。

在一些实施例中，当所述第一热泵为吸收式热泵时，所述第一热泵还具有第一驱动换热端，第一驱动换热端的进口与汽轮机高压缸的蒸汽出口相连，第一驱动换热端的出口与凝汽器的第一换热侧的进口相连；当第二热泵为吸收式热泵时，第二热泵还具有第二驱动换热端，第二驱动换热端的进口与汽轮机高压缸的蒸汽出口相连，第二驱动换热端的出口与凝汽器的第一换热侧的进口相连。通过设置第一驱动换热端和第二驱动换热端，为第一热泵和第二热泵提供驱动热源。

本发明另一方面实施例提出一种核电厂余热供暖方法，利用上述的核电厂余热供暖系统，包括如下步骤：核反应堆二回路中的蒸汽发生器产生的蒸汽在汽水换热器中将热量传递给供热循环管路，蒸汽在汽水换热器内释放热量后形成凝结水，凝结水送至蒸汽发生器继续吸热；第一热泵将设备冷却水系统回路的热量传递给供热循环管路；第二热泵将闭式冷却水系统回路的热量传递给供热循环管路；供热循环管路将热量输送至供热采暖设备，供热采暖设备释放热量进行供暖。

本发明分别提取核岛设备冷却水系统和常规岛闭式冷却水系统的热量对供热循环管路的热网循环水的回水进行加热，被加热后的热网循环水再经过汽水换热器的升温后送往用户，使得核电厂的余热得到有效利用，减少了核电厂向周围环境释放的热量。而且可实现热量的梯级利用，提高核电厂的能量利用率。

在一些实施例中，供暖系统还包括第一闭式冷却塔、第一板式换热器、厂用水系统回路、第二闭式冷却塔、第二板式换热器和开式水系统回路；设备冷却水系统回水进入设备冷却水系统回路中，通过切换控制阀来控制设备冷却水系统回水经过第一热泵和/或第一闭式冷却塔和/或第一板式换热器，当设备冷却水系统回水流经第一闭式冷却塔时，第一闭式冷却塔将设备冷却水系统回水进行冷却；当设备冷却水系统回水流经第一板式换热器时，第一板式换热器将热量传递至厂用水系统回路进行热量释放；经过第一热泵和/或第一闭式冷却塔和/或第一板式换热器冷却后的设备冷却水系统回水输送回设备冷却水系统。

闭式冷却水系统回水进入闭式冷却水系统回路中，通过切换控制阀来控制闭式冷却水系统回水经过第二热泵和/或第二闭式冷却塔和/或第二板式换热器，当闭式冷却水系统回水流经第二闭式冷却塔时，第二闭式冷却塔将闭式冷却水系统回水进行冷却；当闭式冷却水系统回水流经第二板式换热器时，第二板式换热器将热量传递至开式水系统回路进行热量释放；经过第二热泵和/或第二闭式冷却塔和/或第二板式换热器冷却后的闭式冷却水系统回水输送回闭式冷却水系统。

本发明为设备冷却水系统和闭式冷却水系统提供备用热阱，一旦厂用水系统和开式水系统不可用时，可以投入闭式冷却塔对设备冷却水系统和闭式冷却水系统进行冷却，提升了核电厂的冷源可靠性和安全性。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，

其中：

图1为本发明实施例中的热泵机组为吸收式热泵时的核电厂余热供暖系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中的热泵机组为电动蒸汽压缩式热泵时的核电厂余热供暖系统的结构示意图；

图3为图2中的第一热泵的结构示意图；

图4为图2中的第二热泵的结构示意图；

附图标记：

1-反应堆；2-一回路主泵；3-蒸汽发生器；4-汽轮机高压缸；5-汽轮机低压缸；6-汽水分离再热器；7-发电机；8-凝汽器；9-循环冷却水泵；10-给水泵；11-厂用水泵；12-第一板式换热器；13-第一热泵；14-第二热泵；15-第二板式换热器；16-开式水泵；17-汽水换热器；18-供热采暖设备；19-第一温度传感器；20-第二温度传感器；21-第一闭式冷却塔；22-第二闭式冷却塔。

131-第一换热端；132-第二换热端；133-第一驱动换热端；134-第一蒸发器；135-第一压缩机；136-第一冷凝器；137-第一节流阀；141-第三换热端；142-第四换热端；143-第二驱动换热端；144-第二冷凝器；145-第二节流阀；146-第二蒸发器；147-第二压缩机。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的核电厂余热供暖系统与供暖方法。

如图1-4所示，本发明一方面实施例提出一种核电厂余热供暖系统，包括：第一热泵13、第二热泵14、汽水换热器17和供热循环管路，第一热泵13具有第一换热端131与第二换热端132，第一换热端131连接于设备冷却水系统回路；第二热泵14具有第三换热端141与第四换热端142，第四换热端142连接于闭式冷却水系统回路；汽水换热器17具有热侧和冷侧，汽水换热器17的热侧连接于核反应堆二回路；供热循环管路上连接供热采暖设备18、第二换热端132、第三换热端141和汽水换热器17的冷侧。

本发明通过设置第一热泵13和第二热泵14，分别提取核岛设备冷却水系统和常规岛闭式冷却水系统的热量对供热循环管路的热网循环水的回水进行加热，被加热后的热网循环水再经过汽水换热器17的升温后送往用户，使得核电厂的余热得到有效利用，减少了核电厂向周围环境释放的热量。而且可实现热量的梯级利用，提高核电厂的能量利用率。

在一些实施例中，核反应堆二回路包括：蒸汽发生器3、汽轮机高压缸4、汽水分离再热器6、汽轮机低压缸5和凝汽器8，蒸汽发生器3具有一回路侧与二回路侧，蒸汽发生器3的一回路侧连接反应堆1，蒸汽发生器3的二回路侧包括二回路进口与二回路出口；汽轮机高压缸4的蒸汽进口与蒸汽发生器3的二回路出口相连，汽轮机高压缸4的蒸汽出口与汽水换热器17的热侧进口相连，汽水分离再热器6的进口与汽轮机高压缸4的蒸汽出口相连，汽轮机低压缸5的蒸汽进口与汽水分离再热器6的出口相连；凝汽器8具有第一换热侧与第二换热侧，凝汽器8的第一换热侧的进口分别与汽轮机低压缸5的蒸汽出口和汽水换热器17的热侧出口相连，凝汽器8的第二换热侧连接海水冷却循环回路，凝汽器8的第一换热侧的出口与蒸汽发生器3的二回路进口相连。

进一步，凝汽器8的第一换热侧的出口与蒸汽发生器3的二回路进口之间的连接管路上连接有给水泵10。海水冷却循环回路中连接有循环冷却水泵9，用于将海水输送至凝汽器8中。蒸汽发生器3的一回路侧与反应堆1的连接管路上连接有一回路主泵2，用于将冷却后的水送回反应堆1。

核反应堆二回路的运行过程：核电厂反应堆1内核燃料裂变产生的热量释放给蒸汽发生器3的一回路侧的冷却剂，一回路侧的冷却剂将热量传递给蒸汽发生器3的二回路侧(壳侧)的水，二回路侧的水形成高温高压的饱和蒸汽，然后进入汽轮机高压缸4膨胀做功，做功后的蒸汽温度和压力均降低，然后进入汽水分离再热器6被加热后再进入汽轮机低压缸5继续做功。汽轮机做功可用于对发电机7发电。在汽轮机内做功后的蒸汽温度和压力较低，进入汽轮机末端的凝汽器8，在凝汽器8内被海水冷却，由气体变为液体，然后在给水泵10的驱动下返回蒸汽发生器3的二回路侧继续下一循环。海水冷却循环回路中，海水在循环冷却水泵9的驱动下进入凝汽器8，吸收乏汽的热量后再排入大海。

在一些实施例中，设备冷却水系统回路包括第一板式换热器12和厂用水系统回路，第一板式换热器12具有热侧和冷侧，第一板式换热器12的热侧进口通入未冷却的设备冷却水，第一板式换热器12的热侧出口排出冷却后的设备冷却水，第一换热端131的两端通过管路分别连接于第一板式换热器12的热侧进口与热侧出口，第一板式换热器12的冷侧连接于厂用水系统回路。

本发明通过设置第一板式换热器12和厂用水系统回路，可在非供暖季不需要提取设备冷却水系统余热时，将吸收了各设备热量的温度较高的设备冷却水直接通入第一板式换热器12中，与厂用水系统的海水进行换热，将热量释放给海水。

进一步，设备冷却水系统回路中的核岛设备冷却水系统采用除盐水，在循环水泵的驱动下流经主泵、主泵变频器、冷水机组、空压机等设备，对运行中的设备进行冷却，吸收设备的热量，然后通过第一板式换热器12将热量传递给厂用水系统。厂用水系统中流通的是海水，最终在厂用水泵11的驱动下排至大海。

在一些实施例中，闭式冷却水系统回路包括第二板式换热器15和开式水系统回路，第二板式换热器15具有热侧和冷侧，第二板式换热器15的热侧进口通入未冷却的闭式冷却水，第二板式换热器15的热侧出口排出冷却后的闭式冷却水，第四换热端142的两端通过管路分别连接于第二板式换热器15的热侧进口与热侧出口，第二板式换热器15的冷侧连接于开式水系统回路。

本发明通过设置第二板式换热器15和开式水系统回路，可在非供暖季不需要提取闭式冷却水系统余热时，将吸收了各设备热量的温度较高的闭式冷却水直接通入第二板式换热器15中，与开式水系统的海水进行换热，将热量释放给海水。

进一步，闭式冷却水系统回路中的常规岛闭式冷却水系统中流通的是除盐水，在闭式循环水泵的驱动下流经发电机氢气冷却器、发电机定子冷却器、发电机密封油冷却器、主给水泵10相关的冷却器等设备，对运行中的设备进行冷却，吸收热泵的热量，然后通过第二板式换热器15将热量传递给开式水系统。开式水系统中流通的是海水，最终在开式水泵16的驱动下排入大海。

在一些实施例中，设备冷却水系统回路上连接有第一闭式冷却塔21，第一闭式冷却塔21的两端通过管路并联连接于第一换热端131的两端；闭式冷却水系统回路上连接有第二闭式冷却塔22，第二闭式冷却塔22的两端通过管路并联连接于第四换热端142的两端。

本发明通过设置第一闭式冷却塔21和第二闭式冷却塔22，为设备冷却水系统和闭式冷却水系统提供备用热阱，一旦厂用水系统和开式水系统不可用时，可以投入闭式冷却塔对设备冷却水系统和闭式冷却水系统进行冷却，提升了核电厂的冷源可靠性和安全性。

如果夏季核电厂取水口被堵塞导致厂用水系统无法使用，此时打开第一闭式冷却塔21管路上的阀门，关闭流经第一板式换热器12的阀门，启动第一闭式冷却塔21，使设备冷却水系统的除盐水进入第一闭式冷却塔21被空气和喷淋水冷却。

如果夏季核电厂取水口被堵塞导致开式水系统无法使用，此时打开第二闭式冷却塔22管路上的阀门，关闭流经第二板式换热器15的阀门，启动第二闭式冷却塔22，使闭式冷却水系统的除盐水进入第二闭式冷却塔22被空气和喷淋水冷却。

在一些实施例中，第二换热端132与第三换热端141并联连接于供热采暖设备18。可对供热循环管路回水进行加热。

在供热采暖设备18释放热量后的热网循环水在循环水泵的驱动下分为两路，分别进入第一热泵13和第二热泵14中被加热，被加热后的热网循环水合并为一路，进入汽水换热器17被来自汽轮机高压缸4或中间级的抽汽加热，然后被送往供热采暖设备18释放热量。

在一些实施例中，第一热泵13为电动蒸汽压缩式热泵或吸收式热泵，第二热泵14为电动蒸汽压缩式热泵或吸收式热泵。可根据需要进行选择。吸收式热泵为蒸汽驱动。

进一步，电动蒸汽压缩式热泵包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀。热泵机组的冷媒在蒸发器内吸收设备冷却水或闭式冷却水的热量后变为低温低压蒸汽，然后在压缩机作用下变为高温高压蒸汽进入冷凝器，在冷凝器内将热量释放给供热管网的温度较低的热网循环水回水，放热后的冷媒经节流阀后变为低温低压的液体，进入蒸发器继续下一循环。

进一步，如图3、4所示，第一热泵13为电动蒸汽压缩式热泵时，第一热泵13包括第一压缩机135、第一冷凝器136、第一蒸发器134和第一节流阀137。第二热泵14为电动蒸汽压缩式热泵时，第二热泵14包括第二压缩机147、第二冷凝器144、第二蒸发器146和第二节流阀145。

可以理解的是，当热泵为电动蒸汽压缩式热泵时，第一换热端131为第一热泵13的第一蒸发器134，第二换热端132为第一热泵13的第一冷凝器136，第三换热端141为第二热泵14的第二冷凝器144，第四换热端142为第二热泵14的第二蒸发器146。

在一些实施例中，当第一热泵13为吸收式热泵时，第一热泵13还具有第一驱动换热端133，第一驱动换热端133的进口与汽轮机高压缸4的蒸汽出口相连，第一驱动换热端133的出口与凝汽器8的第一换热侧的进口相连；当第二热泵14为吸收式热泵时，第二热泵14还具有第二驱动换热端143，第二驱动换热端143的进口与汽轮机高压缸4的蒸汽出口相连，第二驱动换热端143的出口与凝汽器8的第一换热侧的进口相连。通过设置第一驱动换热端133和第二驱动换热端143，为第一热泵13和第二热泵14提供驱动热源。

需要说明的是，当热泵为吸收式热泵时，需要从汽轮机高压缸4排汽管道上或核电厂厂区辅助蒸汽上引一路蒸汽作为吸收式热泵机组的驱动热源，热网循环水的回水进入吸收式热泵机组被加热，然后被送至汽水换热器17进一步加热。

进一步，设备冷却水系统回路和闭式冷却水系统回路中采用的是除盐水进行循环，热泵机组不需要考虑特殊的防腐措施，相比使用海水作为热源的热泵机组，降低了设备投资费用和运维成本。

进一步，根据实际需要，在本系统中的连接管路上适合的位置连接有温度传感器，用于监测流经该管路的流体的温度。例如，设备冷却水系统的供水管道上连接有第一温度传感器19，对供水温度实时监测，以保证供水温度在要求的温度范围内。又如，闭式冷却水系统的供水管道上连接有第二温度传感器20，对供水温度实时监测，以保证供水温度在要求的温度范围内。在此不做赘述。

进一步，根据实际需要，在本系统中的连接管路上适合的位置连接有控制阀，用于切换流体经过的管路。例如，设备冷却水系统回路上设置控制阀，通过切换控制阀来控制除盐水是否流经第一热泵13。又如，闭式冷却水系统回路上设置控制阀，通过切换控制阀来控制除盐水是否流经第二热泵14。在此不做赘述。

本发明另一方面实施例提出一种核电厂余热供暖方法，利用上述的核电厂余热供暖系统，包括如下步骤：核反应堆二回路中的蒸汽发生器3产生的蒸汽在汽水换热器17中将热量传递给供热循环管路，蒸汽在汽水换热器17内释放热量后形成凝结水，凝结水送至蒸汽发生器3继续吸热；第一热泵13将设备冷却水系统回路的热量传递给供热循环管路；第二热泵14将闭式冷却水系统回路的热量传递给供热循环管路；供热循环管路将热量输送至供热采暖设备18，供热采暖设备18释放热量进行供暖。

本发明分别提取核岛设备冷却水系统和常规岛闭式冷却水系统的热量对供热循环管路的热网循环水的回水进行加热，被加热后的热网循环水再经过汽水换热器17的升温后送往用户，使得核电厂的余热得到有效利用，减少了核电厂向周围环境释放的热量。而且可实现热量的梯级利用，提高核电厂的能量利用率。

在一些实施例中，供暖系统还包括第一闭式冷却塔21、第一板式换热器12、厂用水系统回路、第二闭式冷却塔22、第二板式换热器15和开式水系统回路；设备冷却水系统回水进入设备冷却水系统回路中，通过切换控制阀来控制设备冷却水系统回水经过第一热泵13和/或第一闭式冷却塔21和/或第一板式换热器12，当设备冷却水系统回水流经第一闭式冷却塔21时，第一闭式冷却塔21将设备冷却水系统回水进行冷却；当设备冷却水系统回水流经第一板式换热器12时，第一板式换热器12将热量传递至厂用水系统回路进行热量释放；经过第一热泵13和/或第一闭式冷却塔21和/或第一板式换热器12冷却后的设备冷却水系统回水输送回设备冷却水系统。

闭式冷却水系统回水进入闭式冷却水系统回路中，通过切换控制阀来控制闭式冷却水系统回水经过第二热泵14和/或第二闭式冷却塔22和/或第二板式换热器15，当闭式冷却水系统回水流经第二闭式冷却塔22时，第二闭式冷却塔22将闭式冷却水系统回水进行冷却；当闭式冷却水系统回水流经第二板式换热器15时，第二板式换热器15将热量传递至开式水系统回路进行热量释放；经过第二热泵14和/或第二闭式冷却塔22和/或第二板式换热器15冷却后的闭式冷却水系统回水输送回闭式冷却水系统。

本发明为设备冷却水系统和闭式冷却水系统提供备用热阱，一旦厂用水系统和开式水系统不可用时，可以投入闭式冷却塔对设备冷却水系统和闭式冷却水系统进行冷却，提升了核电厂的冷源可靠性和安全性。

本发明实施例的核电厂余热供暖方法的具体流程如下：

1、设备冷却水系统回路：

非供暖季，不需要提取设备冷却水系统余热时，将吸收了各设备热量的温度较高的设备冷却水系统的除盐水直接通入第一板式换热器12中，与厂用水系统的海水进行换热，将热量释放给海水。

供暖季，需要提取设备冷却水系统余热时，通过切换阀门，使温度较高的设备冷却水流经第一热泵13，将热量释放给第一热泵13，温度降低后再送至各设备吸收热量。为避免第一热泵13故障导致设备冷却水系统无法被有效冷却，厂用水系统仍需要持续运行，以便从第一热泵13及时切换至厂用水系统。设备冷却水系统的供水管道上设置第一温度传感器19，对供水温度实时监测，以保证供水温度在要求的温度范围内。

如果夏季核电厂取水口被堵塞导致厂用水系统无法使用，此时打开第一闭式冷却塔21管路上的阀门，关闭流经第一板式换热器12的阀门，启动第一闭式冷却塔21，使设备冷却水系统的除盐水进入第一闭式冷却塔21被空气和喷淋水冷却。

2、闭式冷却水系统回路：

非供暖季，不需要提取闭式冷却水系统余热时，将吸收了各设备热量的温度较高的闭式冷却水系统的除盐水直接进入第二板式换热器15中，与开式水系统的海水进行换热，将热量释放给海水。

供暖季，需要提取闭式冷却水系统余热时，通过切换阀门，使温度较高的闭式冷却水流经第二热泵14，将热量释放给第二热泵14，温度降低后再送至各设备吸收热量。为避免第二热泵14故障导致闭式冷却水系统无法被有效冷却，开式水系统仍需要持续运行，以便从第二热泵14及时切换至开式水系统。闭式冷却水系统的供水管道上设置第二温度传感器20，对供水温度实时监测，以保证供水温度在要求的温度范围内。

如果夏季核电厂取水口被堵塞导致开式水系统无法使用，此时打开第二闭式冷却塔22管路上的阀门，关闭流经第二板式换热器15的阀门，启动第二闭式冷却塔22，使闭式冷却水系统的除盐水进入第二闭式冷却塔22被空气和喷淋水冷却。

3、供热循环管路(热网循环水回路)：

在供热采暖设备18释放热量后的热网循环水在循环水泵的驱动下分为两路，分别进入第一热泵13和第二热泵14中被加热，被加热后的热网循环水合并为一路，进入汽水换热器17被来自汽轮机高压缸4或中间级的抽汽加热，然后被送往供热采暖设备18释放热量。蒸汽在汽水换热器17内释放热量后变为凝结水，然后进入凝汽器8与乏汽的凝结水混合后由给水泵10送至蒸汽发生器3继续吸热。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种核电厂余热供暖系统，其特征在于，包括：

第一热泵，所述第一热泵具有第一换热端与第二换热端，所述第一换热端连接于设备冷却水系统回路；

第二热泵，所述第二热泵具有第三换热端与第四换热端，所述第四换热端连接于闭式冷却水系统回路；

汽水换热器，所述汽水换热器具有热侧和冷侧，所述汽水换热器的热侧连接于核反应堆二回路；

供热循环管路，所述供热循环管路上连接供热采暖设备、所述第二换热端、所述第三换热端和所述汽水换热器的冷侧。

2.根据权利要求1所述的核电厂余热供暖系统，其特征在于，所述设备冷却水系统回路包括第一板式换热器和厂用水系统回路，所述第一板式换热器具有热侧和冷侧，所述第一板式换热器的热侧进口通入未冷却的设备冷却水，所述第一板式换热器的热侧出口排出冷却后的设备冷却水，所述第一换热端的两端通过管路分别连接于所述第一板式换热器的热侧进口与热侧出口，所述第一板式换热器的冷侧连接于所述厂用水系统回路。

3.根据权利要求1所述的核电厂余热供暖系统，其特征在于，所述闭式冷却水系统回路包括第二板式换热器和开式水系统回路，所述第二板式换热器具有热侧和冷侧，所述第二板式换热器的热侧进口通入未冷却的闭式冷却水，所述第二板式换热器的热侧出口排出冷却后的闭式冷却水，所述第四换热端的两端通过管路分别连接于所述第二板式换热器的热侧进口与热侧出口，所述第二板式换热器的冷侧连接于所述开式水系统回路。

4.根据权利要求1所述的核电厂余热供暖系统，其特征在于，所述设备冷却水系统回路上连接有第一闭式冷却塔，所述第一闭式冷却塔的两端通过管路并联连接于所述第一换热端的两端；所述闭式冷却水系统回路上连接有第二闭式冷却塔，所述第二闭式冷却塔的两端通过管路并联连接于所述第四换热端的两端。

5.根据权利要求1所述的核电厂余热供暖系统，其特征在于，所述第二换热端与所述第三换热端并联连接于所述供热采暖设备。

6.根据权利要求1所述的核电厂余热供暖系统，其特征在于，所述第一热泵为电动蒸汽压缩式热泵或吸收式热泵，所述第二热泵为电动蒸汽压缩式热泵或吸收式热泵。

7.根据权利要求6所述的核电厂余热供暖系统，其特征在于，所述核反应堆二回路包括：

蒸汽发生器，所述蒸汽发生器具有一回路侧与二回路侧，所述蒸汽发生器的一回路侧连接反应堆，所述蒸汽发生器的二回路侧包括二回路进口与二回路出口；

汽轮机高压缸，所述汽轮机高压缸的蒸汽进口与所述蒸汽发生器的二回路出口相连，所述汽轮机高压缸的蒸汽出口与所述汽水换热器的热侧进口相连；

汽水分离再热器，所述汽水分离再热器的进口与所述汽轮机高压缸的蒸汽出口相连；

汽轮机低压缸，所述汽轮机低压缸的蒸汽进口与所述汽水分离再热器的出口相连；

凝汽器，所述凝汽器具有第一换热侧与第二换热侧，所述凝汽器的第一换热侧的进口分别与所述汽轮机低压缸的蒸汽出口和所述汽水换热器的热侧出口相连，所述凝汽器的第二换热侧连接海水冷却循环回路，所述凝汽器的第一换热侧的出口与所述蒸汽发生器的二回路进口相连。

8.根据权利要求7所述的核电厂余热供暖系统，其特征在于，当所述第一热泵为吸收式热泵时，第一热泵还具有第一驱动换热端，所述第一驱动换热端的进口与所述汽轮机高压缸的蒸汽出口相连，所述第一驱动换热端的出口与所述凝汽器的第一换热侧的进口相连；

当所述第二热泵为吸收式热泵时，所述第二热泵还具有第二驱动换热端，所述第二驱动换热端的进口与所述汽轮机高压缸的蒸汽出口相连，所述第二驱动换热端的出口与所述凝汽器的第一换热侧的进口相连。

9.一种核电厂余热供暖方法，其特征在于，利用权利要求1-8任一项所述的核电厂余热供暖系统，包括如下步骤：

核反应堆二回路中的蒸汽发生器产生的蒸汽在汽水换热器中将热量传递给供热循环管路，蒸汽在所述汽水换热器内释放热量后形成凝结水，凝结水送至所述蒸汽发生器继续吸热；

第一热泵将设备冷却水系统回路的热量传递给所述供热循环管路；

第二热泵将闭式冷却水系统回路的热量传递给所述供热循环管路；

所述供热循环管路将热量输送至供热采暖设备，所述供热采暖设备释放热量进行供暖。

10.根据权利要求9所述的核电厂余热供暖方法，其特征在于，还包括第一闭式冷却塔、第一板式换热器、厂用水系统回路、第二闭式冷却塔、第二板式换热器和开式水系统回路；

设备冷却水系统回水进入所述设备冷却水系统回路中，通过切换控制阀来控制设备冷却水系统回水经过所述第一热泵和/或所述第一闭式冷却塔和/或所述第一板式换热器，当设备冷却水系统回水流经所述第一闭式冷却塔时，所述第一闭式冷却塔将设备冷却水系统回水进行冷却；当设备冷却水系统回水流经所述第一板式换热器时，所述第一板式换热器将热量传递至所述厂用水系统回路进行热量释放；经过所述第一热泵和/或所述第一闭式冷却塔和/或所述第一板式换热器冷却后的设备冷却水系统回水输送回设备冷却水系统；

闭式冷却水系统回水进入所述闭式冷却水系统回路中，通过切换控制阀来控制闭式冷却水系统回水经过所述第二热泵和/或所述第二闭式冷却塔和/或所述第二板式换热器，当闭式冷却水系统回水流经所述第二闭式冷却塔时，所述第二闭式冷却塔将闭式冷却水系统回水进行冷却；当闭式冷却水系统回水流经所述第二板式换热器时，所述第二板式换热器将热量传递至所述开式水系统回路进行热量释放；经过所述第二热泵和/或所述第二闭式冷却塔和/或所述第二板式换热器冷却后的闭式冷却水系统回水输送回闭式冷却水系统。