CN1877746A - 核能－风能自然循环联合发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于核电和风电技术领域的一种核能－风能自然循环联合发电系统。该联合发电系统由冷却剂管道将核岛和安装于空冷塔中的热交换器连接。风力发电机组放置在塔内进口风门上方的自然循环气流中，空冷塔采用多级并联的形式，塔内热交换器可以使塔内空气达到100℃以上的高温，与塔外空气形成自然循环，使风力发电机运转。利用现有核电站核岛部分的核能产生热量，加热空气，形成自然循环，推动风力电机发电。通过本发明提供风力发电机多级并联，产生较高的电功率，且造价和运行费用低廉，实施方便，构造简单，产生的功率稳定，安全性能较好。系统能长期稳定运行，性能可靠。并且可以在各种环境条件下有效地使用，较容易地进行市场化推广应用。

Description

核能-风能自然循环联合发电系统
技术领域
本发明属于核电技术领域或风电技术领域。特别涉及一种核能-风能自然循环联合发电系统，具体说，利用裂变中子产生的能量，通过换热器对空气加热，与塔外空气共同形成自然循环，推动塔中的风力发电机发电。是一种具有较高安全性的新型发电系统。
背景技术
一般广泛应用核能发电都是通过利用裂变中子产生的能量加热冷却水，由冷却水把热量带到热交换器，在热交换器的二次侧产生蒸汽，由蒸汽推动汽轮机做功，并带动发电机发电。常规的核能发电，对蒸汽的依赖是显而易见的，这一点与常规火电厂有着共同点。因此，汽轮机的制造技术就在发电系统中占有重要地位，也直接对系统的安全性产生重要影响。随着风力发电的发展，风力发电技术也有了较大的进步。通过核能产生能量，再利用空气自然循环运动带动风力叶轮发电，发挥了核能和风能的联合作用，实施简单，是一种有前途的发电途径，其安全性也较好。澳大利亚利用太阳能和风力联合发电的成功，也为此项技术提供了借鉴背景。相对与太阳能，核能源稳定性强，可全天候应用，核能-风能自然循环联合发电系统应该有良好的发展应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供利用核能产热原理与热风自然循环原理来实现工业发电的一种核能-风能自然循环联合发电系统。是一种结构简单、性能稳定的新型的发电装置。
本发明的目的通过如下技术方案实现：在现有反应堆核岛装置中，利用裂变中子产生的能量，通过换热器对空气进行加热，与塔外空气共同形成自然循环，推动塔中的风力发电机发电。
所述核能-风能自然循环联合发电系统由冷却剂管道2将核岛1和安装于空冷塔4中的热交换器3连接。风力发电机组5放置在塔内进口风门6上方的自然循环气流中，出口风门7设置在空冷塔4的顶部。
所述空冷塔高10～50m，直径为2～5m。
所述风力发电机组5放置在塔内进口风门6上方1m处。
所述内置风力发电机的空冷塔由2～15级并联，以产生较高的电功率。
所述加热空气的温度为100～300℃。
本发明与现有技术相比，具有以下突出优点及效果：本发明提供的核能-风能自然循环联合发电系统，通过利用现有核电站核岛部分的核能产生热量，用来加热空气，形成自然循环，推动风力电机发电。通过本发明提供风力发电机多级并联，产生较高的电功率，且造价和运行费用低廉，实施方便，构造简单，所产生功率稳定，安全性能较好。系统能常期稳定运行，性能可靠。并且可以在各种环境条件下有效地使用，较容易地进行市场化推广应用。
附图说明
图1为核能-风能自然循环联合发电系统过程示意图。
具体实施方式
本发明提供利用核能产热原理与热风自然循环原理来实现工业发电的一种核能-风能自然循环联合发电系统，是开发出的结构简单、性能稳定的一种新型的发电装置。本发明的工作原理是在现有反应堆核岛装置中，利用裂变中子产生的能量，通过换热器对空气加热，与塔外空气共同形成自然循环，推动塔中的风力发电机发电。
在图1中，所述核能-风能自然循环联合发电系统由冷却剂管道2将核岛1和安装于空冷塔4中的热交换器3连接。出口风门7设置在空冷塔4的顶部。风力发电机组5放置在塔内进口风门6上方1m处。这样，塔内空气可以达到100℃以上高温，与塔外空气形成自然循环，推动风力发电机运转，产生较高的电功率。
其空冷塔高10m-50m，直径为2m-5m。空冷塔、核电站核岛都必须满足国家标准规定。
本设备的空冷塔可利用混凝土建筑而成。温度差及其所导致的自然循环风速决定了单塔所产生的功率。例如一个高15m直径为5m的空冷塔，考虑塔空间所限，叶片长度取为3.5m。当塔内温度为200℃，环境温度20℃时，在核岛系统作用下，如果自然循环流量为50kg/s，根据空气密度和塔内横截面积，求得自然循环流速，进而求得系统动能。在一定风力发电效率下，自然循环动能转化为电能，由此计算出一个空冷塔内所发出的功率一般在1-3KW。容易推知，由10个空冷塔并联时，最高发电量为30KW。要实现大的电功率，就必须采用空冷塔并联的形式。
所采用风力发电机为专门设计的、适用塔内自然循环的特殊型号，需要专门制造，以适应本发明所设计的发电系统。其叶片长度受到空冷塔直径限制，一般为1m-4m。热交换系统的联接要防止水泄漏，注意放射性污染。

Claims (6)

1.一种核能-风能自然循环联合发电系统，其特征在于：所述核能-风能自然循环联合发电系统由冷却剂管道2将核岛1和安装于空冷塔4中的热交换器3连接，风力发电机组5放置在塔内进口风门6上方的自然循环气流中，出口风门7在空冷塔4的顶部；在该装置中，利用现有反应堆核岛中裂变中子产生的能量，通过换热器对空气加热，与塔外空气共同形成自然循环，推动塔中的风力发电机发电。
2.根据权利要求1所述核能-风能自然循环联合发电系统，其特征在于：所述空冷塔高10～50m，直径为2m～5m。
3.根据权利要求1所述核能-风能自然循环联合发电系统，其特征在于：所述风力发电机组5放置在塔内进口风门6上方1m处。
4.根据权利要求1所述核能-风能自然循环联合发电系统，其特征在于：所述内置风力发电机的空冷塔由2～15级并联，以产生较高的电功率。
5.根据权利要求1所述核能-风能自然循环联合发电系统，其特征在于：所述加热空气的温度为100～300℃。
6.据权利要求1所述核能-风能自然循环联合发电系统，其特征在于：所述空冷塔高15m，直径为5m，叶片长度为3.5m，由10个空冷塔并联时，最高电量为30KW。
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