CN205366005U - 一种多边形结构的海上浮式核发电装备 - Google Patents

一种多边形结构的海上浮式核发电装备 Download PDF

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一种多边形结构的海上浮式核发电装备属于海洋工程核电技术领域,其包括生活区模块、GPS信号接收设备、核发电装备组、浮式平台体、用于抑制浮式平台体垂荡运动的阻尼板和多个全回转定位螺旋桨,浮式平台体为内部设有空腔的多边形结构,核发电装备组安装在浮式平台体的空腔中,生活区模块安装在浮式平台体的主甲板上,GPS信号接收设备安装在生活区模块的顶部;阻尼板固连在浮式平台体的底部,其外径为浮式平台体外径的104%~115%;多个全回转定位螺旋桨按照相同的圆周角均布在阻尼板的下方或侧壁上。本实用新型抗风浪能力卓越,可大幅减轻因浮式平台体本身摇动造成核电站内部配管断裂的风险,同时可确保浮式平台体拥有良好的垂向运动性能。

Description

一种多边形结构的海上浮式核发电装备
技术领域
[0001]本实用新型属于海洋工程核电技术领域,具体涉及一种多边形结构的海上浮式核发电装备。
背景技术
[0002]核能发电以其绿色环保、对大气无污染、燃料费用低、发电成本稳定等特点一直受到人们的关注。然而,核电站本身严重的热污染以及耐地震、海嘯等自然灾害能力等问题也一直长期地困扰着全人类。
[0003]传统的陆上核电站为了应对地震、海嘯、台风等强自然灾害需进行大量的强度和耐震性方面的结构加强,从而使得其建造时间和费用均相当巨大。同时陆上核电站占地规模庞大,对周围环境的水源储备及地质条件的要求也极其严苛,对周围的居民造成的生活也会造成相当的困扰。
[0004]与陆上核电站相比,海上浮式核电站不仅可以很好地解决地震、水源、地质条件、热污染等问题,还可以很好地解决岛礁、极地等偏远地区的供电、供水、污水处理等难题。就我国而言,浮式核电站可以满足填海开发、岛礁建设、钻采平台等工程对于能源的大规模需求,也可以作为军用小型核电电源在军事基地和海岛附近使用。具体而言,据调查我国南沙海域含油气资源的地理面积达到几十万平方公里,南海能源储备巨大,至少蕴藏石油367.8亿吨,天然气7.5万亿立方米,同时还有巨量的渔业及矿产资源。南海油气及海洋资源的开发势必将需要巨量的电力能源。另一方面,在渤海地区目前采用的伴生气发电方式已逐渐无法满足电力需求,且伴生气发电成本高昂。采用浮式核电站可满足上述能源需求,在各个方面提供电力能源。
[0005]海上核电站曾在核潜艇、破冰船上使用过,也曾在向陆上输送电力方面做过尝试,应用前景广阔,浮式结构物核电站可以很好地适应深水工作条件,在多台风和海嘯易发生地也可灵活作业,但传统的浮式结构物在较极端海况下易产生较大横摇运动,加剧核电设备内配管的震动,造成配管断裂,产生极大的危险,因此如何有效地抑制浮式结构物的横摇振幅是十分重要且急需解决的问题。
发明内容
[0006]为了解决传统海上浮式核发电装备存在的在较极端海况下易产生较大横摇运动,加剧核电设备内配管的震动,造成配管断裂,产生极大的危险的技术问题,本实用新型提供一种多边形结构的海上浮式核发电装备。
[0007]本实用新型解决技术问题所采取的技术方案如下:
[0008] —种多边形结构的海上浮式核发电装备,包括生活区模块、GPS信号接收设备以及由核岛、辅机、蒸汽炉、发电机、水栗、冷凝器、进水管、排水管、信号传输线和送电用电缆构成的核发电装备组;其特征在于,该装备还包括浮式平台体、用于抑制浮式平台体垂荡运动的阻尼板和多个全回转定位螺旋桨,浮式平台体为内部设有空腔的多边形结构,核发电装备组安装在浮式平台体的空腔中,生活区模块安装在浮式平台体的主甲板上,GPS信号接收设备安装在生活区模块的顶部;阻尼板固连在浮式平台体的底部,其外径为浮式平台体外径的104%〜115%;多个全回转定位螺旋桨按照相同的圆周角均布在阻尼板的下方或侧壁上。
[0009]基于运动性能、耐波性、稳定性等多个方面的考虑,上述浮式平台体的边数不小于6,并且圆柱体结构视为多边形结构在边数为无穷多时的特例,浮式平台体的主甲板设计有外飘。
[0010] 上述装备还包括用于将海水净化为生活用淡水的海水淡化模块以及用于处理生活区模块产生的污水的污水处理模块,二者均安装在浮式平台体的主甲板上。
[0011 ]上述多个全回转定位螺旋桨的个数为4〜8个。
[0012]上述多个全回转定位螺旋桨可以替换为由多个锚机和多条锚链配合实现海上定位的定位设备。
[0013]在上述核发电装备组中,核岛、蒸汽炉、发电机以及水栗为不可缺少的发电组件,其他的发电设备可安装在浮式平台体上以实现独立发电功能,也可通过管线连接后,安放在陆地上以降低浮式平台体的建造成本,同时也可缩短浮式平台体内配管的长度,进一步地提尚安全性能。
[0014]本实用新型多边形结构的海上浮式核发电装备可与其他的平台或船型浮式结构物配合使用,以方便核发电设备的临时检修等工作,同时也可为将来发展大型海洋浮式结构物(如海上军事基地、人工岛屿、海上机场等)提供电力及水源的供给。
[0015]本实用新型在浮式平台体底部安装多个全回转定位螺旋桨可以实现动力定位和自航功能,动力定位指的是可应用在360度范围内自由旋转的推进器,与GPS卫星信号、水下声波测量仪器等配合,实现卓越的实时定位功能。
[0016]本实用新型的有益效果如下:
[0017]核发电装备组安放在浮式平台体内部,整体布置紧凑,最大限度地利用了浮式平台体内部空间,降低了建造成本;同时多边形浮式平台体可以很好地给予核发电装备保护,提升了安全性能。
[0018]多边形浮式平台体边数不少于6,具有在各方向环境载荷作用下的横摇和纵摇运动阻尼大且运动幅值相当,无明显的主控制方向的特点,抗风浪能力卓越,可大幅减轻因浮式平台体本身摇动造成核电站内部配管断裂的风险,同时结合合理的阻尼板设计,也可确保浮式平台体拥有良好的垂向运动性能。
[0019]浮式平台体主甲板上设有海水淡化模块和污水处理模块,既满足了核电站运转需要也可为周围居民提供生活用水,实现了水电一体化的供给,极大地提升了浮式核电站的经济价值。
[0020]多边形浮式平台体提供两种不同的定位方案,分别是多点系泊定位方案和动力定位方案。多点系泊定位方案的经济性好;动力定位方案灵活度高,且多边形浮式平台体可具有一定的自航能力,便于躲避极端海况和返坞检修。动力定位方案适用于深水环境,采用在多边形浮式平台体下部加装多个全回转定位螺旋桨的方式,通过动力定位系统实现稳定可靠的定位能力。多点系泊定位方案采用多个锚机及锚链等装备,采用多点系泊的方式保证浮式平台体的定位能力。
[0021]本实用新型多边形结构的海上浮式核发电装备适用于水深大于50米的所有水域条件,可应用于中国沿海、西非、墨西哥湾、中东及巴西等全球主要海域,也可应用于河流或湖泊、半岛、入海口等各种水域范围内。
附图说明
[0022]图1是本实用新型多边形结构的海上浮式核发电装备的立体结构示意图。
[0023]图2是本实用新型中动力定位方案的原理示意图。
[0024]图3是本实用新型中多点系泊定位方案的原理示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合优选实施例对本实用新型作进一步的详细说明,但本实用新型的实施方式不限于此。
[0026]如图1所示,本实用新型多边形结构的海上浮式核发电装备优选实施例中,多边形浮式平台体I的外形呈圆柱形,即是边数无限多的多边形特例,浮式平台体I主甲板有一定外飘,主甲板上方布置有生活区模块2、海水淡化模块3、污水处理模块4和GPS信号接收设备6,浮式平台体I下方固定有抑制垂荡用的阻尼板5。
[0027]如图2所示,本实施例采用了动力定位方案,在浮式平台体I底部固定的阻尼板5的底部安装有多个全回转定位螺旋桨18,生活区模块2上设有GPS信号接收设备6。通过GPS信号与陆地上的控制系统可实时监控多边形浮式平台体I相对位置的变化,并通过全回转定位螺旋桨18实时进行统一调整,以确保可靠的定位能力。
[0028]全回转定位螺旋桨18的数量因主机功率和多边形浮式平台体I的尺寸而异,一般为4〜8个,均匀布置在浮式平台体I的底部。综合经济性的考虑,使用电力驱动螺旋桨为佳。
[0029]多边形浮式平台体I的外壳可使用高强钢、合金钢等高强度材料,需注意对于破舱稳定性的计算和校核。由于核发电装备组7布置在多边形浮式平台体I的内部,需保证配管、风管、电梯等设备的空间。
[0030]核发电装备组7包括核岛8、辅机9、蒸汽炉10、发电机11、水栗12、冷凝器13、进水管14、排水管15、信号传输线16和送电用电缆17。核岛8通过核原料的裂变反应产生热能,驱动蒸汽炉10将热能转化为动能,并通过发电机11进行发电。常用的核原料以铀235和钚239最为普遍。
[0031]如图3所示,本实施例采用了多点系泊定位方案,通过多点系泊的方式实现多边形浮式平台体I在海中的定位能力。通过锚机19和锚链20将多边形浮式平台体I与锚或海底的锚粧相连,以维持多边形浮式平台体I在海中的稳定性。

Claims (5)

1.一种多边形结构的海上浮式核发电装备,包括生活区模块(2)、GPS信号接收设备(6)以及由核岛(8)、辅机(9)、蒸汽炉(10)、发电机(11)、水栗(12)、冷凝器(13)、进水管(14)、排水管(15)、信号传输线(16)和送电用电缆(17)构成的核发电装备组(7);其特征在于,该装备还包括浮式平台体(I)、用于抑制浮式平台体(I)垂荡运动的阻尼板(5)和多个全回转定位螺旋桨(18),浮式平台体(I)为内部设有空腔的多边形结构,核发电装备组(7)安装在浮式平台体(I)的空腔中,生活区模块(2)安装在浮式平台体(I)的主甲板上,GPS信号接收设备(6)安装在生活区模块(2)的顶部;阻尼板(5)固连在浮式平台体(I)的底部,其外径为浮式平台体(I)外径的104 %〜115 % ;多个全回转定位螺旋桨(18)按照相同的圆周角均布在阻尼板(5)的下方或侧壁上。
2.如权利要求1所述的一种多边形结构的海上浮式核发电装备,其特征在于,所述浮式平台体(I)的边数不小于6,其主甲板设计有外飘。
3.如权利要求1所述的一种多边形结构的海上浮式核发电装备,其特征在于,所述装备还包括用于将海水净化为生活用淡水的海水淡化模块(3)以及用于处理生活区模块(2)产生的污水的污水处理模块(4),二者均安装在浮式平台体(I)的主甲板上。
4.如权利要求1所述的一种多边形结构的海上浮式核发电装备,其特征在于,所述多个全回转定位螺旋桨(18)的个数为4〜8个。
5.如权利要求1或4所述的一种多边形结构的海上浮式核发电装备,其特征在于,所述多个全回转定位螺旋桨(18)可以替换为由多个锚机(19)和多条锚链(20)配合实现海上定位的定位设备。
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