CN213478414U - 一种核能耦合生物质能供热发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核能耦合生物质能供热发电系统，包括：核能供热单元和生物质发电单元；核能供热单元包括核能供热堆以及分别与核能供热堆连接的核能供热子单元和核能供汽子单元；生物质发电单元包括生物质侧热网首站，以及依次连接的生物质锅炉、高压缸、低压缸和凝汽器，凝汽器的输出端经过凝结水泵后，其中一支路连接至蒸汽发生装置的输入端，另一支路依次经过凝结水系统和给水系统后，进入生物质锅炉；本实用新型系统在非采暖季，核能供热堆不停堆，保证核能堆全年的安全稳定运行；在采暖季，核能供热堆带基本采暖热负荷，避免了核能供热堆的频繁调整；生物质电厂在发电的同时带部分采暖热负荷，可以作为核能供暖的调峰热源。

Description

一种核能耦合生物质能供热发电系统

技术领域

本实用新型涉及核能供热发电技术领域，尤其涉及一种核能耦合生物质能供热发电系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

核能作为安全高效、清洁低碳的优质能源，核能供热能够满足采暖供汽热负荷的需要，是构建北方地区清洁取暖体系的有效途径，可代替燃煤锅炉，实现新旧动能转换，同时能够改善环境质量、提高城市品位和竞争力。

但是单独利用核能供热堆进行供暖供热具有一定的局限性：

1、冬季采暖负荷具有频繁波动性和周期性的特点，由于居民采暖热负荷存在季节波动性和日夜周期性变化的现象，即在采暖季初末期与严寒期的热负荷相差较大，甚至一天之中的昼夜热负荷波动也比较大。采暖热负荷的波动周期性变化，要求供热站随之调整供热热源的出力，而核能供热堆频繁调整堆芯功率较难实现，也不利于核能供热堆的稳定运行。

2、核能供热堆除冬季满足供暖热负荷外，为了保证核能利用效率以及非采暖季不停堆，在非采暖季主要利用核能生产工业蒸汽，用以满足当地企业的工业用汽负荷。因此在非采暖季无供暖负荷，而工业用汽负荷不确定的情况下，核能供热堆存在无法连续运行的问题，造成核能利用率的下降。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种核能耦合生物质能供热发电系统，生物质电厂耦合核能热量供热发电，充分利用核能，提高核能供热经济效益，发挥核能供热与生物质发电各自的优势。

为了实现上述目的，根据本实用新型的第一个方面，提供了一种核能耦合生物质能供热发电系统，包括：核能供热单元和生物质发电单元；

所述核能供热单元包括核能供热堆以及分别与核能供热堆连接的核能供热子单元和核能供汽子单元；

所述生物质发电单元包括生物质侧热网首站，以及依次连接的生物质锅炉、高压缸、低压缸和凝汽器，所述凝汽器的输出端经过凝结水泵后，其中一支路连接至蒸汽发生装置的输入端，另一支路依次经过凝结水系统和给水系统后，进入生物质锅炉；

所述蒸汽发生装置的输出端和生物质侧热网首站的输入端分别连接至低压缸的输入端；所述生物质侧热网首站的输出端连接至凝结水系统。

其中，核能供热子单元包括核能侧热网首站，所述核能侧热网首站的输出连接至热网供热。

核能供汽子单元包括蒸汽发生装置，蒸汽发生装置输出的核能蒸汽分成两路：其中一路输送至低压缸做功；另一路供工业蒸汽。

凝结水系统包括：依次连接的轴封加热器、第一低压加热器、第二低压加热器和第三低压加热器。

给水系统包括：依次连接的除氧器、给水泵、第一高压加热器和第二高压加热器。

本实用新型系统的工作方式如下：

非采暖季，核能供热单元和生物质发电单元耦合运行：凝汽器出口的部分凝结水输送至核能供汽子单元加热生成核能蒸汽；其余凝结水经过低压加热器、除氧器和高压加热器送入生物质锅炉，经加热后产生高压蒸汽。高压蒸汽推动高压缸做功后的排汽，混合核能蒸汽共同推动低压缸做功；低压缸排汽经凝汽器冷却成凝结水。

采暖季，核能供热单元和生物质发电单元解耦运行：核能供汽子单元产生的核能蒸汽对外提供工业蒸汽；同时，核能供热堆通过核能供热子单元对外供暖。生物质发电单元在发电的同时，作为供热供汽调峰热源。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型系统在非采暖季，核能供热堆与生物质发电耦合；核能供热堆不停堆，保证了核能供热堆全年的安全、稳定、可靠运行；

在采暖季，核能供热堆与生物质发电解耦；核能供热堆与生物质电厂独立运行，核能供热堆带基本采暖热负荷，避免了核能供热堆的频繁调整，保证了核能供热堆的安全稳定运行；生物质电厂在发电的同时带部分采暖热负荷，可以作为核能供暖的调峰热源。

本实用新型附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本实用新型实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本实用新型的多个实施例进行说明，其中：

图1为根据本实用新型一种实施例的核能耦合生物质能供热发电系统结构示意图；

其中，1.生物质锅炉，2.高压缸，3.低压缸，4.第一发电机，5.第二发电机，6.凝汽器，7.凝结水泵，8.轴封加热器，9.6号低压加热器，10.5号低压加热器， 11.4号低压加热器，12.除氧器，13.给水泵，14.2号高压加热器，15.1号高压加热器，16.疏水泵，17.核能供热堆，18.蒸汽发生装置，19.核堆侧热网首站，20. 生物质侧热网首站。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

根据本实用新型的实施例，提供了一种核能耦合生物质能供热发电系统，参照图1，包括：核能供热单元和生物质发电单元；

其中，核能供热单元和生物质发电单元；

核能供热单元包括核能供热堆17以及分别与核能供热堆17连接的核能供热子单元和核能供汽子单元；

生物质发电单元包括生物质侧热网首站20，以及生物质锅炉1、高压缸2、低压缸3和凝汽器6，所述凝汽器6的输出端经过凝结水泵7后，其中一支路连接至蒸汽发生装置18的输入端，另一支路依次经过凝结水系统和给水系统后，进入生物质锅炉1；

蒸汽发生装置18的输出端和生物质侧热网首站20的输入端分别连接至低压缸3的输入端；生物质侧热网首站20的输出端连接至凝结水系统。

本实施例中，核能供汽子单元包含蒸汽发生装置18，蒸汽发生装置18输出的核能蒸汽分成两路：其中一路与生物质发电单元低压缸3连接，为低压缸3 做功；另一路供工业蒸汽。

核能供热子单元包含核能侧热网首站，输出对外采暖供热。

本实施例中，高压缸2连接第一发电机4，低压缸3连接第二发电机5。凝结水系统包括：凝结水泵7、6号低压加热器9(第一低压加热器)、5号低压加热器10(第二低压加热器)、4号低压加热器11(第三低压加热器)。凝结水泵 7的出口依次连接6号低压加热器9、5号低压加热器10和4号低压加热器11。

6号低压加热器9、5号低压加热器10和4号低压加热器11的加热蒸汽来自低压缸3抽汽。

6号低压加热器9和5号低压加热器10之间连接疏水泵16。

给水系统包含除氧器12、给水泵13、2号高压加热器14(第一高压加热器) 和1号高压加热器15(第二高压加热器)。给水泵13将除氧器12出口的给水加压后依次输送至2号高压加热器14和1号高压加热器15，然后送入生物质锅炉 1。

除氧器12、2号高压加热器14和1号高压加热器15的加热蒸汽来自高压缸2抽汽。

本实施例系统具体的工作方式如下：

(1)非采暖季：核能供热单元与生物质发电单元耦合运行

低压缸排汽经凝汽器6冷却后的凝结水经过凝结水泵7加压后分成两路，其中一路输送至核堆侧，另一路输送至生物质侧凝结水系统。

核堆侧的凝结水输送至蒸汽发生装置18后，利用核堆热量加热，生成核能蒸汽。核能蒸汽一路作为外供工业蒸汽；另一路输送至生物质发电单元低压缸3 入口，与高压缸排汽混合后进入低压缸3。

生物质侧凝结水依次经过轴封加热器8、6号低压加热器9、5号低压加热器10、4号低压加热器11加热后，输送至除氧器12。各级低压加热器的加热蒸汽来自低压缸3抽汽。

进入除氧器12的凝结水通过高压缸排汽加热除氧，并由给水泵13加压后依次经2号高压加热器14和1号高压加热器15加热，然后输送至生物质锅炉1。高压加热器的加热蒸汽来自于高压缸2的抽汽。

给水经生物质锅炉1加热后生成高压蒸汽，输送至高压缸2做功，推动第一发电机4发电。高压缸排汽与核能蒸汽混合后进入低压缸3做功，并推动第二发电机5发电。

(2)采暖季：核能供热单元与生物质发电单元解耦运行

核堆热量分成两部分利用：一部分热量通过核堆侧热网首站19加热热网循环水，实现对外供热；另一部分热量通过蒸汽发生装置18加热除盐水，生成的核能蒸汽对外供工业蒸汽。核能供热单元根据热负荷情况，在一定时间段内负担基本热负荷，其余部分由生物质发电单元负责调峰。如此，可避免核堆频繁调整，保证核堆的安全稳定运行。

生物质发电单元在发电的同时，实现对外供热调峰，机组根据调峰负荷需求采用背压运行方式和抽凝运行方式。

抽凝运行时：低压缸排汽经凝汽器6冷却后的凝结水经过凝结水泵7加压后依次经过轴封加热器8、6号低压加热器9、5号低压加热器10、4号低压加热器11加热后，输送至除氧器12。进入除氧器12的凝结水通过高压缸2抽汽加热除氧，并由给水泵13加压后依次经2号高压加热器14和1号高压加热器 15加热，然后输送至生物质锅炉1。给水经生物质锅炉1加热后生成高压蒸汽，输送至高压缸2做功，推动第一发电机4发电。高压缸排汽进入低压缸3做功，并推动第二发电机5发电。

部分高压缸排汽作为采暖抽汽输送至生物质侧热网首站20，以加热热网循环水实现对外供热。采暖抽汽经热网首站生成的采暖回水输送至轴封加热器8 前的凝结水管道，与凝结水泵7出口的凝结水混合。

背压运行时：生物质锅炉1产生的高压蒸汽进入高压缸2做功，排汽全部进入生物质侧热网首站20，加热热网循环水实现对外供热。高压缸2排汽经热网首站生成的采暖回水输送至轴封加热器8前的凝结水管道，依次通过除氧器 12、给水泵13、2号高压加热器14和1号高压加热器15，然后进入生物质锅炉 1。

在非采暖季，核能供热单元与生物质发电单元耦合运行方式，避免了无采暖负荷时停堆或长期低负荷运行，提高了核能的利用率和经济性。

在采暖季，核能供热单元与生物质发电单元解耦运行，核能供热堆17带基本采暖热负荷运行，避免了核能供热堆17的频繁调整，保证了核能供热堆17 的安全稳定运行；生物质电厂在发电的同时带部分采暖热负荷，可以作为核能供暖的调峰热源。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种核能耦合生物质能供热发电系统，其特征在于，包括：核能供热单元和生物质发电单元；

所述核能供热单元包括核能供热堆以及分别与核能供热堆连接的核能供热子单元和核能供汽子单元；

所述生物质发电单元包括生物质侧热网首站，以及依次连接的生物质锅炉、高压缸、低压缸和凝汽器，所述凝汽器的输出端经过凝结水泵后，其中一支路连接至蒸汽发生装置的输入端，另一支路依次经过凝结水系统和给水系统后，进入生物质锅炉；

所述蒸汽发生装置的输出端和生物质侧热网首站的输入端分别连接至低压缸的输入端；所述生物质侧热网首站的输出端连接至凝结水系统。

2.如权利要求1所述的一种核能耦合生物质能供热发电系统，其特征在于，所述核能供热子单元包括核能侧热网首站，所述核能侧热网首站的输出连接至热网供热。

3.如权利要求2所述的一种核能耦合生物质能供热发电系统，其特征在于，所述核能供热堆与核能侧热网首站连接，并通过加热热网循环水实现对外供热。

4.如权利要求1所述的一种核能耦合生物质能供热发电系统，其特征在于，所述核能供汽子单元包括蒸汽发生装置，蒸汽发生装置输出的核能蒸汽分成两路：其中一路输送至低压缸做功；另一路供工业蒸汽。

5.如权利要求1所述的一种核能耦合生物质能供热发电系统，其特征在于，所述凝结水系统包括：依次连接的轴封加热器、第一低压加热器、第二低压加热器和第三低压加热器。

6.如权利要求5所述的一种核能耦合生物质能供热发电系统，其特征在于，所述第一低压加热器、第二低压加热器和第三低压加热器的加热蒸汽来自低压缸抽汽。

7.如权利要求1所述的一种核能耦合生物质能供热发电系统，其特征在于，所述给水系统包括：依次连接的除氧器、给水泵、第一高压加热器和第二高压加热器。

8.如权利要求7所述的一种核能耦合生物质能供热发电系统，其特征在于，所述第一高压加热器、第二高压加热器及除氧器的加热蒸汽来自高压缸抽汽。

9.如权利要求1所述的一种核能耦合生物质能供热发电系统，其特征在于，非采暖季，核能供热单元和生物质发电单元耦合运行：部分凝结水输送至核能供汽子单元加热生成核能蒸汽；其余凝结水经过低压加热器、除氧器和高压加热器送入生物质锅炉，经加热后产生高压蒸汽。

10.如权利要求1所述的一种核能耦合生物质能供热发电系统，其特征在于，采暖季，核能供热单元和生物质发电单元解耦运行：核能供汽子单元产生的核能对外提供工业蒸汽；同时，核能供热堆通过核能供热子单元对外供暖。

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