本發(fā)明涉及一種余熱回收系統(tǒng)，尤其是一種用于核電站的余熱回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

核電站的凝汽器冷卻熱量占核反應(yīng)堆熱量的60%，其冷卻主要采用海水直流冷卻方式：低溫海水直接進(jìn)入凝汽器，經(jīng)過內(nèi)部換熱后再排出，從而為凝汽器的末端冷卻降溫。該方式的缺陷在于：排出的海水溫度較高，大量的熱能直接排入海中，不僅浪費(fèi)熱量，同時(shí)也給海水造成熱污染；并且，海水直流式冷卻需要對(duì)大量的海水進(jìn)行處理，處理成本高，且易造成水體化學(xué)污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種核電站余熱回收系統(tǒng)，其目的是：（1）對(duì)凝汽器所排出的熱量進(jìn)行回收利用；（2）減少海水熱污染；（3）減少對(duì)海水的處理，降低成本，減少對(duì)海水的化學(xué)污染。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

核電站余熱回收系統(tǒng)，包括核電站凝汽器，還包括熱泵系統(tǒng)和用熱系統(tǒng)；

所述凝汽器的冷卻水輸出端與熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)側(cè)的輸入端相連接，凝汽器的冷卻水輸入端與熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)側(cè)的輸出端相連接；

所述用熱系統(tǒng)的供熱水輸入端與熱泵系統(tǒng)冷凝側(cè)的輸出端相連接，用熱系統(tǒng)的供熱水輸出端與熱泵系統(tǒng)冷凝側(cè)的輸入端相連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述熱泵系統(tǒng)包括冷卻水輸入干路、冷卻水輸出干路、用熱水輸入干路、用熱水輸出干路以及多個(gè)并聯(lián)設(shè)置的熱泵裝置；

各熱泵裝置包括依次連接的蒸發(fā)器、壓縮機(jī)和冷凝器，所述蒸發(fā)器和冷凝器還通過膨脹閥相連接；

所述并聯(lián)設(shè)置指：各熱泵裝置蒸發(fā)器的輸入端分別與冷卻水輸入干路相連接，各熱泵裝置蒸發(fā)器的輸出端分別與冷卻水輸出干路相連接，各熱泵裝置冷凝器的輸入端分別與用熱水輸入干路相連接，各熱泵裝置冷凝器的輸出端分別與用熱水輸出干路相連接；

所述的多個(gè)熱泵裝置包括一個(gè)或多個(gè)能夠?qū)Ρ緹岜谜舭l(fā)器輸出水溫度進(jìn)行控制的冷卻水端控制熱泵，以及一個(gè)或多個(gè)能夠?qū)Ρ緹岜美淠鬏敵鏊疁囟冗M(jìn)行控制的用熱水端控制熱泵；

所述熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)側(cè)的輸入端設(shè)于冷卻水輸入干路上，蒸發(fā)側(cè)的輸出端設(shè)于冷卻水輸出干路上，冷凝側(cè)的輸入端設(shè)于用熱水輸入干路上，冷凝側(cè)的輸出端設(shè)于用熱水輸出干路上；

所述熱泵系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)，冷卻水輸出干路上還設(shè)有冷卻水溫度傳感器，用熱水輸出干路上還設(shè)有用熱水溫度傳感器，冷卻水溫度傳感器和用熱水溫度傳感器分別與控制系統(tǒng)相連接，該控制系統(tǒng)還與各壓縮機(jī)分別相連接以實(shí)現(xiàn)對(duì)各壓縮機(jī)的控制。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述的冷卻水端控制熱泵的蒸發(fā)器輸出端設(shè)有與控制系統(tǒng)相連接的冷卻水支路溫度傳感器。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述的用熱水端控制熱泵的冷凝器輸出端設(shè)有與控制系統(tǒng)相連接的用熱水支路溫度傳感器。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：還包括為用熱系統(tǒng)提供熱能的熱能補(bǔ)充裝置，當(dāng)熱泵系統(tǒng)的輸出溫度無法滿足用熱系統(tǒng)的需求時(shí)，熱能補(bǔ)充裝置給予補(bǔ)充。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述熱能補(bǔ)充裝置為固體蓄熱裝置。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述用熱系統(tǒng)為海水淡化裝置或城市供熱系統(tǒng)或工業(yè)用熱系統(tǒng)或農(nóng)業(yè)用熱系統(tǒng)。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下積極效果：（1）本發(fā)明直接將熱泵系統(tǒng)與凝汽器的冷卻水路相接實(shí)現(xiàn)了冷卻水的封閉循環(huán)，一方面實(shí)現(xiàn)了熱量的回收利用，提高了能源利用率，另一方面還減少了熱量的輸出，避免了對(duì)環(huán)境的熱污染，再次，由于實(shí)現(xiàn)了冷卻水的封閉循環(huán)，因而省略了冷卻水處理環(huán)節(jié)，擺脫了對(duì)海水資源的依賴，為在內(nèi)陸建立核電站掃除了障礙；（2）本發(fā)明的熱泵系統(tǒng)采用并列式結(jié)構(gòu)，根據(jù)冷卻水、用熱水干路的出水溫度對(duì)各壓縮機(jī)進(jìn)行控制，控制時(shí)對(duì)其中一部分熱泵的冷卻水出水溫度進(jìn)行精確控制，同時(shí)對(duì)另一部分熱泵的用熱水出水溫度進(jìn)行精確控制，從而達(dá)到了對(duì)雙端同時(shí)進(jìn)行控制的目的，不僅滿足了用熱系統(tǒng)的需求，同時(shí)還滿足了凝汽器的冷卻需求，保持了輸出至凝汽器的冷卻水溫度恒定，從而確保了改造之后核電站汽輪機(jī)能夠高效、穩(wěn)定地運(yùn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為冷卻水端控制熱泵的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為用熱水端控制熱泵的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案：

如圖1，一種核電站余熱回收系統(tǒng)，包括核電站凝汽器1，還包括熱泵系統(tǒng)2和用熱系統(tǒng)3；

所述凝汽器1的冷卻水輸出端與熱泵系統(tǒng)2蒸發(fā)側(cè)的輸入端相連接，凝汽器1的冷卻水輸入端與熱泵系統(tǒng)2蒸發(fā)側(cè)的輸出端相連接；

所述用熱系統(tǒng)3的供熱水輸入端與熱泵系統(tǒng)2冷凝側(cè)的輸出端相連接，用熱系統(tǒng)3的供熱水輸出端與熱泵系統(tǒng)2冷凝側(cè)的輸入端相連接。

所述用熱系統(tǒng)3可以是工業(yè)、農(nóng)業(yè)或者民用用熱裝置。

優(yōu)選地，所述用熱系統(tǒng)3為海水淡化裝置，利用回收核電站凝汽器1的熱量實(shí)現(xiàn)海水蒸發(fā)淡化，解決了淡水生產(chǎn)問題。用熱系統(tǒng)3還可以是城市供熱系統(tǒng)或工業(yè)用熱系統(tǒng)或農(nóng)業(yè)用熱系統(tǒng)。

當(dāng)用熱系統(tǒng)為工業(yè)用熱設(shè)備時(shí)，熱泵冷凝器2-13的出水溫度受限（熱泵冷凝器出水溫度在50/60℃最佳），不能滿足工業(yè)高溫或蒸汽的要求，這時(shí)可以配套固體蓄熱裝置作為熱能補(bǔ)充裝置，將熱水輸出端溫度提高，滿足工業(yè)用熱需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了零污染、零排放的有效資源利用。

熱泵技術(shù)是根據(jù)逆卡諾循環(huán)原理，將低溫?zé)嵩矗ê穗娬灸?冷卻水）中的低品位熱能進(jìn)行提取，轉(zhuǎn)換為高品位熱能的一種高新技術(shù)產(chǎn)品。通過消耗少量的電能，將熱量從低溫抽吸到高溫，將低品位熱能轉(zhuǎn)化為高品位熱能。所以熱泵實(shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置，能效比cop可達(dá)6.0以上。

以江蘇田灣核電站為例，凝汽器的冷卻水流量為43200m3/h，進(jìn)水溫度為19.8℃，出水溫度為29.5℃，可以回收的熱量q=1.163×43200×（29.5-19.8）=487343kwh。配備合適的熱泵設(shè)備，將這部分低品位熱能全部回收，將低品位熱能轉(zhuǎn)換為60～80℃的高品位熱能，具有相當(dāng)高的利用價(jià)值。按全年360天計(jì)算，可以回收的熱量：q總=487343×24×360=4210643520kw，相當(dāng)于燃燒79.6萬噸標(biāo)煤產(chǎn)生的熱量（標(biāo)煤熱值按照7000kcal/kg，鍋爐燃燒效率按照65%計(jì)算）。余熱回收不僅具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí)具有重大的環(huán)保價(jià)值，對(duì)國家治理霧霾具有重大的意義。

在改造過程中發(fā)現(xiàn)，由于改用封閉循環(huán)水對(duì)凝汽器1進(jìn)行冷卻，很容易出現(xiàn)冷卻水溫度不恒定的情況。為解決上述問題，本發(fā)明還對(duì)熱泵系統(tǒng)2進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)：

如圖2，所述熱泵系統(tǒng)2包括冷卻水輸入干路2-1、冷卻水輸出干路2-2、用熱水輸入干路2-3、用熱水輸出干路2-4以及多個(gè)并聯(lián)設(shè)置的熱泵裝置；

如圖3或4，各熱泵裝置包括依次連接的蒸發(fā)器2-11、壓縮機(jī)2-12和冷凝器2-13，所述蒸發(fā)器2-11和冷凝器2-13還通過膨脹閥2-14相連接；

所述并聯(lián)設(shè)置指：各熱泵裝置蒸發(fā)器2-11的輸入端分別與冷卻水輸入干路2-1相連接，各熱泵裝置蒸發(fā)器2-11的輸出端分別與冷卻水輸出干路2-2相連接，各熱泵裝置冷凝器2-13的輸入端分別與用熱水輸入干路2-3相連接，各熱泵裝置冷凝器2-13的輸出端分別與用熱水輸出干路2-4相連接；

所述的多個(gè)熱泵裝置包括一個(gè)或多個(gè)能夠?qū)Ρ緹岜谜舭l(fā)器2-11輸出水溫度進(jìn)行控制的冷卻水端控制熱泵2-5，以及一個(gè)或多個(gè)能夠?qū)Ρ緹岜美淠?-13輸出水溫度進(jìn)行控制的用熱水端控制熱泵2-6；

所述熱泵系統(tǒng)2蒸發(fā)側(cè)的輸入端設(shè)于冷卻水輸入干路2-1上，蒸發(fā)側(cè)的輸出端設(shè)于冷卻水輸出干路2-2上，冷凝側(cè)的輸入端設(shè)于用熱水輸入干路2-3上，冷凝側(cè)的輸出端設(shè)于用熱水輸出干路2-4上；

如圖3，所述的冷卻水端控制熱泵2-5的蒸發(fā)器2-11輸出端設(shè)有與控制系統(tǒng)相連接的冷卻水支路溫度傳感器2-15。

如圖4，所述的用熱水端控制熱泵2-6的冷凝器2-13輸出端設(shè)有與控制系統(tǒng)相連接的用熱水支路溫度傳感器2-16。

所述熱泵系統(tǒng)2還包括控制系統(tǒng)，冷卻水輸出干路2-2上還設(shè)有冷卻水溫度傳感器，用熱水輸出干路2-4上還設(shè)有用熱水溫度傳感器，上述各溫度傳感器分別與控制系統(tǒng)相連接，該控制系統(tǒng)還與各壓縮機(jī)2-12分別相連接以實(shí)現(xiàn)對(duì)各壓縮機(jī)2-12的控制。

熱泵系統(tǒng)2工作時(shí)，控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取冷卻水輸出干路2-2和用熱水輸出干路2-4的水溫，當(dāng)干路水溫?zé)o法滿足雙端的需求時(shí)對(duì)壓縮機(jī)2-12進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整方法為：若冷卻水輸出溫度無法滿足要求，則需要對(duì)冷卻水端控制熱泵2-5的壓縮機(jī)2-12進(jìn)行加載或卸載；若用熱水輸出溫度無法滿足要求，則需要對(duì)用熱水端控制熱泵2-6的壓縮機(jī)2-12進(jìn)行加載或卸載。具體調(diào)整原則是：當(dāng)需要某熱泵的冷卻水輸出溫度提升或用熱水輸出溫度降低時(shí)，對(duì)該熱泵的壓縮機(jī)2-12卸載；當(dāng)需要某熱泵的冷卻水輸出溫度降低或用熱水輸出溫度提升時(shí)，對(duì)該熱泵的壓縮機(jī)2-12加載。由于對(duì)一端調(diào)整后也會(huì)帶來整個(gè)系統(tǒng)另一端輸出溫度的改變，因此需要冷卻水端控制熱泵2-5和用熱水端控制熱泵2-6同時(shí)調(diào)整，兩端反復(fù)調(diào)整、互相修正，直至兩端溫度均符合要求。調(diào)整時(shí)，還可根據(jù)支路溫度傳感器的檢測值對(duì)支路水溫進(jìn)行精確調(diào)整，從而縮短調(diào)整時(shí)間，提高調(diào)整效率。

通過上述對(duì)熱泵系統(tǒng)2的改進(jìn)，不僅維持了用熱系統(tǒng)3所用熱水溫度的恒定，同時(shí)也確保了凝汽器1冷卻水溫度的恒定，保證核電站汽輪機(jī)能夠高效、穩(wěn)定地運(yùn)行。