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一种利用核电厂余热的 太阳能综合利用系统

阅读：984发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种利用核电厂余热的太阳能综合利用系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种利用核电厂余热的太阳能综合利用系统，包括：核能余热收集系统、聚焦集热装置、热交换装置、分散器、光-热发电系统、光-热发热系统、光-热制冰系统、智能控制系统和互联网远程监控系统；所述互联网远程监控系统包括数据中心和智能终端；本实用新型针对核电冷却水释放出的低品位热源通过海水热源泵进行提热降温处理，然后通过聚焦集热装置，热交换装置，发电机组，制冰制冷系统，相变储热系统，智能控制系统和互联网远程监控系统联动工作产生热、冷、电，提供高品质能源。，下面是一种利用核电厂余热的太阳能综合利用系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种利用核电厂余热的太阳能综合利用系统，其特征在于，包括：核能余热收集系统、聚焦集热装置、热交换装置、分散器、光-热发电系统、光-热发热系统、光-热制冰系统、智能控制系统和互联网远程监控系统；
所述互联网远程监控系统包括数据中心和智能终端；
所述核能余热收集系统利用海水热源泵将核电冷却水从30度提升至50度并供应给聚焦集热装置；海水从核能余热收集系统的进水口流入，海水进行冷却降温后从核能余热收集系统的出水口流出；
所述聚焦集热装置用于对太阳能的光辐射进行反光聚焦，并传递给热交换装置，同时将聚焦集热装置的运行数据发送至数据中心；
所述热交换装置利用聚焦的太阳能光辐射产生蒸汽，通过分散器将蒸汽分配至光-热发电系统、光-热发热系统和光-热制冰系统，并将热交换装置的运行数据发送至数据中心；
所述光-热发电系统包括发电机组，用于将接收到的蒸汽转化为电能，为政府电网供电或储存在电能储备系统中，同时将发电机组的运行数据发送至数据中心，以及接收智能终端发出的命令，根据命令作出相应的操作；
所述光-热发热系统包括相变储热系统，用于将接收到的蒸汽作为热能存储，为供暖设备供暖，同时将相变储热系统的运行数据发送至数据中心，以及接收智能终端发出的命令，根据命令作出相应的操作；
所述光-热制冰系统包括制冰制冷系统，用于将接收到的蒸汽转化为冷源，供冷库冷链系统使用，同时将制冰制冷系统的运行数据发送至数据中心，以及接收智能终端发出的命令，根据命令作出相应的操作；
所述智能控制系统包括能源调配系统和运行自动控制系统，用于根据需求对所述发电机组、制冰制冷系统和相变储热系统的蒸汽投入量进行自动调配，同时将智能控制系统的运行数据发送至数据中心；
所述数据中心用于接收相关运行数据，并将相关运行数据发送给智能终端；使用户能够实时远程操作并向发电机组、制冰制冷系统和相变储热系统发出命令，实现现场无人值守。
2.如权利要求1所述的利用核电厂余热的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述聚焦集热装置包括：一次集热矩阵、自动追日系统、二次聚焦罩和聚能集热管，一次集热矩阵安装在自动追日系统上，用于收集阳光，二次聚焦罩安装在自动追日系统上，用于接收一次集热矩阵反射的光辐射，二次聚焦罩内部设有聚能集热管，聚能集热管将光辐射传递给热交换装置。
3.如权利要求2所述的利用核电厂余热的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述一次集热矩阵由若干支架和高反射率弧形镜片组成，所述高反射率弧形镜片采用高反射率弧面镀银玻璃，反射率达93％；所述聚能集热管的材料为航天材料，采用离子溅射涂层工艺制成，耐高温150℃-650℃。
4.如权利要求1所述的利用核电厂余热的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述发电机组为双螺杆膨胀发电机组，适合于低温热能发电，具备自动启停功能，实现无人值守。
5.如权利要求1所述的利用核电厂余热的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述制冰制冷系统用于将热能直接转换为冷源，制冰制冷系统的转换率为60％-75％。
6.如权利要求1所述的利用核电厂余热的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述相变储热系统采用由长链分子组成的储热材料，可依据温度变化实现固液态转换，相变储热系统的外保温层为固体材料，具有72小时储热功能。
7.如权利要求1所述的利用核电厂余热的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述太阳能综合利用系统还包括辅助支持系统，辅助支持系统用于在极端恶劣天气下，启动电、油辅助系统对相变储热系统补充加热，保证系统能正常运行。
8.如权利要求1所述的利用核电厂余热的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述太阳能综合利用系统还包括冷却回收系统，冷却回收系统用于冷却回收相变储热系统、制冰制冷系统和发电机组中未转化的蒸汽。
9.如权利要求8所述的利用核电厂余热的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述冷却回收系统包括集热器。
10.如权利要求1所述的利用核电厂余热的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述智能终端包括电脑和智能手机。

说明书全文

一种利用核电厂余热的太阳能综合利用系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及太阳能技术领域，具体说是一种利用核电厂余热的太阳能综合利用系统。

背景技术

[0002] 核电厂循环冷却水的冷却过程中会释放出极其巨大的余热能量，温排放易引起严重的热污染。一般来说，人们对电厂环境影响的认识，主要集中在火电厂排烟对大气环境的污染，即随烟气向大气中排放的大量二氧化硫、烟尘和氮氧化物等污染物，会严重污染大气环境。对核电厂而言，则主要警惕低放射性污水排放对水环境的污染等等问题。因此，在电厂环境污染治理中一直十分注重电厂烟气的除尘、脱硫，燃煤的洁净处理和严格控制核素的排污标准，非常容易忽视电厂循环冷却水所含的巨大热量，而将其弃置于环境中，电厂的燃料燃烧总发热量中只有35％左右转变为电能，而60％以上的热能主要通过锅炉烟囱和汽轮机凝汽器的循环冷却水失散到环境中。相比之下，循环冷却水携带走的废热量又占其中绝大部分。一座现代火、核电厂排出的冷却水量相当于2～6个东京市区排污水量。如此巨量的热负荷是一般小水域无法承受的。即使对大江、大河、海湾等大水域也需精心研究、设计冷却水排、取水口的布局，才可使电厂的排热在环境中合理消散。如此巨量的废热排放必将造成燃煤能量的大量浪费，也使生态环境遭受热污染。

[0003] 随着环境保护要求的提高，自然水域的温升强度和范围都将严格规定。对水面冷却而言，温排水对局部受纳水域的水质产生影响，主要表现在水温、溶解氧等指标的变化；对水生生物产生影响，主要表现在改变藻类、鱼类等的生活条件方面；对水域富营养化程度产生影响，冷却水废热对水环境的影响较大时，会发生严重的热污染。1978年夏季，望亭发电厂的温排水直接排入望虞河使水温高达40℃以上。造成渔业损失73t，三水作物损失118万t，蚌珠损失414万只。装机容量大的电站，有时还会引起大范围水域内生物的消失。例如，美国佛罗里达州的比斯坎湾，一座核电站排放的温排水使附近水域水温增加了8℃，造成
115km海域内生物消失。我国《地表水环境质量标准(JB383822002)》中虽未对水温的要求有具体的混合区影响范围的限制，但在影响强度上规定了人为造成的环境水温变化：周平均最大温升≤1℃；周平均最大温降≤2℃。可以相信，我国有关水域温排放的限制标准也会很快出台。更严峻的情况是：排水工程方案时，为使所抽取的水温能降低1～2℃，核电厂选择厂址经科学研究后，所预报温度不得高于33℃，若违反则该厂厂址必须重新选择。在向水域排放大量废热情况下，要保证取到、又不致造成过高的工程投资(如过远地设置取水口，虽有利于避开热水区，但是造价高，运行费用亦大)，则决非易事。电厂冷却水专业的科研工作者无不深深地体会到这一点。

[0004] 对于已投产电厂，夏季经常遇到这种情况，或汽机热效下降，或排汽缸真空降到危险值时，电厂机组不得不减负荷运行；国外有些沿海电厂为使排水温度不致违反规定，不惜动用冷却塔，使冷却用海水在冷却塔中仅做一次流动便排回海域，其目的仅是为使温排水少升高几度。可见，电厂循环冷却水弃热己成为电力建设、环境保护中一个棘手的问题。

[0005] 预计到2020年，中国发电装机容量应该到9～10亿kW；期间的年均新增发电装机容量应为3000～3600万kW，年均增长率513％～519％。容量如此迅速地增长，其排放的废热量亦将随之增加，这部分热量必定对环境产生累积的、持久的负面影响，我们必须重视电厂循环水余热的回收与利用。

[0006] 污水处理资源化的三大支柱之一便是污水热能回收利用，这是环境保护及资源循环利用先导者们面对世界生态环境日趋恶劣、可用资源日渐匮乏的严酷现实所提出的战略。污水热能回用尚且如此，核电厂循环冷却水所含巨大余热量的回收利用，在能源节约及环境保护上的深深寓意应不辨自明。因此，当前问题所在已不是应不应该开展电厂循环冷却水余热利用的研究，而是如何把利用的研究工作搞得更好，是如何紧密结合电厂实际情况，提高利用的效益，充分使用电厂生产过程中排放的其它废热源，去研制更适合核电厂回收低品位热能的高效廉价的产品。

[0007] 在当今全球规模的环境问题日趋严重的情势下，以往那种“大量生产、大量流通、大量浪费、大量废弃”的生产模式己经越来越不被人们所接受。因此，应切实关注这一巨大的低温热源的资源效益，在“把节约放在首位，依法保护和合理使用资源，提高资源利用率，实现永续利用”的方针指导下，树立开展电厂循环冷却水余热利用的超前理念，设立专门的组织机构，统一规划，统一管理。将高技术含量的回收利用与一般性回用途径结合起来。以高技术为龙头，因地制宜、因时制宜地开展这一余热利用的事业，利用太阳能对低品位热源进行提升和再利用，是当前和未来发展的必然趋势。实用新型内容

[0008] 针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种利用核电厂余热的太阳能综合利用系统，目的是针对核电厂在运行过程中释放出的余热能量，利用太阳能综合利用系统将低品位热源提升至高品位热源，生成热、冷、电三种高品质能源，满足周边地区生产生活供应。消除热污染，保护环境，节约能源的系统工程，该系统变废为宝，利国利民的同时将产生巨大的社会效益和经济效益。

[0009] 为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

[0010] 一种利用核电厂余热的太阳能综合利用系统，包括：核能余热收集系统、聚焦集热装置、热交换装置、分散器、光-热发电系统、光-热发热系统、光-热制冰系统、智能控制系统和互联网远程监控系统；

[0011] 所述互联网远程监控系统包括数据中心和智能终端；

[0012] 所述核能余热收集系统利用海水热源泵将核电冷却水从30度提升至50度并供应给聚焦集热装置；海水从核能余热收集系统的进水口流入，海水进行冷却降温后从核能余热收集系统的出水口流出；

[0013] 所述聚焦集热装置用于对太阳能的光辐射进行反光聚焦，并传递给热交换装置，同时将聚焦集热装置的运行数据发送至数据中心；

[0014] 所述热交换装置利用聚焦的太阳能光辐射产生蒸汽，通过分散器将蒸汽分配至光-热发电系统、光-热发热系统和光-热制冰系统，并将热交换装置的运行数据发送至数据中心；

[0015] 所述光-热发电系统包括发电机组，用于将接收到的蒸汽转化为电能，为政府电网供电或储存在电能储备系统中，同时将发电机组的运行数据发送至数据中心，以及接收智能终端发出的命令，根据命令作出相应的操作；

[0016] 所述光-热发热系统包括相变储热系统，用于将接收到的蒸汽作为热能存储，为供暖设备供暖，同时将相变储热系统的运行数据发送至数据中心，以及接收智能终端发出的命令，根据命令作出相应的操作；

[0017] 所述光-热制冰系统包括制冰制冷系统，用于将接收到的蒸汽转化为冷源，供冷库冷链系统使用，同时将制冰制冷系统的运行数据发送至数据中心，以及接收智能终端发出的命令，根据命令作出相应的操作；

[0018] 所述智能控制系统包括能源调配系统和运行自动控制系统，用于根据需求对所述发电机组、制冰制冷系统和相变储热系统的蒸汽投入量进行自动调配，同时将智能控制系统的运行数据发送至数据中心；

[0019] 所述数据中心用于接收相关运行数据，并将相关运行数据发送给智能终端；使用户能够实时远程操作并向发电机组、制冰制冷系统和相变储热系统发出命令，实现现场无人值守。

[0020] 在上述方案的基础上，所述聚焦集热装置包括：一次集热矩阵、自动追日系统、二次聚焦罩和聚能集热管，

[0021] 一次集热矩阵安装在自动追日系统上，用于收集阳光，二次聚焦罩安装在自动追日系统上，用于接收一次集热矩阵反射的光辐射，二次聚焦罩内部设有聚能集热管，聚能集热管将光辐射传递给热交换装置。

[0022] 在上述方案的基础上，所述一次集热矩阵由若干支架和高反射率弧形镜片组成，所述高反射率弧形镜片采用高反射率弧面镀银玻璃，反射率达93％；所述聚能集热管的材料为航天材料，采用离子溅射涂层工艺制成，耐高温150℃-650℃。

[0023] 在上述方案的基础上，所述发电机组为双螺杆膨胀发电机组，适合于低温热能发电，具备自动启停功能，实现无人值守。

[0024] 在上述方案的基础上，所述制冰制冷系统用于将热能直接转换为冷源，制冰制冷系统的转换率为60％-75％。

[0025] 在上述方案的基础上，所述相变储热系统采用由长链分子组成的储热材料，可依据温度变化实现固液态转换，相变储热系统的外保温层为固体材料，具有72小时储热功能。

[0026] 在上述方案的基础上，所述太阳能综合利用系统还包括辅助支持系统，辅助支持系统用于在极端恶劣天气下，启动电、油辅助系统对相变储热系统补充加热，保证系统能正常运行。

[0027] 在上述方案的基础上，所述太阳能综合利用系统还包括冷却回收系统，冷却回收系统用于冷却回收相变储热系统、制冰制冷系统和发电机组中未转化的蒸汽。

[0028] 在上述方案的基础上，所述冷却回收系统包括集热器。

[0029] 在上述方案的基础上，所述智能终端包括电脑和智能手机。

[0030] 本实用新型利用大型海水热源泵，将核电站第三回路冷却海水进行提热降温，使低品位能源提升为热源，将废弃的低品位热源合理运用，降低了太阳能系统从常温加热至50度区间的能源消耗，使能源得到进一步合理利用，达到了节能效果。

[0031] 利用制冷制冰系统，建立冷舱式低温区，一是将海水进一步冷却，二是建立大型冷库，合理利用冷资源，为港口地区的生产经营提供冷储服务。三是建立制冰厂，合理利用太阳能系统生产的冷资源，太阳能冷库是目前世界上最节能的新型冷库。

[0032] 通过本系统将低品位的能源提升至高品位的热源，可实现90度常规供热，本系统热利用效率达到90％以上。可对周边地区进行供暖及提供热水，其能源供应方式为太阳能，是目前最有效的节能方式。同时本系统为太阳能发电，属于清洁能源，系统技术成熟，安全稳定，年发电量较大，可为电网提供清洁能源电力。附图说明

[0033] 本实用新型有如下附图：

[0034] 图1本实用新型的结构图。

具体实施方式

[0035] 以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

[0036] 如图1所示，本实用新型所述的利用核电厂余热的太阳能综合利用系统，包括：核能余热收集系统、聚焦集热装置、热交换装置、分散器、光-热发电系统、光-热发热系统、光-热制冰系统、智能控制系统和互联网远程监控系统；

[0037] 所述互联网远程监控系统包括数据中心和智能终端；

[0038] 所述核能余热收集系统利用海水热源泵将核电冷却水从30度提升至50度并供应给聚焦集热装置；海水从核能余热收集系统的进水口流入，海水进行冷却降温后从核能余热收集系统的出水口流出；

[0039] 所述聚焦集热装置用于对太阳能的光辐射进行反光聚焦，并传递给热交换装置，同时将聚焦集热装置的运行数据发送至数据中心；

[0040] 所述热交换装置利用聚焦的太阳能光辐射产生蒸汽，通过分散器将蒸汽分配至光-热发电系统、光-热发热系统和光-热制冰系统，并将热交换装置的运行数据发送至数据中心；

[0041] 所述光-热发电系统包括发电机组，用于将接收到的蒸汽转化为电能，为政府电网供电或储存在电能储备系统中，同时将发电机组的运行数据发送至数据中心，以及接收智能终端发出的命令，根据命令作出相应的操作；

[0042] 所述光-热发热系统包括相变储热系统，用于将接收到的蒸汽作为热能存储，为供暖设备供暖，同时将相变储热系统的运行数据发送至数据中心，以及接收智能终端发出的命令，根据命令作出相应的操作；

[0043] 所述光-热制冰系统包括制冰制冷系统，用于将接收到的蒸汽转化为冷源，供冷库冷链系统使用，同时将制冰制冷系统的运行数据发送至数据中心，以及接收智能终端发出的命令，根据命令作出相应的操作；

[0044] 所述智能控制系统包括能源调配系统和运行自动控制系统，用于根据需求对所述发电机组、制冰制冷系统和相变储热系统的蒸汽投入量进行自动调配，同时将智能控制系统的运行数据发送至数据中心；

[0045] 所述数据中心用于接收相关运行数据，并将相关运行数据发送给智能终端；使用户能够实时远程操作并向发电机组、制冰制冷系统和相变储热系统发出命令，实现现场无人值守。

[0046] 在上述方案的基础上，所述聚焦集热装置包括：一次集热矩阵、自动追日系统、二次聚焦罩和聚能集热管，

[0047] 一次集热矩阵安装在自动追日系统上，用于收集阳光，二次聚焦罩安装在自动追日系统上，用于接收一次集热矩阵反射的光辐射，二次聚焦罩内部设有聚能集热管，聚能集热管将光辐射传递给热交换装置。

[0048] 在上述方案的基础上，所述一次集热矩阵由若干支架和高反射率弧形镜片组成，所述高反射率弧形镜片采用高反射率弧面镀银玻璃，反射率达93％；所述聚能集热管的材料为航天材料，采用离子溅射涂层工艺制成，耐高温150℃-650℃。

[0049] 在上述方案的基础上，所述发电机组为双螺杆膨胀发电机组，适合于低温热能发电，具备自动启停功能，实现无人值守。

[0050] 在上述方案的基础上，所述制冰制冷系统用于将热能直接转换为冷源，制冰制冷系统的转换率为60％-75％。

[0051] 在上述方案的基础上，所述相变储热系统采用由长链分子组成的储热材料，可依据温度变化实现固液态转换，相变储热系统的外保温层为固体材料，具有72小时储热功能。

[0052] 在上述方案的基础上，所述太阳能综合利用系统还包括辅助支持系统，辅助支持系统用于在极端恶劣天气下，启动电、油辅助系统对相变储热系统补充加热，保证系统能正常运行。

[0053] 在上述方案的基础上，所述太阳能综合利用系统还包括冷却回收系统，冷却回收系统用于冷却回收相变储热系统、制冰制冷系统和发电机组中未转化的蒸汽。

[0054] 在上述方案的基础上，所述冷却回收系统包括集热器。

[0055] 在上述方案的基础上，所述智能终端包括电脑和智能手机。

[0056] 本实用新型针对核电冷却水释放出的低品位热源通过海水热源泵进行提热降温处理，然后通过聚焦集热装置，热交换装置，发电机组，制冰制冷系统，相变储热系统，智能控制系统和互联网远程监控系统联动工作产生热、冷、电，提供高品质能源。

[0057] 本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

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