增压装置及核能供工业蒸汽长距离传输系统 |
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| 申请号 | CN202311828486.3 | 申请日 | 2023-12-27 | 公开(公告)号 | CN117847429A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
| 申请人 | 国核电力规划设计研究院有限公司; | 发明人 | 李焕荣; 李彦峰; 杨文泽; 王凯; 魏承君; 孟维岩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 增压 装置及核能供工业 蒸汽 长距离传输系统，所述增压装置，包括 汽轮机 和 压缩机 ；汽轮机的蒸汽进口连接有第一管道，第一管道与工业蒸汽的供汽母管连接，用于 抽取 供汽母管中的工业蒸汽并驱动汽轮机动作；压缩机与汽轮机传动连接，以通过汽轮机驱动压缩机动作；压缩机的进口与供汽母管连接，压缩机的出口连接有第二管道，压缩机用于对抽取的工业蒸汽进行加压并通过第二管道输送至蒸汽用户。本发明 实施例 的增压装置，能够提高核 电机 组的蒸汽的利用率，降低工业供汽成本，实现低品质工业蒸汽的长距离传输。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种增压装置，其特征在于，包括汽轮机和压缩机； |
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| 说明书全文 | 增压装置及核能供工业蒸汽长距离传输系统技术领域背景技术[0002] 采用核能清洁能源替代燃煤供热和供工业蒸汽，可以有效降低煤炭消耗，减少污染物排放，具有巨大的环保效益。对于长距离输送蒸汽管道来说，压降和温降造成能量的巨 大浪费，而且可能导致用户的蒸汽参数不满足实际的用汽要求。 [0003] 相关技术中，供工业蒸汽长距离传输通常在汽轮机内抽取较高品质的蒸汽(通常为0.4MPa以上)，或者采用增厚管道保温来降低高温蒸汽输送过程中的热损失等措施确保 蒸汽参数，但是，核电机组本身具有蒸汽量大但相对于燃煤供汽品质相对较低的特点，低品 质蒸汽无法进行长距离传输使用。 发明内容[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。 [0005] 为此，本发明的实施例提出一种增压装置，能够提高核电机组的蒸汽的利用率，实现低品质工业蒸汽的长距离传输。 [0006] 本发明的实施例还提出一种核能供工业蒸汽长距离传输系统。 [0007] 本发明实施例的增压装置，包括汽轮机和压缩机； [0008] 所述汽轮机的蒸汽进口连接有第一管道，所述第一管道与工业蒸汽的供汽母管连接，用于抽取所述供汽母管中的工业蒸汽并驱动所述汽轮机动作； [0009] 所述压缩机与所述汽轮机传动连接，以通过所述汽轮机驱动所述压缩机动作； [0010] 所述压缩机的进口与所述供汽母管连接，所述压缩机的出口连接有第二管道，所述压缩机用于对抽取的工业蒸汽进行加压并通过所述第二管道输送至蒸汽用户。 [0011] 本发明实施例提的增压装置，能够提高核电机组的蒸汽的利用率，降低工业供汽成本，实现低品质工业蒸汽的长距离传输。 [0013] 在一些实施例中，增压装置还包括第三管道，所述第三管道与所述汽轮机的排汽出口连接，所述第三管道用于将所述汽轮机排出的乏汽输送至冷却装置中冷凝回收。 [0014] 在一些实施例中，增压装置还包括第四管道，所述第四管道与所述汽轮机的排汽出口连接，所述第四管道用于将所述汽轮机排出的乏汽输送至用热用户。 [0016] 本发明实施例的核能供工业蒸汽长距离传输系统，包括： [0017] 供汽母管，所述供汽母管用于抽取核电机组中的蒸汽； [0018] 多个供汽支管，所述供汽支管的一端与所述供汽母管连接，所述供汽支管的另一端与蒸汽用户端连接，以将所述供汽母管中的工业蒸汽输送至不同的蒸汽用户端； [0019] 增压装置，所述增压装置为上述任一项实施例中所述的增压装置，所述增压装置设在至少部分所述供汽支管上，以对相应的所述供汽支管中的工业蒸汽加压。 [0021] 在一些实施例中，所述核电机组上工业蒸汽抽取点位于核电厂二回路或三回路。 [0022] 在一些实施例中，核能供工业蒸汽长距离传输系统还包括冷却装置，所述冷却装置与所述增压装置中所述汽轮机的排汽出口连接。 [0024] 图1是本发明实施例的核能供工业蒸汽长距离传输系统的示意图。 [0025] 附图标记： [0026] 1、增压装置； [0027] 11、汽轮机；12、压缩机；13、调速齿轮组件；14、第一管道；15、第二管道；16、第三管道；17、第四管道；18、控制阀； [0028] 2、供汽母管； [0029] 3、供汽支管； [0030] 4、蒸汽用户端； [0031] 51、冷却装置；52、用户热网； [0032] 6、工业蒸汽汽源。 具体实施方式[0033] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 [0034] 核电机组所产生的蒸汽量大，但是核电机组中的蒸汽品质相对较低，在进行长距离输送过程中，供汽母管中蒸汽品质会随着输送距离的增加出现降温和压降，供汽母管中 的蒸汽品质无法满足用户的需求，如果直接采用高品质蒸汽进行长距离的输送，则会导致 工业供汽成本增加，同时也影响高品质蒸汽的利用率。因此，当前核能供工业蒸汽面临着大 量的低品质蒸汽无法长距离输送、无法得到有效利用的问题。 [0035] 本发明实施例的增压装置1，包括汽轮机11和压缩机12。 [0036] 压缩机12与汽轮机11传动连接，通过汽轮机11驱动压缩机12动作，汽轮机11的蒸汽进口连接有第一管道14，第一管道14与工业蒸汽的供汽母管2连接，用于抽取供汽母管2 中的工业蒸汽并驱动汽轮机11动作。 [0038] 应当理解的是，汽轮机11利用供汽母管2中的蒸汽驱动动作，并带动压缩机12运行压缩机12能够将从供汽母管2中抽取的蒸汽进行加压，从而形成满足用户要求的蒸汽。 [0039] 本发明实施例中可以抽取核电站大量低品质蒸汽供工业供汽，通过在工业供汽的供汽母管2上增设由蒸汽压缩机12、汽轮机11等组成的中继增压站，抽取部分蒸汽进入汽轮 机11做功驱动蒸汽压缩机12对部分蒸汽进行压缩增压，从而实现对用户进行远距离输送或 得到满足用户需求的高参数蒸汽。 [0040] 本申请的增压装置1能够对蒸汽中继增压，是一种相对独立的蒸汽加压装置，牺牲蒸汽流量换取高参数蒸汽。增压装置1独立于核电站之外，能够方便且较大规模的利用较低 品质的蒸汽，在工业供汽管网中与增压装置1组成梯级加压，不仅大幅度降低了供汽成本， 还增加了对外供汽的能力和范围。 [0041] 本发明实施例的增压装置1，能够提高核电机组的蒸汽的利用率，降低工业供汽成本，实现低品质工业蒸汽的长距离传输。 [0042] 在一些实施例中，增压装置1还包括调速齿轮组件13，调速齿轮组件13设在汽轮机11和压缩机12之间，以调节汽轮机11和压缩机12的转速比。应当理解的是，汽轮机11的驱动 轴的转速和压缩机12的转速并不能够匹配协同动作，因此，通过设置调速齿轮组件13能够 使汽轮机11和压缩机12的转速耦合，满足实际的需求，实用性更好。 [0043] 可选地，调速齿轮组具有多级传动齿轮，调速齿轮组具有输入轴和输出轴，输入轴与汽轮机11的驱动轴通过联轴器连接，输出轴与压缩机12的驱动轴通过联轴器连接，压缩 机12的动作无需再接通电源进行电驱动，通过依托于供汽母管2，牺牲部分蒸汽进行汽轮机 11和压缩机12的驱动。 [0044] 在一些实施例中，增压装置1还包括第三管道16，第三管道16与汽轮机11的排汽出口连接，第三管道16用于将汽轮机11排出的乏汽输送至冷却装置51中冷凝回收。应当理解 的是，蒸汽在汽轮机11中膨胀做功后，从排汽出口排出的乏汽可以通过冷却装置51进行冷 凝回收，冷却装置51可以为凝汽器或冷水塔等设备，冷凝后的水可以回收利用。 [0045] 在一些实施例中，增压装置1还包括第四管道17，第四管道17与汽轮机11的排汽出口连接，第四管道17用于将汽轮机11排出的乏汽输送至用热用户。也就是说，蒸汽在汽轮机 11中膨胀做功后，从排汽出口排出的乏汽可以输送至用热用户，例如，对供暖管网中循环介 质进行加热，进行供暖。 [0046] 上述实施例中对汽轮机11的乏汽的处理，夏季可以通过对乏汽进行冷凝回收，冬季可以将乏汽输送至用热用户进行余热利用。 [0047] 进一步地，增压装置1还包括控制阀18，控制阀18设在各个管道上，以调节相应的管道的通断或相应的管道上的流量。例如在第三管道16和第四管道17上设置控制阀18，能 够选择对乏汽的处理方式。又例如，在第一管道14和第二管道15上设置控制阀18，能够调节 相应的管道中的蒸汽流量。 [0048] 本发明实施例的核能供工业蒸汽长距离传输系统，包括供汽母管2、多个供汽支管3和增压装置1，供汽母管2用于抽取核电机组中的蒸汽，供汽支管3的一端与供汽母管2连 接，供汽支管3的另一端与蒸汽用户端4连接，以将供汽母管2中的工业蒸汽输送至不同的蒸 汽用户端4，增压装置1为上述任一项实施例中的增压装置1，增压装置1设在至少部分供汽 支管3上，以对相应的供汽支管3中的工业蒸汽加压。 [0049] 需要说明的是，核电机组的工业蒸汽汽源6经供汽母管2输送，不同的用户对工业蒸汽的品质要求不同，如果供汽母管2的蒸汽品质能够满足用户需求，那么可以直接通过供 汽支管3从供汽母管2中抽取工业蒸汽，如果因为供汽母管2中的蒸汽经过长距离传输后出 现压降或者降温，导致蒸汽品质不能满足用户需求，那么需要在相应的供汽支管3上设置增 压装置1，利用增压装置1对低品质的工业蒸汽进行加压，经过压缩机12加压后的蒸汽满足 用户的需求。 [0050] 增压装置1中的第一管道14与供汽母管2连接，压缩机12的进口和出口串联于相应的供汽支管3上，第一管道14中抽取的蒸汽用于驱动汽轮机11和压缩机12工作，压缩机12进 口的蒸汽通过增压后输送至蒸汽用户端4。 [0051] 面向工业蒸汽应用场景的需求，在双碳政策背景下，由于核能供汽为零碳供汽，因此其市场潜力巨大。本发明实施例中可实现管道长距离输送工业蒸汽的需求而保证其蒸汽 参数不降低甚至提高供汽参数，可保证用户端的供汽参数，为开展大规模、远距离供汽工程 提供新思路。而大规模利用核电机组的低品质蒸汽，不仅能够提高供汽能力，还能较大幅度 的降低供汽成本，提高了供汽的经济性。 [0052] 进一步地，各个供汽支管3上设置有控制阀18，控制阀18用于对各个供汽支管3上的蒸汽流量进行调节。 [0053] 在一些实施例中，供汽母管2抽取的核电机组中工业蒸汽的蒸汽压力小于第一阈值。应当理解的是，由于增压装置1的布置，增压装置1可以作为一个相对独立的设备存在， 可以根据不同的用户端的需求决定是否在相应的供汽支管3上设置增压装置1，此时，可以 降低核电机组的抽取点的蒸汽压力，充分利用核电机组中的低品质蒸汽，使得核电机组中 的高品质蒸汽能够充分应用于发电中，提高蒸汽的利用率，降低工业供汽的成本。 [0054] 进一步地，第一阈值为0.4MPa、0.5MPa或0.6MPa。也就是说，利用核电机组中相对较高品质的蒸汽进行发电做功，避免采用高品质的蒸汽进行工业蒸汽，或者降低参与到工 业供汽的高品质的蒸汽量，尽可能的抽取低于第一阈值的相对较低品质的蒸汽进行工业供 汽。 [0055] 例如，核电机组具有多个抽取点用于工业供汽，至少部分抽取点的蒸汽压力小于第一阈值。 [0056] 在一些实施例中，核能供工业蒸汽长距离传输系统还包括冷却装置51，冷却装置51与增压装置1中汽轮机11的排汽出口连接。冷却装置51能够对汽轮机11的乏汽进行冷凝 回收回收。 [0057] 在一些实施例中，核能供工业蒸汽长距离传输系统还包括用户热网52，用户热网52与增压装置1中汽轮机11的排汽出口连接。在应用中，汽轮机11的乏汽能够与用户热网52 连接，对乏汽的余热进行回收利用。 [0058] 以下结合附图对本发明实施例的工作原理进行说明： [0059] 核电厂中核电机组中抽取的工业蒸汽汽源，一般为核电厂二回路或三回路低压参数蒸汽，蒸汽用户端4包括低压工业蒸汽用户、高压蒸汽用户和远距离蒸汽用户，所有工业 蒸汽用户通过一条供汽母管2供汽，供汽母管2延伸至用户附近引出供汽支管3，每根供汽支 管3上设置控制阀18调节供汽流量。对于有高压蒸汽需求或远距离低压蒸汽的用户，通过增 压装置1对相应的供汽支管3中的蒸汽进行增压，抽取部分蒸汽进入汽轮机11做功驱动蒸汽 压缩机12对相应的供汽支管3中的蒸汽进行压缩增压，得到满足用户需求参数的蒸汽，汽轮 机11与蒸汽压缩机12间的转速通过调速齿轮组件13耦合。在汽轮机11做完功的乏汽夏季可 通过冷却装置51冷凝回收，冬季可与用户热网52连接，用于对热用户供热，通过控制阀18可 以通过不同的管道中的流量或者管道的通断，以此实现供汽量的调节、乏汽利用方式的切 换等，实现蒸汽的梯级有效利用。 [0060] 以以下汽源参数为例：蒸汽压力0.5MPa.a,温度151℃，流量130t/h。 [0061] 低压工业蒸汽用户直供30t/h，压缩机压比1.7，蒸汽压缩机效率95％，汽轮机效率85％，剩余100t/h蒸汽抽取约45t/h蒸汽进入汽轮机做工，产生约55t/h压力0.85MPa.a，温 度210℃的高参数蒸汽供高压蒸汽用户或远距离蒸汽用户。 [0062] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。 [0063] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者 隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三 个等，除非另有明确具体的限定。 [0064] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以 是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的 普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0065] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在 第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示 第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第 一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。 [0066] 在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实 施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示 例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书 中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。 |
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