[發明專利]一種核電機組的供熱系統及供熱系統的控制方法

在審

• 申請號: 202110746026.0
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113587185A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 魏承君;龐思敏;劉楊;李彥峰;劉洋
• 申請（專利權）人: 國核電力規劃設計研究院有限公司
• 主分類號: F24D3/18
• 分類號: F24D3/18;F24D3/10;F28B9/08;F01K17/02
• 代理公司: 北京知聯天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 張迎新;史光偉

本發明提供一種核電機組的供熱系統及供熱系統的控制方法，所述系統包括至少兩臺低壓缸、凝汽器、熱泵、循環泵和熱網加熱器，每臺低壓缸均連接有凝汽器，其中一臺凝汽器一側回路出口與熱泵低溫熱源入口管道連通，凝汽器一側回路入口與熱泵低溫熱源出口管道連通；凝汽器二側回路入口設有熱網回水管路，循環泵設于所述熱網回水管路上，凝汽器二側回路出口與熱泵被加熱循環水入口管道連通，熱泵被加熱循環水出口與熱網加熱器管道連通。本發明將高背壓循環水供熱和吸收式熱泵供熱兩種供熱形式相互耦合，可以在不重新設計低壓缸的前提下實現長期安全穩定運行，并實現了能量梯級利用，提高機組的熱效率。

技術領域

本發明屬于供熱技術領域，特別涉及一種核電機組的供熱系統及供熱系統的控制方法。

背景技術

熱電聯產機組主流的供熱技術路線之一乏汽/循環水余熱利用技術是利用汽輪機乏汽/循環水低溫余熱，從而回收冷源損失的熱電聯產技術，主要有高背壓循環水供熱和吸收式熱泵供熱兩種。此類機組大多是為適應北方采暖供熱出現的改造型機組，大都是由純凝或抽凝機組改造而成。高背壓循環水供熱技術將汽輪機低壓缸排汽的冷源損失全部轉移至熱網循環水從而提高機組熱效率。國內目前僅應用于火電機組中，核電機組尚無應用案例。現有技術中典型的火電廠熱電聯產高背壓循環水供熱，如圖1所示，供熱期提高汽輪機運行背壓至30～45kPa，凝汽器的排汽溫度升高，將凝汽器作為熱網循環水的第一級加熱器，充分利用凝汽式機組排汽的汽化潛熱加熱循環水，提高循環水出口溫度到65～75℃。熱網循環水首先經過凝汽器進行第一次加熱，吸收低壓缸排汽潛熱，然后再經過熱網加熱器完成第二次加熱，再次提高供水溫度，送至熱水管網通過二級換熱站與二級熱網循環水進行換熱，高溫熱水冷卻后再回到機組凝汽器，構成一個完整的循環回路，熱網加熱器的加熱蒸汽來源可選擇本機或臨機汽輪機中間抽汽。

相比于其他清潔供暖方式，核能供熱具有零碳清潔、供熱成本低、運行穩定等多重優勢，是當前不可多得的、較為成熟的替代一次能源、滿足大規模集中供暖基本負荷需求的方法，蘊藏著巨大的市場空間。然而，常規的高背壓循環水供熱方案存在兩個問題：1、現有成熟的核電汽輪機均需要對低壓缸通流等進行重新設計，才能夠實現在高背壓下長期安全運行；2、核電汽輪機所需的循環冷卻水量巨大，往往難以與熱負荷對應的熱網水量相匹配。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種核電機組的供熱系統及供熱系統的控制方法，采用“低壓缸雙背壓+熱泵+梯級加熱”的綜合方案，即結合高背壓循環水供熱和吸收式熱泵供熱兩種方式的供熱形式，可以在不重新設計低壓缸的前提下實現機組長期安全穩定運行，并實現了能量梯級利用，提高機組的熱效率。

為了實現上述目的，采用以下技術方案：

一種核電機組的供熱系統，所述系統包括至少兩臺低壓缸、凝汽器、熱泵、循環泵和熱網加熱器，每臺低壓缸均連接有凝汽器，其中一臺凝汽器一側回路出口與熱泵低溫熱源入口管道連通，凝汽器一側回路入口與熱泵低溫熱源出口管道連通；凝汽器二側回路入口與熱網回水管路連通，循環泵設于所述熱網回水管路上，熱網循環水在凝汽器內進行一級加熱，凝汽器二側回路出口與熱泵被加熱循環水入口管道連通，熱網循環水在熱泵內進行二級加熱，熱泵被加熱循環水出口與熱網加熱器管道連通，熱網循環水在熱網加熱器內進行三級加熱。

優選地，相鄰凝汽器之間通過管道連通，連通凝汽器的管道上設置有隔離閥或堵板。

優選地，所述系統還包括高壓缸或中壓缸排汽管路，熱泵高溫熱源入口和熱網加熱器均連接有所述高壓缸或中壓缸排汽管路。

供熱系統的控制方法，包括以下步驟：

S1、將核電機組其中一臺凝汽器作為目標凝汽器與其余的凝汽器隔離，提高與目標凝汽器連接的低壓缸的運行背壓；

S2、以所述目標凝汽器為操作對象，將熱網循環水通過所述熱網回水管路從凝汽器二側回路入口進入凝汽器內進行一級加熱；凝汽器一側回路的循環水經凝汽器加熱后進入熱泵作為低溫熱源供熱，供熱完成后再經熱泵回流至凝汽器內進行循環；