[发明专利]一种核反应堆蒸汽存储与供热系统

说明书

本发明涉及一种核反应堆蒸汽存储与供热系统，包括核反应堆蒸汽发生单元、蒸汽蓄热单元和供热单元；核反应堆蒸汽发生单元包括核反应堆和蒸汽发生器，核反应堆通过换热管道连接蒸汽发生器；蒸汽蓄热单元包括蒸汽蓄热器、蒸汽存储罐和除氧水罐，蒸汽发生器出口与工业热用户及蒸汽蓄热器入口相连，蒸汽蓄热器顶部出口连接蒸汽存储罐，蒸汽存储罐出口连接工业热用户，蒸汽蓄热器底部出口连接除氧水罐，除氧水罐连接蒸汽发生器入口；供热单元包括汽水换热器，汽水换热器入口与蒸汽发生器出口连接，汽水换热器连至除氧水罐，汽水换热器出口连接居民/商业热用户。该系统可增加核反应堆的热负荷调节能力，满足不同的热能需求，并且不存在空气污染问题。

技术领域

本发明涉及一种核反应堆蒸汽存储与供热系统，属于热能工程技术领域。

背景技术

目前中小型化石燃料锅炉，尤其是燃煤锅炉的工业和民用供热存在高污染、能耗大、运行灵活性差、运行成本偏高等问题，且成为雾霾天气的罪魁祸首之一。国家已有明确规定关停小型燃煤锅炉及小型火电机组。近年来可再生能源发展迅速，特别是风电和太阳能发电，但是弃风和弃光比例仍然较高，存在很大浪费。核能供热是以核裂变产生的能量为热源的集中供热方式，是解决城市能源供应及消除燃煤造成的环境污染的新思路。

核能供热过程中，工业和民用热用户负荷常存在波动，尤其是昼夜峰谷波动，因此供热过程中负荷调节能力较弱，需要连接储热系统。目前常用的储热方式为显热储热和相变储热。显热储热材料主要通过物质温度的变化来储热，储热介质必须具有较大的比热容，岩石、金属、水泥、水、导热油等是显热储热系统中常用的储热介质，但其储热密度低，系统的体积庞大、温度变化大、寿命低。相变储热材料可分为无机和有机两大类，无机相变材料具有较大的熔化热和固定的熔点，导热系数高，但这类材料容易出现过冷和相分离的现象；有机相变储热材料易于加工成型，但普遍都存在价格高、导热系数低等问题。通过制备复合相变储热材料实现相变材料的微封装或包裹以解决相变材料的相分离、导热性能差等问题是目前的储热材料研究的热点和趋势。

发明内容

本发明的目的在于针对上述的问题，提供一种核反应堆蒸汽存储与供热系统，该系统可以增大核堆供热的负荷调节能力，为工业和民用/商业热用户供热，并且不会带来环境污染的问题。

技术方案

一种核反应堆蒸汽存储与供热系统，其包括核反应堆蒸汽发生单元、蒸汽蓄热单元和供热单元；

所述核反应堆蒸汽发生单元包括核反应堆和蒸汽发生器，核反应堆通过换热管道和循环水泵与蒸汽发生器连接，所述核反应堆为蒸汽发生器的热源，通过循环水泵提供动力为蒸汽发生器提供高压过热水。

所述蒸汽蓄热单元包括蒸汽蓄热器、蒸汽存储罐和除氧水罐，所述蒸汽发生器的出口通过管道和二通阀与工业热用户及蒸汽蓄热器入口连接，蒸汽蓄热器顶部出口通过管道与蒸汽存储罐的入口连接，蒸汽存储罐的出口通过管道和二通阀与工业热用户连接，所述蒸汽蓄热器底部出口通过管道和二通阀与除氧水罐连接，除氧水罐通过管道和循环水泵连接至蒸汽发生器入口，此处通过打开二通阀将蒸汽蓄热器内过量的水储存并进行除氧操作，再通过循环水泵回流至蒸汽发生器；所述蒸汽蓄热器内设有储热模块。

所述供热单元包括汽水换热器，汽水换热器的入口通过二通阀和管道与蒸汽发生器的出口连接，汽水换热器的底部出口通过管道连接至除氧水罐，汽水换热器的出口通过管道连接至居民/商业热用户，将蒸汽发生器产生的蒸汽热量传递给供暖循环水；所述汽水换热器和居民/商业热用户的供暖管网内设有循环水泵，用于保证居民/商业热用户的供暖需求。

进一步，所述储热模块包括结构支架和蓄热体，所述结构支架的形状可以是“T”字型、百叶型或网格型，所述蓄热体等间隔的分布在结构支架上，所述蓄热体包括封装外壳和置于封装外壳内的储热材料；所述储热材料为无机或有机的显热储热材料、相变储热材料、热化学储热材料或其组合，其使用温度范围是100-850℃。