CN111312421A - 一种太阳能反应堆系统及其工作方法 - Google Patents

一种太阳能反应堆系统及其工作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111312421A
CN111312421A CN202010134724.0A CN202010134724A CN111312421A CN 111312421 A CN111312421 A CN 111312421A CN 202010134724 A CN202010134724 A CN 202010134724A CN 111312421 A CN111312421 A CN 111312421A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reactor
solar
steam
molten salt
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010134724.0A
Other languages
English (en)
Inventor
苏光辉
张衍
田文喜
张魁
秋穗正
陈荣华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202010134724.0A priority Critical patent/CN111312421A/zh
Publication of CN111312421A publication Critical patent/CN111312421A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D9/00—Arrangements to provide heat for purposes other than conversion into power, e.g. for heating buildings
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D1/00—Details of nuclear power plant
    • G21D1/02—Arrangements of auxiliary equipment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin

Abstract

一种太阳能反应堆系统及其工作方法，该系统包括核反应堆系统和太阳能辅助加热系统，通过太阳能加热对核反应堆出口蒸汽进行再加热，达到对太阳能的有效利用的同时提高和核反应堆的效率；其中核反应堆系统采用一体化模块式小堆设计，太阳能辅助加热系统采用塔式太阳能储能系统设计，反应堆和太阳能之间通过过热器传递热量；反应堆保持额定满功率运行，太阳辅助加热系统将反应堆产生的饱和蒸汽加热成为过热蒸汽，并进入到高压缸膨胀做功，通过调整太阳能辅助加热系统的熔盐泵流量控制进入高压缸的蒸汽温度。本发明使得太阳能和核能有效联合工作，避免了对核反应堆功率的频繁调整，提高了反应堆的安全性和经济性，同时实现了对太阳能的高效利用。

Description

一种太阳能反应堆系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及核反应堆领域，具体涉及一种太阳能反应堆系统及其工作方法。
背景技术
随着人类经济社会的发展,能源与环境污染问题成为影响和阻碍世界经济和社会可持续发展的两大重要因素。太阳能是最理想的可再生能源,具有廉价、资源丰富、清洁和无污染等优点,有效利用太阳能是解决未来能源可持续发展的最重要的方法。太阳热发电技术作为太阳能利用的重要方向之一,也越来越受到人们的重视,许多发达国家已投入大量人力和物力开展太阳热发电的研究和试验工作。同其他自然能源如风能、水能、潮汐能等一样，太阳能的利用也存在随机性、间歇性和波动性的特点，在发电入网时存在接入困难、成本高、难以控制等缺点，且会对电网电能质量和可靠性产生不利影响。
为解决太阳能发电存在的上述问题，多能源联合工作，通过热能、核能等可控能源平滑太阳能发电波动正在受到世界各国重视。核能是一种高效清洁的能源，基于中国大量的能源需求，中国未来的能源规划中核能必然占据重要地位，因此核能和太阳能的联合发电是具有广大前景的。目前主流的核能和其他自然能源的联合工作的主要形式为：通过对太阳能、风能等能源的长期监控，寻找其波动规律，根据其波动调节核电站的运行功率，达到平滑太阳能发电波动的作用。然而，这种形式实现难度太高，核反应堆的连续频繁调整难度较高，并且可能导致安全问题，同时这种形式难以达到对核能的有效利用，核反应堆长期处于未达到额定功率的状态，能源经济性较差。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种太阳能反应堆系统及其工作方法，将核能和太阳能结合起来，在解决太阳能直接发电对电网的扰动问题的同时，达到最大的能源利用率。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种太阳能反应堆系统，包括核反应堆系统和太阳能辅助加热系统；所述核反应堆系统包括反应堆1、过热器2、高压缸3、汽水分离再热器4、低压缸5、冷凝器6、凝结水泵7、低压加热器8、除氧器9、给水泵10、高压加热器11和核能发电机13，所述反应堆1堆芯出口通过管道与过热器2的壳侧蒸汽入口连通，过热器2的壳侧蒸汽出口与高压缸3的进汽口连通，高压缸3的排汽口连通汽水分离再热器4的蒸汽入口，汽水分离再热器4的蒸汽出口与低压缸5的进汽口连通，汽水分离再热器4的液体出口通过疏水泵12与除氧器9的一个进水口连通，低压缸5的排汽口依次连接冷凝器6、凝结水泵7和低压加热器8的入口，低压加热器8的出口与除氧器9的另一个进水口连通，除氧器9的出口依次连接给水泵10和高压加热器11的入口，高压加热器11的出口与反应堆1的入口连通，所述高压缸3和低压缸5分别与核能发电机13通过轴承连接；所述太阳能辅助加热系统由太阳能吸收器14、定日镜15、高温熔盐罐16、低温熔盐罐17和熔盐泵18组成，所述定日镜15布置在太阳能吸收器14的外部，太阳能吸收器14的出口通过熔盐管道与高温熔盐罐16的入口连通，高温熔盐罐16的出口与过热器2的管侧熔盐入口连通，过热器2的管侧熔盐出口依次连接低温熔盐罐17和熔盐泵18的入口，熔盐泵18出口与太阳能吸收器14的入口连通。
所述过热器2是一个管壳式换热器，低温熔盐罐17中的熔盐经熔盐泵18驱动进入太阳能吸收器14，熔盐被加热后经高温熔盐罐16后进入过热器2的管侧，反应堆1中产生的饱和蒸汽进入过热器2的壳侧，被管侧的高温熔盐加热成为过热蒸汽后进入高压缸3做功，管侧被冷却的熔盐回到低温熔盐罐17；过热蒸汽进入高压缸3中做功后进入汽水分离再热器4，分离出的液态水经疏水泵12进入除氧器9，剩余气体继续进入低压缸5中做功，低压缸5中排出的低压低温蒸汽进入冷凝器6冷凝为液态水，经凝结水泵7驱动进入低压加热器8加热，加热后的液态水和汽水分离再热器4中分离出的液态水一同进入除氧器9除氧，再经过给水泵10驱动进入高压加热器11中加热到预定温度，进入反应堆1中冷却堆芯，同时被加热为饱和蒸汽进入过热器2；所述高压缸3和低压缸5所做功用于核能发电机13发电。
优选地，所述反应堆1采用一体化模块式小堆(SMR)，数量可选用单个或多个。
优选地，所述太阳能辅助加热系统采用塔式太阳能储热系统，塔顶上安装固定一个太阳能吸收器14，塔周围安装预设数量的定日镜15，通过定日镜15将太阳光聚集到塔顶的太阳能吸收器14的墙体内产生高温，加热通过太阳能吸收器14的熔盐。
作为本发明的优选实施方式，在该系统中，反应堆1保持额定满功率运行，太阳能辅助加热系统通过过热器2将吸收的太阳能热量传递给一体化模块式小堆SMR产生的饱和蒸汽，饱和蒸汽经过热器2后成为过热蒸汽，并进入到高压缸3膨胀做功，通过对熔盐泵18流量的控制来维持过热器2出口的过热蒸汽温度稳定。由于蒸汽温度升高，反应堆的发电效率得到大幅提高。
和现有技术相比较，本发明具备以下优点：
1、本发明中太阳能并非用于直接发电，而是用来将反应堆出口饱和蒸汽加热至过热，不仅提高了核能的发电效率，同时对太阳能进行了有效利用。
2、本发明中反应堆采用一体化模块式小堆，避免了因管道破口引起的失水事故，降低了堆芯熔化的几率，提高了反应堆的固有安全性，同时还便于高原等偏远地区的太阳能利用。
3、本发明中反应堆满功率额定运行，无需进行频繁功率调整，提高了反应堆的经济性和安全性。
附图说明
图1为本发明太阳能反应堆系统示意图。
图中：1-核反应堆；2-过热器；3-高压缸；4-汽水分离再热器；5-低压缸；6-冷凝器；7-凝结水泵；8-低压加热器；9-除氧器；10-给水泵；11-高压加热器；12-疏水泵；13-核能发电机；14-太阳能吸收器；15-定日镜；16-高温熔盐罐；17-低温熔盐罐；18-熔盐泵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细的说明：
如图1所示，一种太阳能反应堆系统，包括核反应堆系统和太阳能加热系统；所述核反应堆系统包括反应堆1、过热器2、高压缸3、汽水分离再热器4、低压缸5、冷凝器6、凝结水泵7、低压加热器8、除氧器9、给水泵10、高压加热器11和核能发电机13，所述反应堆1堆芯出口通过管道与过热器2的壳侧蒸汽入口连通，过热器2的壳侧蒸汽出口与高压缸3的进汽口连通，高压缸3的排汽口连通汽水分离再热器4的蒸汽入口，汽水分离再热器4的蒸汽出口与低压缸5的进汽口连通，汽水分离再热器4的液体出口通过疏水泵12与除氧器9的一个进水口连通，低压缸5的排汽口依次连接冷凝器6、凝结水泵7和低压加热器8的入口，低压加热器8的出口与除氧器9的另一个进水口连通，除氧器9的出口依次连接给水泵10和高压加热器11的入口，高压加热器11的出口与反应堆1的入口连通，所述高压缸3和低压缸5分别与核能发电机13通过轴承连接；所述太阳能加热系统由太阳能吸收器14、定日镜15、高温熔盐罐16、低温熔盐罐17和熔盐泵18组成，所述定日镜15布置在太阳能吸收器14的外部，太阳能吸收器14的出口通过熔盐管道与高温熔盐罐16的入口连通，高温熔盐罐16的出口与过热器2的管侧熔盐入口连通，过热器2的管侧熔盐出口依次连接低温熔盐罐17和熔盐泵18的入口，熔盐泵18出口与太阳能吸收器14的入口连通。
所述过热器2是一个管壳式换热器，低温熔盐罐17中的熔盐经熔盐泵18驱动进入太阳能吸收器14，熔盐被加热后经高温熔盐罐16后进入过热器2的管侧，反应堆1中产生的饱和蒸汽进入过热器2的壳侧，被管侧的高温熔盐加热成为过热蒸汽后进入高压缸3做功，管侧被冷却的熔盐回到低温熔盐罐17；过热蒸汽进入高压缸3中做功后进入汽水分离再热器4，分离出的液态水经疏水泵12进入除氧器9，剩余气体继续进入低压缸5中做功，低压缸5中排出的低压低温蒸汽进入冷凝器6冷凝为液态水，经凝结水泵7驱动进入低压加热器8加热，加热后的液态水和汽水分离再热器4中分离出的液态水一同进入除氧器9除氧，再经过给水泵10驱动进入高压加热器11中加热到预定温度，进入反应堆1中冷却堆芯，同时被加热为饱和蒸汽进入过热器2；高压缸3和低压缸5所做功用于核能发电机13发电。
本实例中，反应堆1采用单个一体化模块式小堆(SMR)。太阳能辅助加热系统采用塔式太阳能储热系统，塔顶上安装固定一个太阳能吸收器14，塔周围安装一定数量的定日镜15，通过定日镜15将太阳光聚集到塔顶的太阳能吸收器14的墙体内产生高温，加热通过太阳能吸收器14的熔盐。
本实例实际运行中，反应堆1保持额定满功率运行，太阳能辅助加热系统通过过热器2将吸收的太阳能热量传递给一体化模块式小堆SMR产生的饱和蒸汽，饱和蒸汽经过热器2后成为过热蒸汽，并进入到高压缸3膨胀做功，通过对熔盐泵18流量的控制来维持过热器2出口的过热蒸汽温度稳定。由于蒸汽温度升高，反应堆的发电效率得到大幅提高。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域中的普通技术人员来说，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上所述实施例的变化和变型都应当视为在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种太阳能反应堆系统，其特征在于：包括核反应堆系统和太阳能辅助加热系统；所述核反应堆系统包括反应堆(1)、过热器(2)、高压缸(3)、汽水分离再热器(4)、低压缸(5)、冷凝器(6)、凝结水泵(7)、低压加热器(8)、除氧器(9)、给水泵(10)、高压加热器(11)和核能发电机(13)，所述反应堆(1)堆芯出口通过管道与过热器(2)的壳侧蒸汽入口连通，过热器(2)的壳侧蒸汽出口与高压缸(3)的进汽口连通，高压缸(3)的排汽口连通汽水分离再热器(4)的蒸汽入口，汽水分离再热器(4)的蒸汽出口与低压缸(5)的进汽口连通，汽水分离再热器(4)的液体出口通过疏水泵(12)与除氧器(9)的一个进水口连通，低压缸(5)的排汽口依次连接冷凝器(6)、凝结水泵(7)和低压加热器(8)的入口，低压加热器(8)的出口与除氧器(9)的另一个进水口连通，除氧器(9)的出口依次连接给水泵(10)和高压加热器(11)的入口，高压加热器(11)的出口与反应堆(1)的入口连通，所述高压缸(3)和低压缸(5)分别与核能发电机(13)通过轴承连接；所述太阳能辅助加热系统由太阳能吸收器(14)、定日镜(15)、高温熔盐罐(16)、低温熔盐罐(17)和熔盐泵(18)组成，所述定日镜(15)布置在太阳能吸收器(14)的外部，太阳能吸收器(14)的出口通过熔盐管道与高温熔盐罐(16)的入口连通，高温熔盐罐(16)的出口与过热器(2)的管侧熔盐入口连通，过热器(2)的管侧熔盐出口依次连接低温熔盐罐(17)和熔盐泵(18)的入口，熔盐泵(18)出口与太阳能吸收器(14)的入口连通。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能反应堆系统，其特征在于：所述反应堆(1)采用一体化模块式小堆SMR，数量采用单个或多个。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能反应堆系统，其特征在于：所述太阳能辅助加热系统采用塔式太阳能储热系统，塔顶上安装固定一个太阳能吸收器(14)，塔周围安装预设数量的定日镜(15)，通过定日镜(15)将太阳光聚集到塔顶的太阳能吸收器(14)的墙体内产生高温，加热通过太阳能吸收器(14)的熔盐。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能反应堆系统，其特征在于：在该系统中，反应堆(1)保持额定满功率运行，太阳能辅助加热系统通过过热器(2)将吸收的太阳能热量传递给反应堆(1)产生的饱和蒸汽，饱和蒸汽经过热器(2)后成为过热蒸汽，并进入到高压缸(3)膨胀做功，通过对熔盐泵(18)流量的控制来维持过热器(2)出口的过热蒸汽温度稳定。
5.权利要求1至4任一项所述的一种太阳能反应堆系统的工作方法，其特征在于：所述过热器(2)是一个管壳式换热器，低温熔盐罐(17)中的熔盐经熔盐泵(18)驱动进入太阳能吸收器(14)，熔盐被加热后经高温熔盐罐(16)后进入过热器(2)的管侧，反应堆(1)中产生的饱和蒸汽进入过热器(2)的壳侧，被管侧的高温熔盐加热成为过热蒸汽后进入高压缸(3)做功，管侧被冷却的熔盐回到低温熔盐罐(17)；过热蒸汽进入高压缸(3)中做功后进入汽水分离再热器(4)，分离出的液态水经疏水泵(12)进入除氧器(9)，剩余气体继续进入低压缸(5)中做功，低压缸(5)中排出的低压低温蒸汽进入冷凝器(6)冷凝为液态水，经凝结水泵(7)驱动进入低压加热器(8)加热，加热后的液态水和汽水分离再热器(4)中分离出的液态水一同进入除氧器(9)除氧，再经过给水泵(10)驱动进入高压加热器(11)中加热到预定温度，进入反应堆(1)中冷却堆芯，同时被加热为饱和蒸汽进入过热器(2)；所述高压缸(3)和低压缸(5)所做功用于核能发电机(13)发电。
CN202010134724.0A 2020-03-02 2020-03-02 一种太阳能反应堆系统及其工作方法 Pending CN111312421A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010134724.0A CN111312421A (zh) 2020-03-02 2020-03-02 一种太阳能反应堆系统及其工作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010134724.0A CN111312421A (zh) 2020-03-02 2020-03-02 一种太阳能反应堆系统及其工作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111312421A true CN111312421A (zh) 2020-06-19

Family

ID=71162586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010134724.0A Pending CN111312421A (zh) 2020-03-02 2020-03-02 一种太阳能反应堆系统及其工作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111312421A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104134478A (zh) * 2014-08-06 2014-11-05 厦门大学 一种核能和生物质能联合系统及方法
CN106014889A (zh) * 2016-06-17 2016-10-12 西安交通大学 一种塔式太阳能光热与光伏联合发电系统
CN108678915A (zh) * 2018-06-29 2018-10-19 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 一种核能和塔式太阳能光热联合发电系统及发电方法
CN109026240A (zh) * 2018-08-29 2018-12-18 山东电力工程咨询院有限公司 基于核能与太阳能耦合的发电系统和方法
CN209691408U (zh) * 2019-01-03 2019-11-26 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104134478A (zh) * 2014-08-06 2014-11-05 厦门大学 一种核能和生物质能联合系统及方法
CN106014889A (zh) * 2016-06-17 2016-10-12 西安交通大学 一种塔式太阳能光热与光伏联合发电系统
CN108678915A (zh) * 2018-06-29 2018-10-19 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 一种核能和塔式太阳能光热联合发电系统及发电方法
CN109026240A (zh) * 2018-08-29 2018-12-18 山东电力工程咨询院有限公司 基于核能与太阳能耦合的发电系统和方法
CN209691408U (zh) * 2019-01-03 2019-11-26 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种带储热装置的海上浮动堆核能热电联产系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
于涛等: "《压水堆核电厂系统与设备》", 31 August 2016 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106089340B (zh) 槽式太阳能导热油与熔盐混合热发电系统
US11817228B2 (en) Wind-solar reactor system and working method thereof
CN201924972U (zh) 太阳能发电与火力发电复合的汽轮发电机组
CN113847109B (zh) 一种煤电机组电热综合储能调峰系统与工作方法
US20150096299A1 (en) Solar-nuclear hybrid power plant
WO2015154600A1 (zh) 一种两回路式太阳能热发电系统
CN114233417A (zh) 一种储热型深度灵活调峰热力发电系统及储释热方法
EP2824290A2 (en) Method for increasing the efficiency of power generation in nuclear power plants
WO2023178872A1 (zh) 基于高低参数组合熔盐实现火电机组改造的系统及方法
CN102588020A (zh) 太阳能发电与火力发电复合的汽轮发电机组及实现方法
CN215676608U (zh) 一种熔盐储能电力调峰系统
CN111456818A (zh) 火力发电厂双源加热熔盐储能系统
CN109026240B (zh) 基于核能与太阳能耦合的发电系统和方法
CN215170240U (zh) 一种火电厂储热调峰系统
CN113756893A (zh) 一种多电厂间多机组联合运行灵活性调节系统
CN110318961B (zh) 一种发电站的汽轮机组及其发电方法
CN210049940U (zh) 一种利用熔融盐蓄热放热实现低压缸零出力的系统
CN105551554B (zh) 高温气冷堆直接制氢耦合蒸汽循环发电系统及其方法
CN114909193B (zh) 一种基于熔盐储热的火电机组灵活运行系统
CN116537899A (zh) 一种采用熔盐储能的灵活调峰核电机组及工作方法
CN108678819B (zh) 一种利用旁路实现热电解耦和快速调峰的系统
CN215170237U (zh) 一种基于储热的火电厂灵活调峰系统
CN114753898A (zh) 一种具有调峰储能功能的再热火电机组与光热联合发电和供汽系统
CN115749998A (zh) 烟气及新能源弃电耦合加热熔盐的装置系统及应用方法
CN111312421A (zh) 一种太阳能反应堆系统及其工作方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200619

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication