CN114038600A - 一种用于高温气冷堆的再热发电系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高温气冷堆的再热发电系统及其工作方法，包括反应堆，蒸汽发生器、蒸汽再热器、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸和冷凝器；反应堆的气体出口分别连接蒸汽发生器的热端入口和蒸汽再热器的热端入口，蒸汽发生器和蒸汽再热器的热端出口与反应堆的气体入口连接；蒸汽发生器的冷端出口依次连接汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、冷凝器和蒸汽发生器的冷端入口；汽轮机高压缸的排汽出口连接蒸汽再热器的冷端入口，蒸汽再热器的冷端出口连接汽轮机中压缸入口。能够提升蒸汽温度，有效提高发电效率。
Description
技术领域
本发明属于核能发电领域，涉及一种用于高温气冷堆的再热发电系统及其工作方法。
背景技术
核电厂是利用核裂变或核聚变反应所释放能量产生电能的发电厂，包括利用核裂变生产蒸汽的核岛以及利用蒸汽发电的常规岛。目前核电站的核岛一般配备的是自然循环蒸汽发生器，只能产生饱和蒸汽，此外，出于反应堆的安全运行考虑，核岛冷却剂不允许沸腾(即<320℃)，因此，核电站通常是将回路产生8Mpa左右(约290℃)的饱和蒸汽通入汽轮机做功，蒸汽参数低导致发电效率不高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于高温气冷堆的再热发电系统及其工作方法，能够提升蒸汽温度，有效提高发电效率。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种用于高温气冷堆的再热发电系统，包括反应堆，蒸汽发生器、蒸汽再热器、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸和冷凝器；
反应堆的气体出口分别连接蒸汽发生器的热端入口和蒸汽再热器的热端入口，蒸汽发生器和蒸汽再热器的热端出口与反应堆的气体入口连接；
蒸汽发生器的冷端出口依次连接汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、冷凝器和蒸汽发生器的冷端入口；汽轮机高压缸的排汽出口连接蒸汽再热器的冷端入口，蒸汽再热器的冷端出口连接汽轮机中压缸入口。
优选的，反应堆的连接出口与蒸汽发生器的热端入口和蒸汽再热器的热端入口之间分别设置有一个流量阀。
优选的，汽轮机高压缸和汽轮机中压缸的抽汽出口分别连接有若干个给水加热器，汽轮机高压缸和汽轮机中压缸的抽汽出口与给水加热器的热端连接，给水加热器的冷端入口与冷凝器出口连接，给水加热器的冷端出口连接蒸汽发生器的冷端入口。
进一步，汽轮机高压缸和汽轮机中压缸的抽汽出口数量为三个，每个抽汽出口分别连接一个给水加热器。
进一步，每个给水加热器的热端串联，末端的给水加热器的热端出口连接末端的给水加热器的冷端入口。
优选的，汽轮机中压缸和冷凝器之间设置有汽轮机低压缸。
进一步，汽轮机中压缸的排汽出口和抽汽出口均与汽轮机低压缸入口连接。
优选的，反应堆的气体出口的气体为氦气。
一种基于上述任意一项所述核电机组与吸收式热泵结合的发电系统的工作方法，包括以下过程：
从反应堆出来的高温氦气分为两股，一股进入蒸汽发生器热端，一股进入蒸汽再热器热端，对蒸汽进行加热，然后返回到反应堆完成循环；从凝汽器来的给水，进入蒸汽发生器冷端，在其中吸收热量后成为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机高压缸后，推动汽轮机高压缸的转子转动做功；汽轮机高压缸排汽出口的蒸汽进入蒸汽再热器冷端进行再加热，然后进入汽轮机中压缸进行做功，汽轮机中压缸排汽出口的蒸汽在凝汽器内被冷却水冷却，重新凝结成水，完成一个循环。
优选的，从凝汽器来的给水，在给水加热器的冷端中被汽轮机高压缸和汽轮机中压缸的抽汽依次加热后，进入蒸汽发生器冷端。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过反应堆后增设一个蒸汽再热器，在过热蒸汽进入汽轮机高压缸中，推动其转子转动做功发电后，对汽轮机高压缸出口蒸汽进行再加热，再进入汽轮机中压缸中做功发电，能有效提高发电效率。
进一步，流量阀能够对进入蒸汽加热器和蒸汽再热器的气体流量根据实际蒸汽流量进行调节，保证出口温度一致。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
其中：1-反应堆；2-蒸汽发生器；3-蒸汽再热器；4-汽轮机高压缸；5-汽轮机中压缸；6-汽轮机低压缸；7-第一给水加热器；8-第二给水加热器；9-第三给水加热器；10-第四给水加热器；11-第五给水加热器；12-第六给水加热器；13-第七给水加热器；14-冷凝器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，为本发明所述的用于高温气冷堆的再热发电系统，包括反应堆1、蒸汽发生器2、蒸汽再热器3、汽轮机高压缸4、汽轮机中压缸5、汽轮机低压缸6、七个给水加热器和冷凝器14。
反应堆1的气体出口分别连接蒸汽发生器2的热端入口和蒸汽再热器3的热端入口，蒸汽发生器2和蒸汽再热器3的热端出口与反应堆1的气体入口连接，反应堆1的气体出口的气体为氦气。
反应堆1的连接出口与蒸汽发生器2的热端入口和蒸汽再热器3的热端入口之间分别设置有一个流量阀。流量阀能够对进入蒸汽加热器和蒸汽再热器的气体流量根据实际蒸汽流量进行调节，保证出口温度一致。
蒸汽发生器2的冷端出口依次连接汽轮机高压缸4、汽轮机中压缸5、汽轮机低压缸6、冷凝器14、七个给水加热器的冷端和蒸汽发生器2的冷端入口；汽轮机中压缸5的排汽出口和抽汽出口均与汽轮机低压缸6入口连接。
汽轮机高压缸4上设置有两个抽汽出口，汽轮机高压缸4上的两个抽汽出口分别连接第一给水加热器7的热端入口和第二给水加热器8的热端入口。
汽轮机中压缸5上设置有三个抽汽出口，汽轮机中压缸5上的三个抽汽出口分别连接第三给水加热器9的热端入口、第四给水加热器10的热端入口和第五给水加热器11的热端入口。
汽轮机低压缸6上设置有两个抽汽出口，汽轮机低压缸6上的两个抽汽出口分别连接第六给水加热器12的热端入口和第七给水加热器13的热端入口。
七个给水加热器的热端串联，第七给水加热器13的热端出口连接第七给水加热器13的冷端入口。
从反应堆1出来的高温氦气分为两股，一股进入蒸汽发生器2热端，一股进入蒸汽再热器3热端，对蒸汽进行加热，然后返回到反应堆1完成循环；从凝汽器14来的给水，进入蒸汽发生器2冷端，在其中吸收蒸汽发生器2热端的热量后成为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机高压缸4后，推动汽轮机高压缸4的转子转动做功；汽轮机高压缸4排汽出口的蒸汽进入蒸汽再热器3冷端进行再加热，然后进入汽轮机中压缸5进行做功，汽轮机中压缸5排汽出口的蒸汽进入汽轮机低压缸6，汽轮机低压缸6做功后的蒸汽从排汽出口排出，称为乏汽，乏汽在在凝汽器14内被冷却水冷却，重新凝结成水，在七个给水加热器的冷端中依次被汽轮机低压缸6、汽轮机中压缸5和汽轮机高压缸4的抽汽依次加热后，进入蒸汽发生器2冷端，完成一个循环。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于高温气冷堆的再热发电系统，其特征在于，包括反应堆(1)，蒸汽发生器(2)、蒸汽再热器(3)、汽轮机高压缸(4)、汽轮机中压缸(5)和冷凝器(14)；
反应堆(1)的气体出口分别连接蒸汽发生器(2)的热端入口和蒸汽再热器(3)的热端入口，蒸汽发生器(2)和蒸汽再热器(3)的热端出口与反应堆(1)的气体入口连接；
蒸汽发生器(2)的冷端出口依次连接汽轮机高压缸(4)、汽轮机中压缸(5)、冷凝器(14)和蒸汽发生器(2)的冷端入口；汽轮机高压缸(4)的排汽出口连接蒸汽再热器(3)的冷端入口，蒸汽再热器(3)的冷端出口连接汽轮机中压缸(5)入口。
2.根据权利要求1所述的用于高温气冷堆的再热发电系统，其特征在于，反应堆(1)的连接出口与蒸汽发生器(2)的热端入口和蒸汽再热器(3)的热端入口之间分别设置有一个流量阀。
3.根据权利要求1所述的用于高温气冷堆的再热发电系统，其特征在于，汽轮机高压缸(4)和汽轮机中压缸(5)的抽汽出口分别连接有若干个给水加热器，汽轮机高压缸(4)和汽轮机中压缸(5)的抽汽出口与给水加热器的热端连接，给水加热器的冷端入口与冷凝器(14)出口连接，给水加热器的冷端出口连接蒸汽发生器(2)的冷端入口。
4.根据权利要求3所述的用于高温气冷堆的再热发电系统，其特征在于，汽轮机高压缸(4)和汽轮机中压缸(5)的抽汽出口数量为三个，每个抽汽出口分别连接一个给水加热器。
5.根据权利要求3所述的用于高温气冷堆的再热发电系统，其特征在于，每个给水加热器的热端串联，末端的给水加热器的热端出口连接末端的给水加热器的冷端入口。
6.根据权利要求1所述的用于高温气冷堆的再热发电系统，其特征在于，汽轮机中压缸(5)和冷凝器(14)之间设置有汽轮机低压缸(6)。
7.根据权利要求6所述的用于高温气冷堆的再热发电系统，其特征在于，汽轮机中压缸(5)的排汽出口和抽汽出口均与汽轮机低压缸(6)入口连接。
8.根据权利要求1所述的用于高温气冷堆的再热发电系统，其特征在于，反应堆(1)的气体出口的气体为氦气。
9.一种基于权利要求1-8任意一项所述核电机组与吸收式热泵结合的发电系统的工作方法，其特征在于，包括以下过程：
从反应堆(1)出来的高温氦气分为两股，一股进入蒸汽发生器(2)热端，一股进入蒸汽再热器(3)热端，对蒸汽进行加热，然后返回到反应堆(1)完成循环；从凝汽器(14)来的给水，进入蒸汽发生器(2)冷端，在其中吸收热量后成为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机高压缸(4)后，推动汽轮机高压缸(4)的转子转动做功；汽轮机高压缸(4)排汽出口的蒸汽进入蒸汽再热器(3)冷端进行再加热，然后进入汽轮机中压缸(5)进行做功，汽轮机中压缸(5)排汽出口的蒸汽在凝汽器(14)内被冷却水冷却，重新凝结成水，完成一个循环。
10.根据权利要求9所述核电机组与吸收式热泵结合的发电系统的工作方法，其特征在于，从凝汽器(14)来的给水，在给水加热器的冷端中被汽轮机高压缸(4)和汽轮机中压缸(5)的抽汽依次加热后，进入蒸汽发生器(2)冷端。
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| CN202111470407.7A CN114038600A (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 一种用于高温气冷堆的再热发电系统及其工作方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114777104A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-07-22 | 清华大学 | 过热蒸汽系统及压水堆 |
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2021
- 2021-12-03 CN CN202111470407.7A patent/CN114038600A/zh active Pending
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