CN207004590U - 核能发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种核能发电系统，包括第一回路系统；第二回路系统；余热回收系统，以回收核电系统中汽轮机的出口蒸汽的余热能；冷却水系统；控制系统，根据集成信号器采集的多个集成信号驱动相关设备，以将余热能转化为电能并对核电系统供电。该系统可以回收核电系统中汽轮机出口水蒸汽的余热能，将其转换为电能输出，输出的电能供核电站用电设备使用，实现核电系统中核能的综合利用，提高核能利用效率，节约能源，降低成本。

Description

核能发电系统

技术领域

本实用新型涉及清洁能源综合利用技术领域，特别涉及一种核能发电系统。

背景技术

目前，利用的电能主要来自于火力发电、核能发电。其中，核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放的热能加热一回路冷却剂，并且冷却剂在蒸汽发生中将热量传递给二回路或三回路的水，从而产生温高压的蒸汽，再由高能蒸汽驱动汽轮机转化为机械能，由机械能驱动发电机组发电，对于核能发电系统的设计，主要关注核电系统严重事故的预防和缓解，核能的利用效率较低，无法很好地实现核能的综合利用，亟待解决。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种核能发电系统，该系统可以提高核能利用效率，节约能源，降低成本。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种核能发电系统，包括：第一回路系统，所述第一回路系统包括依次首尾相连的压力容器、稳压器、蒸汽发生器和主泵；第二回路系统，所述第二回路系统包括依次首尾相连的所述蒸汽发生器、汽轮机、蒸发器、第一冷凝器和主给水泵，其中，第一发电机组与所述汽轮机同轴相连；余热回收系统，所述余热回收系统由有机朗肯循环和电加热器组成，其包括依次首尾相连的所述蒸发器、所述电加热器、膨胀机、第二冷凝器、储液罐和工质泵，其中，第二发电机组与所述膨胀机同轴相连，以回收核电系统中所述汽轮机的出口蒸汽的余热能；冷却水系统，所述冷却水系统包括第一冷却水泵和第二冷却水泵，所述第一冷却水泵设置于第一冷凝器的冷端进口，用于提供冷却水，所述第二冷却水泵设置于第二冷凝器的冷端进口，用于提供冷却水；控制系统，所述控制系统包括采集控制系统和与所述采集控制系统相连的第一至第七集成信号器、所述主泵、所述稳压器、所述电加热器、所述主给水泵、所述工质泵、所述第一冷却水泵和所述第二冷却水泵，其中，第一集成信号器设置于所述汽轮机的出口管路，第二集成信号器设置于所述蒸发器的热端出口管路，第三集成信号器设置于所述第一冷凝器的热端出口管路，第四集成信号器设置于所述电加热器的出口管路，第五集成信号器设置于所述膨胀机 的出口管路，第六信号集成器设置于所述第二冷凝器的热端出口管路，第七信号集成器设置于所述蒸发器的冷端出口管路，所述采集控制系统用于根据集成信号器采集的多个集成信号驱动相关设备，以将所述余热能转化为电能并对所述核电系统供电。

本实用新型的核能发电系统，利用有机朗肯循环系统回收核电系统中汽轮机出口水蒸汽的余热能，将其转换为电能输出，输出的电能供核电站用电设备使用，有机工质吸收核电系统中汽轮机出口水蒸汽的余热能，变为高温高压蒸气，蒸气驱动膨胀机旋转，进而驱动与膨胀机同轴的发电机输出电能，膨胀后的有机工质进入冷凝器被冷却为低温饱和液体，液态有机工质再次进入蒸发器吸收汽轮机出口水蒸汽的余热能，实现核电系统中核能的综合利用，提高核能利用效率，节约能源，降低成本。

进一步地，所述第二回路系统还包括：止回阀，所述止回阀分别与所述蒸发器和所述第一冷凝器相连；第一阀门，所述第一阀门分别与所述汽轮机和所述止回阀相连，用于旁通所述蒸发器；第二阀门，所述第二阀门分别与所述汽轮机和所述蒸发器相连。

进一步地，所述余热回收系统还包括：第三阀门，所述第三阀门分别与所述电加热器和所述膨胀机相连；第四阀门，所述第四阀门分别与所述电加热器和所述第二冷凝器相连，用于旁通所述膨胀机。

进一步地，所述采集控制系统包括：采集模块，所述采集模块分别与所述第一至第七集成信号器和所述第二发电机组相连，以采集所述多个集成信号；控制模块，所述控制模块分别与所述采集模块和所述相关设备相连，其中，所述相关设备包括所述主泵的驱动电机、所述稳压器、所述电加热器、所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述主给水泵的驱动电机、所述工质泵的驱动电机、所述第一冷却水泵的驱动电机和所述第二冷却水泵的驱动电机相连中的一个或多个。

可选地，所述余热回收系统的工作介质可以采用有机工质R245fa。

可选地，集成信号包括温度信号、压力信号和流量信号中的一个或多个。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型一个实施例的核能发电系统的结构示意图；

图2为根据本实用新型一个实施例的采集控制系统的结构示意图；

图3为根据本实用新型一个实施例的外供电余热回收系统启动程序的流程图；

图4为根据本实用新型另一个实施例的核能发电系统的启动流程的流程图；

图5为根据本实用新型再一个实施例的核能发电系统的停机流程的流程图；

图6是本实用新型一个实施例的核能发电系统的控制方法地流程图。

附图标记：

1-压力容器、2-稳压器、3-蒸汽发生器、4-主泵、5-汽轮机、6-第一发电机组、7-蒸发器、8-第一冷凝器、9-主给水泵、10-电加热器、11-膨胀机、12-第二发电机组、13-第二冷凝器、14-储液罐、15-工质泵、16-第二冷却水泵、17-第一冷却水泵、18-采集控制系统、19-第一集成信号器、20-第二集成信号器、21-第三集成信号器、22-第四集成信号器、23-第五集成信号器、24-第六集成信号器、25-第七集成信号器、26-第一阀门、27-第二阀门、28-第三阀门、29-第四阀门和30-止回阀。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的核能发电系统及其控制方法，首先将参照附图描述根据本实用新型实施例提出的核能发电系统。

图1是本实用新型一个实施例的核能发电系统的结构示意图。

如图1所示，该核能发电系统包括：第一回路系统、第二回路系统、余热回收系统、冷却水系统和控制系统。

其中，第一回路系统包括依次首尾相连的压力容器1、稳压器2、蒸汽发生器3和主泵4。第二回路系统包括依次首尾相连的蒸汽发生器3、汽轮机5、蒸发器7、第一冷凝器8和主给水泵9，其中，第一发电机组6与汽轮机5同轴相连。余热回收系统由有机朗肯循环和电加热器10组成，其包括依次首尾相连的蒸发器7、电加热器10、膨胀机11、第二冷凝器13、储液罐14和工质泵15，其中，第二发电机组12与膨胀机11同轴相连，以回收核电系统中汽轮机5的出口蒸汽的余热能。冷却水系统包括第一冷却水泵17和第二冷却水泵16，第一冷却水泵17设置于第一冷凝器8的冷端进口，第一冷却水泵17用于提供冷却水，第二冷却水泵16设置于第二冷凝器13的冷端进口，第二冷却水泵16用于提供冷却水。控制系统包括采集控制系统18和与采集控制系统18相连的第一至第七集成信号器、主泵4、稳压器2、电加热器10、主给水泵9、工质泵15、第一冷却水泵17和第二冷却水泵16，其中，第一集成信号器19设置于汽轮机 5的出口管路，第二集成信号器20设置于蒸发器7的热端出口管路，第三集成信号器21设置于第一冷凝器8的热端出口管路，第四集成信号器21设置于电加热器10的出口管路，第五集成信号器23设置于膨胀机11的出口管路，第六信号集成器24设置于第二冷凝器13的热端出口管路，第七信号集成器25设置于蒸发器7的冷端出口管路，采集控制系统18用于根据集成信号器采集的多个集成信号驱动相关设备，以将余热能转化为电能并对核电系统供电。本实用新型实施例的核能发电系统利用有机朗肯循环回收核电系统中汽轮机5出口蒸汽的余热能，将其转换为电能，以供核电系统使用，实现核能的综合利用，提高核能的利用效率.

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，第二回路系统还包括：止回阀30、第一阀门26、第二阀门27。

其中，止回阀30分别与蒸发器7和第一冷凝器8相连。第一阀门26分别与汽轮机5和止回阀30相连，第一阀门26用于旁通蒸发器7。第二阀门27分别与汽轮机和蒸发器相连。

可以理解的是，一回路系统由压力容器1、蒸汽发生器3、主泵4、压力容器1依次首尾相连，而稳压器2同时与压力容器1和蒸汽发生器3相连。二回路系统由蒸汽发生器3、汽轮机5、蒸发器7、止回阀30、第一冷凝器8组成，主给水泵9、蒸汽发生器3依次首尾相连，第一发电机组6与汽轮机5同轴相连，第二阀门27位于汽轮机5和蒸发器7之间，第一阀门26位于汽轮机5和止回阀30之间，用于旁通蒸发器7。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，余热回收系统还包括：第三阀门28和第四阀门29。

其中，第三阀门28分别与电加热器10和膨胀机11相连。第四阀门29分别与电加热器10和第二冷凝器13相连，第四阀门29用于旁通膨胀机11。

可以理解的是，余热回收系统由蒸发器7、电加热器10、膨胀机11、第二冷凝器13、储液罐14、工质泵15、蒸发器7依次首尾相连，第二发电机组12与膨胀机11同轴相连，第三阀门28位于电加热器10和膨胀机11之间，第四阀门29位于电加热器10和第二冷凝器13之间，用于旁通膨胀机11。

另外，需要说明的是，第一冷却水泵17位于第一冷凝器8冷端进口，为其提供冷却水，并且第二冷却水泵16位于第二冷凝器13冷端进口，为其提供冷却水。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，采集控制系统18包括：采集模块和控制模块。

其中，采集模块分别与第一至第七集成信号器和第二发电机组12相连，以采集多个集成信号。控制模块分别与采集模块和相关设备相连，其中，相关设备包括主泵4 的驱动电机、稳压器2、电加热器10、第一阀门26、第二阀门27、第三阀门28、第四阀门29、主给水泵9的驱动电机、工质泵15的驱动电机、第一冷却水泵17的驱动电机和第二冷却水泵16的驱动电机相连中的一个或多个。

可以理解的是，控制系统由采集控制系统、第一集成信号器19、第二集成信号器20、第三集成信号器21、第四集成信号器22、第五集成信号器23、第六集成信号器24、第七集成信号器25、主泵4、稳压器2、电加热器10、第一阀门26、第二阀门27、第三阀门28、第四阀门29、主给水泵9、工质泵15、第二冷却水泵16、第一冷却水泵17组成。其中，第一集成信号器19位于汽轮机5出口管路，第二集成信号器20位于蒸发器7热端出口管路，第三集成信号器21位于第一冷凝器8热端出口管路，第四集成信号器22位于电加热器10出口管路，第五集成信号器23位于膨胀机11出口管路，第六集成信号器24位于第二冷凝器13热端出口管路，第七集成信号器25位于蒸发器7冷端出口管路。

进一步地，采集控制系统18的采集模块通过线束分别与第一集成信号器19、第二集成信号器20、第三集成信号器21、第四集成信号器22、第五集成信号器23、第六集成信号器24、第七集成信号器25、第二发电机组12相连。采集控制系统18的控制模块通过线束分别与主泵4驱动电机、稳压器2电加热器10、第一阀门26、第二阀门27、第三阀门28、第四阀门29、主给水泵9驱动电机、工质泵15驱动电机、第二冷却水泵16驱动电机、第一冷却水泵17驱动电机相连。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，余热回收系统的工作介质可以采用有机工质R245fa。

也就是说，在本实用新型的实施例中，本实用新型实施例利用余热回收系统回收核电系统中汽轮机5出口蒸汽的余热能，其中，余热回收系统可以采用有机工质为R245fa作为系统的工作介质，从而利用余热回收系统输出的电能驱动核能发电系统的用电设备，提高核电系统中核能的利用效率。

具体而言，有机工质通过蒸发器7吸收核电系统中汽轮机5出口蒸汽的余热能，有机工质吸热后变为高温高压饱和蒸气进入膨胀机11，饱和蒸气在膨胀机11中膨胀进而推动膨胀机11旋转，膨胀后的有机工质进入冷凝器被冷却为低压饱和液体，通过工质泵15再将有机工质输送到蒸发器7中吸收汽轮机5出口能量。此外，一发电机组与膨胀机11同轴相联，膨胀机11驱动发电机组旋转发电。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，集成信号包括温度信号、压力信号和流量信号中的一个或多个。需要说明的是，集成信号器可以同时采集温度信号、压力信号、流量信号，在此不作具体限制。

需要说明的是，在本实用新型的实施例中，本实用新型实施例的系统采用余热回收系统回收核电系统中汽轮机出口蒸汽余热能，将其转换为电能，用于驱动核电系统的用电设备，实现核能的综合利用，并且余热回收系统由有机朗肯循环和电加热器组成，实现核能发电系统的平稳启动和停机，以及余热回收系统采用有机工质R245fa作为工质介质，实现核电系统中汽轮机出口低能量余热蒸汽的有效回收，提高核电系统中核能的利用效率。

下面结合附图对本实用新型实施例的系统的工作原理进行详细描述。

图1中实线表示核电系统一回路冷却水流向，图1中点画线表示核电系统二回路冷却水流向，图1中短虚线表示有机工质流向，图1中双点画线表示冷却水流向。一回路冷却水流向，核电站启动后，储存在压力容器1中的一回路冷却水被加热后流入蒸汽发生器4，将热量传递给二回路冷却水，在蒸汽发生器3中被冷却后的一回路冷却水被冷凝后通过主泵7输送到压力容器1中，稳压器2位于压力容器1和蒸汽发生器3之间，主要用于稳定一回路系统的压力。二回路冷却水流向，蒸汽发生器3中二次侧的二回路冷却水被一回路冷却水加热后变为高温高压蒸汽，蒸汽进入汽轮机5，推动汽轮机5旋转做功，二回路冷却水从汽轮机5流出后进入蒸发器7，将二回路冷却水的余热能传递给余热回收系统的有机工质，从蒸发器7流出的二回路冷却水进入冷凝器被冷却，冷却后的二回路冷却水通过主给水泵9被输送到蒸汽发生器二次侧，再次吸收一回路冷却水的热量。有机工质流向，有机工质储存在储液罐14中，通过工质泵15被加压后输出到蒸发器7中，有机工质在蒸发器7中吸收二回路冷却水的余热能，吸热后的有机工质变为饱和蒸气，饱和蒸气进入膨胀机11，推动膨胀机11旋转做功，膨胀后的有机工质进入冷凝器被冷却为饱和液体，被冷却后的有机工质流回储液罐14，完成一次热功转换循环。冷却水流向，冷却水泵从外界取水送入冷凝器，用于冷却二回路冷却水和有机工质。

进一步地，图1中长虚线表示线束，图2是采集控制系统结构简图。第一集成信号器19与采集控制系统18的采集模块相连，主要用于测量汽轮机5出口二回路冷却水的温度、压力、流量。第二集成信号器20与采集控制系统18的采集模块相连，主要用于测量蒸发器7热端出口二回路冷却水的温度、压力、流量。第三集成信号器21与采集控制系统18的采集模块相连，主要用于测量第一冷凝器8热端出口二回路冷却水的温度、压力、流量。第四集成信号器22与采集控制系统18的采集模块相连，主要用于测量电加热器10出口有机工质的温度、压力、流量。第五集成信号器23与采集控制系统18的采集模块相连，主要用于测量膨胀机11出口有机工质的温度、压力、流量。第六集成信号器24与采集控制系统18的采集模块相连，主要用于测量第二冷 凝器13热端出口有机工质的温度、压力、流量。第七集成信号器25与采集控制系统18的采集模块相连，主要用于测量蒸发器7冷端出口有机工质的温度、压力、流量。第二发电机组12与采集控制系统18的采集模块相连，监测第二发电机组12输出的电能。稳压器2中的加热器与采集控制系统18的控制模块相连，控制稳压器2中加热器的加热功率。主泵4电机与采集控制系统18的控制模块相连，控制主泵4转速。主给水泵9电机与采集控制系统18的控制模块相连，控制主给水泵9转速。电加热器10与采集控制系统18的控制模块相连，控制电加热器10的加热功率。工质泵15电机与采集控制系统18的控制模块相连，控制工质泵15转速。第一冷却水泵17和第二冷却水泵16的电机分别与采集控制系统18的控制模块相连，控制第一冷却水泵17和第二冷却水泵16的转速。第一阀门26、第二阀门27、第三阀门28、第四阀门29分别与采集控制系统18的控制模块相连，用于控制阀门的开度。

图3是外供电余热回收系统启动程序流程图。利用外界电源给余热回收系统的用电设备供电，利用电加热器10给有机工质加热，正常启动余热回收系统。监测膨胀机11入口有机工质的状态，如当有机工质为3.0-3.1MPa之间的饱和蒸气时，打开第三阀门28，关闭第四阀门29，使有机工质进入膨胀机11推动膨胀机11旋转做功，否则，调节加热器的加热功率、工质泵15转速和第四阀门29开度。监测第二冷凝器13热端出口有机工质的状态，如当有机工质为0.25-0.26MPa之间的饱和液体时，维持余热回收系统稳定运行，否则，调节第二冷却水泵16的转速。

图4是核能发电系统启动程序流程图。当余热回收系统稳定输出电能后，打开第一阀门26，关闭第二阀门27，利用余热回收系统中第二发电机组12输出的电能给核能发电系统用电设备供电，正常启动核电系统。监测汽轮机5出口蒸汽的压力、温度和流量，当核电系统运行稳定且汽轮机5出口蒸汽稳定后，打开第二阀门27，关闭第一阀门26，同时切断电加热器10供电，利用汽轮机5出口蒸汽的余热能代替电加热器10给有机工质加热(汽轮机出口蒸汽余热能>电加热器加热能力)。调节工质泵15转速、第三阀门28开度、第二冷却水泵16转速，确保膨胀机11入口的有机工质为3.0-3.1MPa之间的饱和蒸气和第二冷凝器13热端出口有机工质为0.25-0.26MPa之间的饱和液体。调节第一冷却水泵17转速，确保二回路循环水得到足够的冷却。利用第二发电机组12输出的电能替换外界电源，给余热回收系统用电设备供电。

图5是核能发电系统停机程序流程图。利用外界电源替换第二发电机组12给余热回收系统用电设备供电。打开第一阀门26，关闭第二阀门27，利用外界电源给电加热器10供电。调节工质泵15转速、第二冷却水泵16转速和第三阀门128开度，确保余热回收系统稳定输出电能。正常关闭核能发电系统，待核能发电系统完全冷却，切断 电加热器10的供电，打开第四阀门，关闭第三阀门，当余热回收系统完全冷却，关闭系统。

根据本实用新型实施例提出的核能发电系统，利用有机朗肯循环系统回收核电系统中汽轮机出口水蒸汽的余热能，将其转换为电能输出，输出的电能供核电站用电设备使用，有机工质吸收核电系统中汽轮机出口水蒸汽的余热能，变为高温高压蒸气，蒸气驱动膨胀机旋转，进而驱动与膨胀机同轴的发电机输出电能，膨胀后的有机工质进入冷凝器被冷却为低温饱和液体，液态有机工质再次进入蒸发器吸收汽轮机出口水蒸汽的余热能，实现核电系统中核能的综合利用，提高核能利用效率，节约能源，降低成本，其中，有机朗肯循环采用R245fa作为余热回收系统的工作介质，余热回收系统的蒸发压力为3.0MPa，冷凝压力为0.25MPa，从而通过回收核电系统中汽轮机出口蒸汽的余热能，将其转换为电能供核电站使用，进一步提高核电系统中核能的利用效率。

其次参照附图描述根据本实用新型实施例提出的核能发电系统的控制方法。

图6是本实用新型一个实施例的核能发电系统的控制方法地流程图。

如图6所示，该核能发电系统的控制方法包括以下步骤：

步骤S601，采集第一集成信号器的集成信号，以获取所需有机工质的质量和流量，并且确定工质泵的转速。

步骤S602，根据第一集成信号器的集成信号判断蒸汽压力、温度、流量是否恒定不变，其中，如果蒸汽压力、温度、流量恒定不变，则打开第二阀门，关闭第一阀门。

步骤S603，采集第三集成信号器的集成信号，以在测量温度大于预设温度时，增加第一冷却水泵的转速，否则降低第一冷却水泵的转速。

步骤S604，采集第四集成信号器的集成信号，以判断有机工质是否为饱和蒸气，其中，如果为过热蒸气，则降低电加热器的加热功率或增加工质泵的转速；如果为气液两相，则增加电加热器的加热功率或降低工质泵的转速。

步骤S605，根据第四集成信号器的集成信号判断有机工质是否为第一预设区间之间的饱和蒸气，其中，如果为饱和蒸气，则打开第三阀门，关闭第四阀门；如果不是饱和蒸气，则打开第四阀门，关闭第三阀门。

步骤S606，采集第六集成信号器的几成信号，以判断有机工质是否为第二预设区间之间的饱和液体，如果为过冷液体，则降低第二冷却水泵的转速；如果为气液两相，则增加第二冷却水泵的转速。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，预设温度为蒸汽发生器设定的进口温度。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，第一预设区间可以为3.0MPa-3.1MPa。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，第二预设区间可以为0.25MPa-0.26MPa。

需要说明的是，步骤S601至步骤S606的设置仅为了描述的方便，而不用于限制方法的执行顺序。

在本实用新型的一个具体实施例中，本实用新型实施例的控制方法包括以下步骤：

步骤S1，采集控制系统采集第一集成信号器的信号，通过分析计算得出所需有机工质的质量流量，初步确定工质泵的转速。

步骤S2，采集控制系统采集第一集成信号器的信号，当测量的蒸汽压力、温度、流量恒定不变，打开第二阀门，关闭第一阀门。

步骤S3，采集控制系统采集第三集成信号器的信号，当测量温度>核能发电系统蒸汽发生器设定的进口温度，增加第一冷却水泵的转速，当测量温度<核能发电系统蒸汽发生器设定的进口温度，降低第一冷却水泵的转速。

步骤S4，采集控制系统采集第四集成信号器的信号，通过分析测量的压力和温度信号，判断有机工质是否为饱和蒸气，若为过热蒸气，降低电加热器加热功率或增加工质泵转速，若为气液两相，增加电加热器加热功率或降低工质泵转速。

步骤S5，采集控制系统采集第四集成信号器的信号，通过分析测量的压力和温度信号，判断有机工质是否为3.0MPa-3.1MPa之间的饱和蒸气，若为饱和蒸气，打开第三阀门，关闭第四阀门，若不是饱和蒸气，打开第四阀门，关闭第三阀门。

步骤S6，采集控制系统采集第六集成信号器的信号，通过分析测量的压力和温度信号，判断有机工质是否为0.25MPa-0.26MPa之间的饱和液体，若为过冷液体，降低第二冷却水泵的转速，若为气液两相增加第二冷却水泵的转速。

举例而言，本实用新型实施例的工作过程如下：

系统启动：依次包括外界供电的余热回收系统启动、核能发电系统启动和实现核能综合利用。

启动外供电的余热回收系统，利用外界电源给余热回收系统的用电设备供电，打开第四阀门，关闭第三阀门，利用工质泵将有机工质从储液罐中抽出加压后依次流经蒸发器、电加热器、冷凝器，最后流回储液罐。接通电加热器，给有机工质加热。打开第二冷却水泵，将外界冷却水送入冷凝器冷端，用于冷却膨胀后有机工质。通过调节加热器的加热功率、工质泵转速和第四阀门开度控制膨胀机入口有机工质的温度、压力和流量，当有机工质为3.0-3.1MPa之间的饱和蒸气时，打开第三阀门，关闭第四阀门，使有机工质进入膨胀机，推动膨胀机旋转做功，并带动与其同轴的第二发电机组输出电能。通过调节第二冷却水泵的转速，调节外界冷却水的流量，进而控制冷凝器热端出口的有机工质为0.25-0.26MPa之间的饱和液体。

启动核能发电系统，当外供电的余热回收系统运行稳定后，打开第一阀门，关闭第二 阀门，利用余热回收系统中第二发电机组输出的电能给核能发电系统用电设备供电，正常启动核电系统。监测汽轮机出口蒸汽的压力、温度和流量，当核电系统运行稳定且汽轮机出口蒸汽稳定后，打开第二阀门，关闭第一阀门，使汽轮机出口蒸汽流入蒸发器中给有机工质加热，同时，切断电加热器供电，完成汽轮机出口蒸汽的余热能代替电加热器给有机工质加热(汽轮机出口蒸汽余热能>电加热器加热能力)。再次调节工质泵转速和第三阀门开度，确保膨胀机入口的有机工质为3.0-3.1MPa之间的饱和蒸气，调节第二冷却水泵转速，确保第二冷凝器热端出口有机工质为0.25-0.26MPa之间的饱和液体。调节第一冷却水泵转速，确保二回路循环水得到足够的冷却。

实现核能综合利用，利用第二发电机组输出的电能替换外界电源，给余热回收系统用电设备供电。

系统运行时，外界供电的余热回收系统输出的电能可以满足核能发电系统用电设备的用电需求。吸收汽轮机出口蒸汽能量的余热回收系统输出的电能首先满足余热回收系统用电设备(除电加热器)的用电需求，根据第二发电机组输出的电量，合理分配给核电系统的用电设备。

系统关闭：依次关闭核能发电系统和余热回收系统。

关闭核能发电系统，利用外界电源替换第二发电机组给余热回收系统用电设备供电。打开第一阀门，关闭第二阀门，使汽轮机出口蒸汽不再流经蒸发器，同时接通电加热器外界电源，利用电加热器给有机工质加热。调节工质泵转速、第三阀门开度和第二冷却水泵转速，确保膨胀机入口的有机工质为3.0-3.1MPa之间的饱和蒸气和第二冷凝器热端出口有机工质为0.25-0.26MPa之间的饱和液体，且余热回收系统输出的电能可以满足核能发电系统用电设备的用电需求。正常关闭核能发电系统。

关闭余热回收系统，待核能发电系统完全冷却，切断电加热器供电，打开第四阀门，关闭第三阀门，使有机工质不再流经膨胀机，调节第二冷却水泵的转速，用于冷却余热回收系统中的有机工质，当有机工质完全被冷却，停闭工质泵，切断余热回收系统所有用电设备的供电。

需要说明的是，前述对核能发电系统实施例的解释说明也适用于该实施例的核能发电系统的控制方法，此处不再赘述。

根据本实用新型实施例提出的核能发电系统的控制方法，利用有机朗肯循环系统回收核电系统中汽轮机出口水蒸汽的余热能，将其转换为电能输出，输出的电能供核电站用电设备使用，有机工质吸收核电系统中汽轮机出口水蒸汽的余热能，变为高温高压蒸气，蒸气驱动膨胀机旋转，进而驱动与膨胀机同轴的发电机输出电能，膨胀后的有机工质进入冷凝器被冷却为低温饱和液体，液态有机工质再次进入蒸发器吸收汽轮机出口水蒸汽的余热 能，实现核电系统中核能的综合利用，提高核能利用效率，节约能源，降低成本，其中，有机朗肯循环采用R245fa作为余热回收系统的工作介质，余热回收系统的蒸发压力为3.0MPa，冷凝压力为0.25MPa，从而通过回收核电系统中汽轮机出口蒸汽的余热能，将其转换为电能供核电站使用，进一步提高核电系统中核能的利用效率。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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；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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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实用新型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。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种核能发电系统，其特征在于，包括：

第一回路系统，所述第一回路系统包括依次首尾相连的压力容器、稳压器、蒸汽发生器和主泵；

第二回路系统，所述第二回路系统包括依次首尾相连的所述蒸汽发生器、汽轮机、蒸发器、第一冷凝器和主给水泵，其中，第一发电机组与所述汽轮机同轴相连；

余热回收系统，所述余热回收系统由有机朗肯循环和电加热器组成，其包括依次首尾相连的所述蒸发器、所述电加热器、膨胀机、第二冷凝器、储液罐和工质泵，其中，第二发电机组与所述膨胀机同轴相连，以回收核电系统中所述汽轮机的出口蒸汽的余热能；

冷却水系统，所述冷却水系统包括第一冷却水泵和第二冷却水泵，所述第一冷却水泵设置于第一冷凝器的冷端进口，用于提供冷却水，所述第二冷却水泵设置于第二冷凝器的冷端进口，用于提供冷却水；以及

控制系统，所述控制系统包括采集控制系统和与所述采集控制系统相连的第一至第七集成信号器、所述主泵、所述稳压器、所述电加热器、所述主给水泵、所述工质泵、所述第一冷却水泵和所述第二冷却水泵，其中，第一集成信号器设置于所述汽轮机的出口管路，第二集成信号器设置于所述蒸发器的热端出口管路，第三集成信号器设置于所述第一冷凝器的热端出口管路，第四集成信号器设置于所述电加热器的出口管路，第五集成信号器设置于所述膨胀机的出口管路，第六信号集成器设置于所述第二冷凝器的热端出口管路，第七信号集成器设置于所述蒸发器的冷端出口管路，所述采集控制系统用于根据集成信号器采集的多个集成信号驱动相关设备，以将所述余热能转化为电能并对所述核电系统供电。

2.根据权利要求1所述的核能发电系统，其特征在于，所述第二回路系统还包括：

止回阀，所述止回阀分别与所述蒸发器和所述第一冷凝器相连；

第一阀门，所述第一阀门分别与所述汽轮机和所述止回阀相连，用于旁通所述蒸发器；

第二阀门，所述第二阀门分别与所述汽轮机和所述蒸发器相连。

3.根据权利要求2所述的核能发电系统，其特征在于，所述余热回收系统还包括：

第三阀门，所述第三阀门分别与所述电加热器和所述膨胀机相连；

第四阀门，所述第四阀门分别与所述电加热器和所述第二冷凝器相连，用于旁通所述膨胀机。

4.根据权利要求3所述的核能发电系统，其特征在于，所述采集控制系统包括：

采集模块，所述采集模块分别与所述第一至第七集成信号器和所述第二发电机组相连，以采集所述多个集成信号；

控制模块，所述控制模块分别与所述采集模块和所述相关设备相连，其中，所述相关设备包括所述主泵的驱动电机、所述稳压器、所述电加热器、所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述主给水泵的驱动电机、所述工质泵的驱动电机、所述第一冷却水泵的驱动电机和所述第二冷却水泵的驱动电机相连中的一个或多个。

5.根据权利要求1-4任一项所述的核能发电系统，其特征在于，所述余热回收系统的工作介质采用有机工质R245fa。

6.根据权利要求1所述的核能发电系统，其特征在于，集成信号包括温度信号、压力信号和流量信号中的一个或多个。