CN220979586U - 核反应堆系统和具有其的发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种核反应堆系统和具有其的发电系统，所述核反应堆系统包括：核反应组件、汽轮机、燃气轮机和第一换热装置，核反应组件包括主蒸汽出口；燃气轮机包括第一烟气出口；第一换热装置包括第一放热侧进口、第一放热侧出口、第一吸热侧进口和第一吸热侧出口，第一放热侧进口与第一烟气出口相连，第一放热侧出口适于与外界连通；汽轮机包括高压缸和中低压缸，高压缸包括第一蒸汽进口和第一蒸汽出口，第一蒸汽进口与主蒸汽出口连通，第一蒸汽出口与第一吸热侧进口连通，中低压缸包括第二蒸汽进口，第二蒸汽进口与第一吸热侧出口连通。本实用新型的核反应堆系统的汽轮机做功效率较高。

Description

核反应堆系统和具有其的发电系统

技术领域

本实用新型涉及核电发电设备的技术领域，具体地，涉及一种核反应堆系统和具有其的发电系统。

背景技术

随着全球气候变暖、极端天气频繁发生，气候安全问题越来越受到各国人民的关注。实现节能减排，能源低碳化转型已是世界各国共识。核电具有运行稳定、可靠、零碳排放的特点，其换料周期长，发电负荷高，适用于我国的电网结构，在电网中可承担基本负荷发电及必要的调峰任务。其中，压水堆核电在各个类型核电发电技术中占有重要比例，压水堆核电技术相对成熟。相关技术中的发电系统通过核反应装置加热水产生主蒸汽，以此为汽轮机的高压缸提供主蒸汽，再利用高压缸排出的蒸汽作为再热蒸汽输入到中低压缸中，从而使汽轮机运行。但是，相关技术中的高压缸排出的蒸汽温度较低，导致中低压缸的做功效率降低。

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，本实用新型实施例提出一种核反应堆系统，该核反应堆系统的汽轮机做功效率较高。

本实用新型实施例还提出一种发电系统，该发电系统具有上述实施例的核反应堆系统。

本实用新型实施例的核反应堆系统包括：用于产生主蒸汽的核反应组件，所述核反应组件包括主蒸汽出口；用于产生高温烟气的燃气轮机，所述燃气轮机包括第一烟气出口；第一换热装置，所述第一换热装置包括第一放热侧进口、第一放热侧出口、第一吸热侧进口和第一吸热侧出口，所述第一放热侧进口与所述第一烟气出口相连，所述第一放热侧出口适于与外界连通；汽轮机，所述汽轮机包括高压缸和中低压缸，所述高压缸包括第一蒸汽进口和第一蒸汽出口，所述第一蒸汽进口与所述主蒸汽出口连通，所述第一蒸汽出口与所述第一吸热侧进口连通，所述中低压缸包括第二蒸汽进口，所述第二蒸汽进口与所述第一吸热侧出口连通。

本实用新型实施例的核反应堆系统具有能够排放高温烟气的燃气轮机，并利用第一换热装置使燃气轮机排出的高温烟气与高压缸排出的蒸汽进行换热，从而加热高压缸排出的蒸汽，提高了进入中低压缸的蒸汽的温度和干度，因此增大了本实用新型实施例的核反应堆系统的中低压缸的做功效率，使汽轮机整体的做功效率提高。

由此，本实用新型实施例的核反应堆系统的汽轮机做功效率较高。

在一些实施例中，所述第一换热装置进一步包括：第二吸热侧进口和第二吸热侧出口，所述主蒸汽出口与所述第二吸热侧进口连通，所述第二吸热侧出口与所述第一蒸汽进口连通，以使所述第一蒸汽进口与所述主蒸汽出口连通。

在一些实施例中，所述第一换热装置进一步包括：第三吸热侧进口和第三吸热侧出口，所述中低压缸包括第二蒸汽出口，所述第二蒸汽出口与所述第三吸热侧进口连通，所述核反应组件还包括第一凝结水进口，所述第一凝结水进口与所述第三吸热侧出口连通。

在一些实施例中，所述核反应堆系统进一步包括：第二换热装置，所述第二换热装置包括第二放热侧进口、第二放热侧出口、第四吸热侧进口和第四吸热侧出口，所述第二放热侧进口与所述第二蒸汽出口连通，所述第二放热侧出口与所述第三吸热侧进口连通；冷却装置，所述冷却装置包括第一介质进口和第一介质出口，所述第一介质进口与所述第四吸热侧出口连通，所述第一介质出口与所述第四吸热侧进口连通。

在一些实施例中，所述核反应堆系统进一步包括：除氧器，所述除氧器包括第二凝结水进口和第一凝结水出口，所述第二凝结水进口与所述第二放热侧出口连通，所述第一凝结水出口与所述第三吸热侧进口连通。

在一些实施例中，所述核反应堆系统进一步包括：用于加热凝结水的加热装置，所述加热装置包括第三凝结水进口和第二凝结水出口，所述第三凝结水进口与所述第二放热侧出口连通，所述第二凝结水出口与所述第三吸热侧进口连通。

在一些实施例中，所述核反应堆系统进一步包括：第一泵体，所述第一泵体包括第四凝结水进口和第三凝结水出口，所述第四凝结水进口与所述第二放热侧出口连通，所述第三凝结水出口与所述第三吸热侧进口连通。

在一些实施例中，所述核反应组件包括：用于产生热能的核反应堆，所述核反应堆包括第二介质进口和第二介质出口；第三换热装置，所述第三换热装置包括第三放热侧进口、第三放热侧出口、所述主蒸汽出口和所述第一凝结水进口，所述第三放热侧进口与所述第二介质出口连通，所述第三放热侧出口与所述第二介质进口连通。

在一些实施例中，所述核反应堆系统进一步包括：汽水分离器，所述汽水分离器包括第三蒸汽进口和第三蒸汽出口，所述第三蒸汽进口与所述第一蒸汽出口连通，所述第三蒸汽出口与所述第一吸热侧进口连通。

本实用新型实施例的发电系统包括上述任一实施例所述的核反应堆系统。

附图说明

图1是本实用新型实施例的核反应堆系统的结构示意图。

附图标记：

核反应堆系统100；

核反应组件1；核反应堆11；第二介质进口111；第二介质出口112；第三换热装置12；第三放热侧进口121；第三放热侧出口122；主蒸汽出口123；第一凝结水进口124；

燃气轮机2；第一烟气出口21；

汽轮机3；高压缸31；第一蒸汽进口311；第一蒸汽出口312；中低压缸32；第二蒸汽进口321；第二蒸汽出口322；

第一换热装置4；第一放热侧进口41；第一放热侧出口42；第一吸热侧进口43；第一吸热侧出口44；第二吸热侧进口45；第二吸热侧出口46；第三吸热侧进口47；第三吸热侧出口48；

第二换热装置5；第二放热侧进口51；第二放热侧出口52；第四吸热侧进口53；第四吸热侧出口54；

冷却装置6；第一介质进口61；第一介质出口62；

除氧器7；第二凝结水进口71；第一凝结水出口72；

加热装置8；第三凝结水进口81；第二凝结水出口82；

第一泵体9；第四凝结水进口91；第三凝结水出口92；

汽水分离器10；第三蒸汽进口101；第三蒸汽出口102。

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。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。

下面参考附图描述本实用新型实施例的核反应堆11系统100。

如图1所示，本实用新型实施例的核反应堆11系统100包括核反应组件1、燃气轮机2、第一换热装置4和汽轮机3。

核反应组件1用于产生主蒸汽，核反应组件1包括主蒸汽出口123。核反应组件1能够加热蒸发介质，例如，蒸发介质为水，使蒸发介质蒸发进而产生主蒸汽，产生的主蒸汽从主蒸汽出口123排出。

燃气轮机2用于产生高温烟气，燃气轮机2包括第一烟气出口21。通过向燃气轮机2内通入燃气和空气，使燃气和空气在燃气轮机2燃烧产生高温烟气，产生的高温烟气从第一烟气出口21排出。

第一换热装置4包括第一放热侧进口41、第一放热侧出口42、第一吸热侧进口43和第一吸热侧出口44，第一放热侧进口41与第一烟气出口21相连，第一放热侧出口42适于与外界连通。汽轮机3包括高压缸31和中低压缸32，高压缸31包括第一蒸汽进口311和第一蒸汽出口312，第一蒸汽进口311与主蒸汽出口123连通，第一蒸汽出口312与第一吸热侧进口43连通，中低压缸32包括第二蒸汽进口321，第二蒸汽进口321与第一吸热侧出口44连通。

下面参考附图描述本实用新型实施例的核反应堆11系统100的具体实施方式。

核反应组件1加热水产生主蒸汽，主蒸汽从主蒸汽出口123排出，并通过第一蒸汽进口311进入高压缸31内进行做功，做功后的蒸汽通过第一蒸汽出口312排出。燃气轮机2产生的高温烟气通过第一烟气出口21排出，并通过第一放热侧进口41进入第一换热装置4内，该做功后的蒸汽从第一蒸汽出口312排出后通过第一吸热侧进口43进入第一换热装置4中，该做功后的蒸汽与高温烟气进行换热，使该做功后的蒸汽的温度和干度提高从而形成再热蒸汽。形成的再热蒸汽通过第一吸热侧出口44排出，通过第二蒸汽进口321进入中低压缸32内做功。换热后的高温烟气通过第一放热侧出口42排放至外界。

本实用新型实施例的核反应堆11系统100具有能够排放高温烟气的燃气轮机2，并利用第一换热装置4使燃气轮机2排出的高温烟气与高压缸31排出的蒸汽进行换热，从而加热高压缸31排出的蒸汽，提高了进入中低压缸32的蒸汽的温度和干度，因此增大了本实用新型实施例的核反应堆11系统100的中低压缸32的做功效率，使汽轮机3整体的做功效率提高。

由此，本实用新型实施例的核反应堆11系统100的汽轮机3做功效率较高。

如图1所示，本实用新型实施例的核反应堆11系统100包括核反应组件1、燃气轮机2、第一换热装置4、汽轮机3、第二换热装置5、冷却装置6、除氧器7、加热装置8、第一泵体9和汽水分离器10。

如图1所示，核反应组件1包括核反应堆11和第三换热装置12，核反应堆11用于产生热能，核反应堆11包括第二介质进口111和第二介质出口112。第三换热装置12包括第三放热侧进口121、第三放热侧出口122、主蒸汽出口123和第一凝结水进口124，第三放热侧进口121与第二介质出口112连通，第三放热侧出口122与第二介质进口111连通。

换热介质通过第二介质进口111进入核反应堆11中进行加热，加热后的换热介质通过第二介质出口112排出，并通过第三放热侧进口121进入第三换热装置12中。水通过第一凝结水进口124进入第三换热装置12中，并与第三换热装置12中的换热介质换热，水换热后升温蒸发形成主蒸汽。核能为清洁能源，从而利用核反应堆11对水进行加热产生主蒸汽，降低对环境的污染。

在一些实施例中，如图1所示，第一换热装置4进一步包括第二吸热侧进口45和第二吸热侧出口46，主蒸汽出口123与第二吸热侧进口45连通，第二吸热侧出口46与第一蒸汽进口311连通，以使第一蒸汽进口311与主蒸汽出口123连通。从主蒸汽出口123排出的主蒸汽通过第二吸热侧进口45进入第一换热装置4内，主蒸汽与第一换热装置4内的高温烟气换热，从而利用高温烟气对主蒸汽加热，进一步提高主蒸汽的过饱和度和温度，使主蒸汽进入高压缸31后能够更好地做功，因此提高了高压缸31的做功效率。

在一些实施例中，如图1所示，汽水分离器10包括第三蒸汽进口101和第三蒸汽出口102，第三蒸汽进口101与第一蒸汽出口312连通，第三蒸汽出口102与第一吸热侧进口43连通。换言之，在高压缸31做功后的蒸汽从第一蒸汽出口312排出后，先通过第三蒸汽进口101进入汽水分离器10中，利用汽水分离器10除去蒸汽中的水，进一步提高蒸汽的干度，避免该一部分蒸汽进入中低压缸32后冲击中低压缸32内的叶片，延长汽轮机3的使用寿命。

在一些实施例中，如图1所示，第二换热装置5包括第二放热侧进口51、第二放热侧出口52、第四吸热侧进口53和第四吸热侧出口54，第二放热侧进口51与第二蒸汽出口322连通，第二放热侧出口52与第三吸热侧进口47连通。冷却装置6包括第一介质进口61和第一介质出口62，第一介质进口61与第四吸热侧出口54连通，第一介质出口62与第四吸热侧进口53连通。换言之，使中低压缸32中做功后蒸汽与经过冷却装置6降温的冷却介质在第二换热装置5内换热，从而使蒸汽降温冷凝进而形成冷凝水。

进一步地，第一换热装置4进一步包括第三吸热侧进口47和第三吸热侧出口48，中低压缸32包括第二蒸汽出口322，第二蒸汽出口322与第三吸热侧进口47连通。核反应组件1还包括第一凝结水进口124，第一凝结水进口124与第三吸热侧出口48连通。

具体地，第二蒸汽出口322与第二放热侧进口51连通，第二放热侧出口52与第三吸热侧进口47连通。换言之，冷凝水经过第三吸热侧进口47进入第一换热装置4内与高温烟气换热，以对冷凝水进行预热，预热后的冷凝水通过第三吸热侧出口48排出，并经过第一凝结水进口124进入第三换热装置12内进行加热以形成主蒸汽。从而使做功后的蒸汽冷凝为凝结水，并再次输送回第三换热装置12进行再次加热利用，提高了水的利用率。并且在凝结水进入第三换热装置12进行加热前，利用第一换热装置4对其进行加热，从而提高了凝结水进入第三换热装置12的初始温度。

在一些实施例中，如图1所示，除氧器7包括第二凝结水进口71和第一凝结水出口72，第二凝结水进口71与第二放热侧出口52连通，第一凝结水出口72与第三吸热侧进口47连通。从而通过除氧器7对凝结水进行除氧处理。

在一些实施例中，如图1所示，加热装置8用于加热凝结水，加热装置8包括第三凝结水进口81和第二凝结水出口82，第三凝结水进口81与第二放热侧出口52连通，第二凝结水出口82与第三吸热侧进口47连通。从而进一步提高凝结水进入第三换热装置12的初始温度，以便提高蒸汽的过饱和度和温度。

在一些实施例中，如图1所示，第一泵体9，第一泵体9包括第四凝结水进口91和第三凝结水出口92，第四凝结水进口91与第二放热侧出口52连通，第三凝结水出口92与第三吸热侧进口47连通。从而利用第一泵体9将凝结水依次输送至第一换热装置4和第三换热装置12内，从而提高了凝结水的循环效率。

本实用新型实施例的发电系统包括上述任一实施例的核反应堆11系统100。本实用新型实施例的发电系统具有的核反应堆11系统100，能够利用第一换热装置4使燃气轮机2排出的高温烟气与高压缸31排出的蒸汽进行换热，从而加热高压缸31排出的蒸汽，提高了进入中低压缸32的蒸汽的温度和干度，因此增大了本实用新型实施例的核反应堆11系统100的中低压缸32的做功效率，使发电系统的发电效率提高。

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，也可以是电连接或彼此可通讯；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。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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 (10)

1.一种核反应堆系统，其特征在于，包括：

用于产生主蒸汽的核反应组件，所述核反应组件包括主蒸汽出口；

用于产生高温烟气的燃气轮机，所述燃气轮机包括第一烟气出口；

第一换热装置，所述第一换热装置包括第一放热侧进口、第一放热侧出口、第一吸热侧进口和第一吸热侧出口，所述第一放热侧进口与所述第一烟气出口相连，所述第一放热侧出口适于与外界连通；

汽轮机，所述汽轮机包括高压缸和中低压缸，所述高压缸包括第一蒸汽进口和第一蒸汽出口，所述第一蒸汽进口与所述主蒸汽出口连通，所述第一蒸汽出口与所述第一吸热侧进口连通，所述中低压缸包括第二蒸汽进口，所述第二蒸汽进口与所述第一吸热侧出口连通。

2.根据权利要求1所述的核反应堆系统，其特征在于，所述第一换热装置进一步包括：第二吸热侧进口和第二吸热侧出口，所述主蒸汽出口与所述第二吸热侧进口连通，所述第二吸热侧出口与所述第一蒸汽进口连通，以使所述第一蒸汽进口与所述主蒸汽出口连通。

3.根据权利要求1所述的核反应堆系统，其特征在于，所述第一换热装置进一步包括：第三吸热侧进口和第三吸热侧出口，所述中低压缸包括第二蒸汽出口，所述第二蒸汽出口与所述第三吸热侧进口连通，所述核反应组件还包括第一凝结水进口，所述第一凝结水进口与所述第三吸热侧出口连通。

4.根据权利要求3所述的核反应堆系统，其特征在于，进一步包括：第二换热装置，所述第二换热装置包括第二放热侧进口、第二放热侧出口、第四吸热侧进口和第四吸热侧出口，所述第二放热侧进口与所述第二蒸汽出口连通，所述第二放热侧出口与所述第三吸热侧进口连通；

冷却装置，所述冷却装置包括第一介质进口和第一介质出口，所述第一介质进口与所述第四吸热侧出口连通，所述第一介质出口与所述第四吸热侧进口连通。

5.根据权利要求4所述的核反应堆系统，其特征在于，进一步包括：除氧器，所述除氧器包括第二凝结水进口和第一凝结水出口，所述第二凝结水进口与所述第二放热侧出口连通，所述第一凝结水出口与所述第三吸热侧进口连通。

6.根据权利要求4所述的核反应堆系统，其特征在于，进一步包括：用于加热凝结水的加热装置，所述加热装置包括第三凝结水进口和第二凝结水出口，所述第三凝结水进口与所述第二放热侧出口连通，所述第二凝结水出口与所述第三吸热侧进口连通。

7.根据权利要求4所述的核反应堆系统，其特征在于，进一步包括：

第一泵体，所述第一泵体包括第四凝结水进口和第三凝结水出口，所述第四凝结水进口与所述第二放热侧出口连通，所述第三凝结水出口与所述第三吸热侧进口连通。

8.根据权利要求3-7中任一项所述的核反应堆系统，其特征在于，所述核反应组件包括：用于产生热能的核反应堆，所述核反应堆包括第二介质进口和第二介质出口；

第三换热装置，所述第三换热装置包括第三放热侧进口、第三放热侧出口、所述主蒸汽出口和所述第一凝结水进口，所述第三放热侧进口与所述第二介质出口连通，所述第三放热侧出口与所述第二介质进口连通。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的核反应堆系统，其特征在于，进一步包括：汽水分离器，所述汽水分离器包括第三蒸汽进口和第三蒸汽出口，所述第三蒸汽进口与所述第一蒸汽出口连通，所述第三蒸汽出口与所述第一吸热侧进口连通。

10.一种发电系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的核反应堆系统。