RU2174609C2 - Thermal power system with gas-cooled reactor - Google Patents
Thermal power system with gas-cooled reactor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2174609C2 RU2174609C2 RU99122641/06A RU99122641A RU2174609C2 RU 2174609 C2 RU2174609 C2 RU 2174609C2 RU 99122641/06 A RU99122641/06 A RU 99122641/06A RU 99122641 A RU99122641 A RU 99122641A RU 2174609 C2 RU2174609 C2 RU 2174609C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- heater
- heat exchanger
- generator
- heat
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области теплоэнергетики с использованием ядерных реакторов в качестве высокотемпературных источников теплоты, двигателей Стирлинга и предназначено в качестве комбинированных энергоустановок для автономных объектов. The invention relates to the field of power engineering using nuclear reactors as high-temperature heat sources, Stirling engines, and is intended as combined power plants for stand-alone facilities.
Известен способ регенеративного подогрева питательной воды в струйном подогревателе, включающий в себя подачу пара в турбогенератор, отбор пара из турбогенератора, отвод в конденсатор, подачу конденсата из конденсатора и пара, отобранного из турбогенератора в струйный аппарат с конденсацией пара в струйном аппарате и нагрева, за счет этого конденсата, с последующей подачей подогретого конденсата в диаэратор и далее в котел-парогенератор (Патент РФ N 2115831. Бюл. N 20 от 20.07.98). A known method of regenerative heating of feed water in a jet heater, which includes supplying steam to a turbogenerator, taking steam from a turbogenerator, taking it to a condenser, supplying condensate from a condenser and steam taken from a turbogenerator to a jet apparatus with steam condensation in the jet apparatus and heating, account of this condensate, followed by the supply of heated condensate to the diaerator and then to the steam boiler (RF Patent N 2115831. Bull. N 20 from 07.20.98).
Известно устройство пароводяного насоса-подогревателя (ПНП), предназначенного для применения в различных промышленных технологий с использованием пара, совмещающего в себе функции подогревателя и насоса одновременно. Применение ПНП позволяет существенно сократить расход электроэнергии на собственные нужды и уменьшить массогабаритные характеристики теплообменных аппаратов ("Энергетика Петербурга" /газета/, N 5 (11), от 25.05.99). Однако ранее пароводяной насос-подогреватель в ядерных теплоэнергетических комбинированных установках не применялся. A device is known for a steam-water pump-heater (PNP), intended for use in various industrial technologies using steam, combining the functions of a heater and a pump at the same time. The use of PPS allows you to significantly reduce energy consumption for your own needs and reduce the weight and size characteristics of heat exchangers (Petersburg Power Engineering / newspaper /, N 5 (11), 05.25.99). However, previously the steam-water pump-heater was not used in nuclear combined heat and power plants.
Известно устройство двигателя Стирлинга, содержащее камеру сгорания, нагреватель, регенератор, холодильник, поршневую группу и привод (Г. Ридер., Ч. Хупер. Двигатели Стирлинга. М., Изд. "Мир", 1986, стр. 55). A device of the Stirling engine is known, containing a combustion chamber, a heater, a regenerator, a refrigerator, a piston group and a drive (G. Reeder., C. Hooper. Stirling engines. M., Publishing House Mir, 1986, p. 55).
Известна схема энергетического реактора с газовым теплоносителем, включающая в себя газоохлаждаемый ядерный реактор, контур газообразного теплоносителя с компрессором (газодувкой), проходящего через реактор и парогенератор, контур паротурбинной установки, содержащей парогенератор, паровую турбину, конденсатор и насос питательной воды (Дж. Боуэн, Е. Мейстерс. Управление ядерными реакторами. - М.: Госатомиздат, 1961, стр. 11). Однако, в данном решении не указано, как используется полезная работа, получаемая на валу турбины, а также для привода питательного насоса необходимо затрачивать электрическую энергию. A known scheme of an energy reactor with a gas coolant, including a gas-cooled nuclear reactor, a gaseous coolant circuit with a compressor (gas blower) passing through the reactor and a steam generator, a circuit of a steam turbine installation containing a steam generator, steam turbine, condenser and feed water pump (J. Bowen, E. Meisters, Nuclear Reactor Management, Moscow: Gosatomizdat, 1961, p. 11). However, this solution does not indicate how the useful work obtained on the turbine shaft is used, and it is also necessary to expend electrical energy to drive the feed pump.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении КПД установки, уменьшении энергозатрат на собственные нужды и возможности одновременного получения электроэнергии и тепла. The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the efficiency of the installation, reduce energy consumption for own needs and the possibility of simultaneous production of electricity and heat.
Для достижения этого технического результата теплоэнергетическая система с газоохлаждаемым реактором, включающая в себя газоохлаждаемый ядерный реактор, контур газообразного теплоносителя с компрессором (газодувкой), проходящего через реактор и парогенератор, контур-паротурбинной установки, содержащей парогенератор, паровую турбину, конденсатор, снабжена двигателем Стирлинга с электрогенератором на одном валу, расположенным перед контуром паротурбинной установки, через нагреватель которого проходит контур газообразного теплоносителя, в качестве которого используется гелий, и имеющего контур охлаждения с насосом и теплообменником-охладителем, при этом в контур паротурбинной установки введены теплообменник-подогреватель пара, расположенный перед парогенератором и через который проходит контур газообразного теплоносителя, электрогенератор, расположенный на одном валу с турбиной, пароводяной насос-подогреватель, расположенный между конденсатором и парогенератором, и линия подачи пара с регулирующим клапаном, соединяющей контур паротурбинной установки, между теплообменником подогревателем пара и турбиной с пароводяным насосом-подогревателем, при этом между теплообменником-подогревателем, парогенератором и пароводяным насосом-подогревателем установлены обратные клапаны, а теплообменник-охладитель контура охлаждения двигателя связан с конденсатором паротурбинной установки системой внешнего теплоснабжения. To achieve this technical result, a heat and power system with a gas-cooled reactor, including a gas-cooled nuclear reactor, a gaseous coolant circuit with a compressor (gas blower) passing through the reactor and a steam generator, a steam-turbine circuit containing a steam generator, a steam turbine, and a condenser, is equipped with a Stirling engine with an electric generator on one shaft located in front of the steam turbine plant circuit, through the heater of which a gaseous heat transfer circuit passes An heater, which is used as helium, and having a cooling circuit with a pump and a heat exchanger-cooler, is introduced into the circuit of a steam turbine installation with a steam heat exchanger-heater located in front of the steam generator and through which a gaseous coolant circuit passes, an electric generator located on one shaft with a turbine , a steam-water heater pump located between the condenser and the steam generator, and a steam supply line with a control valve connecting the circuit of the steam turbine installation, between a heat exchanger with a steam heater and a turbine with a steam-water pump-heater, while check valves are installed between the heat exchanger-heater, the steam generator and the steam-water pump-heater, and the heat exchanger-cooler of the engine cooling circuit is connected to the condenser of the steam turbine installation by an external heat supply system.
Введение в состав теплоэнергетической системы с газоохлаждаемым реактором, двигателя Стирлинга с электрогенератором на одном валу и расположенных в контуре паротурбинной установки теплообменника-подогревателя пара, пароводяного насоса-подогревателя, линии подачи пара с регулирующим клапаном, соединяющей участок контура, между теплообменником-подогревателем и турбиной, с пароводяным насосом-подогревателем, и электрогенератора на одном валу с турбиной, а также системы внешнего теплоснабжения, связывающей контур охлаждения двигателя с конденсатором паротурбинной установки, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности получения электроэнергии в электрогенераторах, связанных с двигателем Стирлинга и турбиной, использования пара для замены насоса питательной воды, предварительного подогрева конденсата пара перед парогенератором и возможности одновременного получения электроэнергии и тепла. Introduction to the composition of a heat power system with a gas-cooled reactor, a Stirling engine with an electric generator on one shaft and located in the circuit of a steam turbine installation of a heat exchanger-steam heater, a steam-water pump-heater, a steam supply line with a control valve connecting the circuit section between the heat exchanger-heater and the turbine, with a steam-water heating pump and an electric generator on the same shaft as the turbine, as well as an external heat supply system connecting the engine cooling circuit steam-turbine plant with a condenser, allows to obtain the new property of being able to produce electricity in power generators associated with the Stirling engine and the turbine, the use of steam for pump replacement feedwater preheating steam condensate to the steam generator and the possibility of simultaneously generating electricity and heat.
На чертеже изображена теплоэнергетическая система с газоохлаждаемым реактором. The drawing shows a heat power system with a gas-cooled reactor.
Теплоэнергетическая система включает в себя контур газообразного теплоносителя 1 с компрессором 2, подходящим через газоохлаждаемый реактор 3, а также через нагреватель 4 двигателя Стирлинга 5, теплообменник-подогреватель пара 6 и парогенератор 7. Кроме теплообменника-подогревателя 6 и парогенератора 7, в контур паротурбинной установки 8 входят также турбина 9 с электрогенератором 10 на одном валу, конденсатор 11, пароводяной насос-подогреватель 12, линия подачи пара 13 с регулирующим клапаном 14, связывающая участок между теплообменником-подогревателем пара 6 и турбиной 9, с пароводяным насосом-подогревателем 12. Между теплообменником-подогревателем 6, парогенератором 7 и пароводяным насосом-подогревателем 12 установлены обратные клапаны, соответственно 15, 16. Двигатель Стирлинга 5 содержит контур охлаждения 17, проходящий через холодильник 18, с насосом 19 и теплообменником-охладителем 20. Для снятия тепловых нагрузок предусмотрена система внешнего теплоснабжения 21, проходящая сначала через теплообменник-охладитель 20, а затем через конденсатор 11. На одном валу с двигателем Стирлинга 5 расположен электрогенератор 22. The heat power system includes a gaseous coolant circuit 1 with a compressor 2 suitable through a gas-cooled reactor 3, as well as through a heater 4 of the Stirling engine 5, a heat exchanger-steam heater 6, and a steam generator 7. In addition to the heat exchanger-heater 6 and the steam generator 7, into the circuit of a steam turbine installation 8 also includes a turbine 9 with an electric generator 10 on one shaft, a condenser 11, a steam-water heater pump 12, a steam supply line 13 with a control valve 14, connecting the section between the heat exchanger-heater steam evacuator 6 and turbine 9, with a steam-water heating pump 12. Between the heat exchanger-heater 6, steam generator 7 and the steam-water heating pump 12, check valves 15, 16 are installed respectively. The Stirling engine 5 contains a cooling circuit 17 passing through the refrigerator 18, with a pump 19 and a heat exchanger-cooler 20. To remove heat loads, an external heat supply system 21 is provided, passing first through the heat exchanger-cooler 20, and then through the condenser 11. On the same shaft with the Stirling engine 5 an electric generator 22 is located.
Теплоэнергетическая система с газоохлаждаемым реактором работает следующим образом. The heat power system with a gas-cooled reactor operates as follows.
Тепло, возникшее при делении ядер и генерируемое внутри реактора 3, отводится с помощью газообразного теплоносителя (гелия) и по контуру 1 передается сначала в нагреватель 4 двигателя Стирлинга 5. Полученную высокотемпературную теплоту двигатель Стирлинга 5 преобразует в механическую энергию, с помощью которой приводится в работу электрогенератор 22, с получением электрической энергии. Для охлаждения двигателя 5 предусмотрен контур охлаждения 17, по которому циркулирует охлаждающая жидкость с помощью насоса 19 через холодильник 18 и теплообменник-охладитель 20, тепловая нагрузка с которого снимается системой внешнего теплоснабжения 21. После выхода из нагревателя 4 горячий газообразный теплоноситель поступает в теплообменник-подогреватель 6, а затем в парогенератор 7, где происходит испарение конденсата. После этого охлажденный теплоноситель с помощью компрессора 2 вновь подается на охлаждение реактора 3. Пар из парогенератора 7 по контуру паротурбинной установки 8 сначала поступает в теплообменник-подогреватель 6, где перегревается с повышением давления, а затем в турбину 9, где, расширяясь, совершает полезную работу, преобразуемую в электрическую энергию с помощью электрогенератора 10, расположенного на одном валу с турбиной 9. Из турбины 9 пар поступает в конденсатор 11, где конденсируется, а затем конденсат поступает в пароводяной насос-подогреватель 12. Одновременно с конденсатом в пароводяной насос-подогреватель 12 поступает пар по линии 13 через регулирующий клапан 14. В пароводяном насосе-подогревателе 12 за счет особой конструкции и эффекта смешивания двухфазных парожидкостных сред происходит интенсивное перемешивание пара и воды с последующим получением подогретого конденсата с высокой температурой и давлением. За счет этого давления происходит подача подогретого конденсата в парогенератор 7. Для регулирования направления движения пара между теплообменником-подогревателем 6, парогенератором 7 и пароводяным насосом-подогревателем 12 устанавливаются обратные клапаны 15 и 16. Теплоноситель системы внешнего теплоснабжения 21 сначала поступает в теплообменник-охладитель 20 для охлаждения двигателя Стирлинга, а затем в конденсатор 11, где за счет теплообмена конденсируются пары после выхода из турбины 9. The heat generated during fission of the nuclei and generated inside the reactor 3 is removed using gaseous heat carrier (helium) and is first transferred to the heater 4 of the Stirling engine 5 through the circuit 1. The Stirling 5 engine converts the obtained high-temperature heat to mechanical energy, with the help of which it is put into operation an electric generator 22 to produce electrical energy. To cool the engine 5, a cooling circuit 17 is provided, through which the coolant circulates through the pump 19 through the refrigerator 18 and the heat exchanger-cooler 20, the heat load of which is removed by the external heat supply system 21. After leaving the heater 4, the hot gaseous heat carrier enters the heat exchanger-heater 6, and then to the steam generator 7, where the condensate evaporates. After that, the cooled coolant using the compressor 2 is again fed to the cooling of the reactor 3. Steam from the steam generator 7 along the circuit of the steam turbine installation 8 first enters the heat exchanger-heater 6, where it overheats with increasing pressure, and then into the turbine 9, where, expanding, it makes useful work that is converted into electrical energy using an electric generator 10 located on the same shaft with the turbine 9. From the turbine 9, the steam enters the condenser 11, where it condenses, and then the condensate enters the steam-water pump heater 12. Simultaneously with the condensate, steam is supplied to the steam-water heater pump 12 through line 13 through the control valve 14. In the steam-water heater pump 12, due to the special design and the effect of mixing two-phase vapor-liquid media, intensive mixing of steam and water takes place, followed by obtaining heated condensate with high temperature and pressure. Due to this pressure, the heated condensate is supplied to the steam generator 7. To control the direction of steam movement between the heat exchanger-heater 6, the steam generator 7 and the steam-water pump-heater 12, check valves 15 and 16 are installed. The heat carrier of the external heat supply system 21 first enters the heat exchanger-cooler 20 to cool the Stirling engine, and then to the condenser 11, where the vapors are condensed due to heat transfer after exiting the turbine 9.
Источники информации
1. Патент РФ N 2115831, Бюл. N 20 от 20.07.98.Sources of information
1. RF patent N 2115831, bull. N 20 from 07/20/98.
2. "Энергетика Петербурга" //газета//, N 5 (11), от 25.05.99. 2. "Energy of St. Petersburg" // newspaper //, N 5 (11), from 25.05.99.
3. Г. Ридер, Ч. Хупер. Двигатели Стирлинга. - М.: Мир, 1986, стр. 55. 3. G. Reader, C. Hooper. Stirling engines. - M.: Mir, 1986, p. 55.
4. Дж. Боуэн, Е. Мейстерс. Управление ядерными реакторами. - М.: Госатомиздат, 1961, стр. 11 - прототип. 4. J. Bowen, E. Masters. Management of nuclear reactors. - M .: Gosatomizdat, 1961, p. 11 - prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99122641/06A RU2174609C2 (en) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | Thermal power system with gas-cooled reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99122641/06A RU2174609C2 (en) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | Thermal power system with gas-cooled reactor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99122641A RU99122641A (en) | 2001-08-10 |
RU2174609C2 true RU2174609C2 (en) | 2001-10-10 |
Family
ID=20226302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99122641/06A RU2174609C2 (en) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | Thermal power system with gas-cooled reactor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2174609C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103050159A (en) * | 2012-12-18 | 2013-04-17 | 成都宇能通能源开发有限公司 | Emergent cooling system of nuclear power station based on heat accumulating type Stirling engine |
CN103818978A (en) * | 2014-03-03 | 2014-05-28 | 孔令斌 | High-temperature gas cooled reactor nuclear electric power generation and sea water desalination device |
CN110648771A (en) * | 2019-10-09 | 2020-01-03 | 合肥本构智能科技有限公司 | Nuclear power reactor cavity passive circulating cooling system based on Stirling engine |
-
1999
- 1999-10-26 RU RU99122641/06A patent/RU2174609C2/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
БЕДЕНИНГ Д. Газоохлаждаемые высокотемпературные реакторы. - М.: Атомиздат, 1975, с. 49 и 50, рис. 3.1. * |
КРУГЛОВ М.Г. Двигатели Стирлинга. - М.: Машиностроение, 1988, с. 143. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103050159A (en) * | 2012-12-18 | 2013-04-17 | 成都宇能通能源开发有限公司 | Emergent cooling system of nuclear power station based on heat accumulating type Stirling engine |
CN103818978A (en) * | 2014-03-03 | 2014-05-28 | 孔令斌 | High-temperature gas cooled reactor nuclear electric power generation and sea water desalination device |
CN103818978B (en) * | 2014-03-03 | 2015-04-08 | 孔令斌 | High-temperature gas cooled reactor nuclear electric power generation and sea water desalination device |
CN110648771A (en) * | 2019-10-09 | 2020-01-03 | 合肥本构智能科技有限公司 | Nuclear power reactor cavity passive circulating cooling system based on Stirling engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3681434B2 (en) | Cogeneration system and combined cycle power generation system | |
AU2010326107B2 (en) | Utilizing steam and/or hot water generated using solar energy | |
US5613356A (en) | Method of cooling thermally loaded components of a gas turbine group | |
US4702081A (en) | Combined steam and gas turbine plant | |
CN110234846A (en) | Heat circulating equipment | |
RU2583478C2 (en) | Recovery plant | |
RU2174609C2 (en) | Thermal power system with gas-cooled reactor | |
KR20140032298A (en) | Binary type electric power generation system | |
KR20170138267A (en) | System for recycling wasted heat of vessel | |
RU2160839C1 (en) | Power plant with gas-cooled reactor | |
RU2164615C1 (en) | Thermal power plant | |
RU97122121A (en) | METHOD FOR OPERATION OF STEAM POWER ENGINEERING INSTALLATION AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION | |
CN208688023U (en) | A kind of afterheat utilizing system of biomass water-cooled grate cooling water | |
RU2162532C1 (en) | Off-line stirling-engine heat-and-power cogeneration plant | |
RU2164613C1 (en) | Combination heat power plant on stirling engine base | |
RU2759583C1 (en) | Thermal power station and method for operation thereof | |
RU2163684C1 (en) | Off-line heat-and-power cogeneration plant | |
RU2163670C1 (en) | Steam-and-water power and heat generating plant | |
RU2196243C2 (en) | Combination stirling engine plant for simultaneous generation of power and heat | |
RU2162533C1 (en) | Off-line heat-and-power cogeneration plant | |
RU2165055C1 (en) | Water vapor power refrigerating plant | |
JPH04124411A (en) | Steam turbine combine generator equipment | |
JPH0491325A (en) | High temperature gas furnace type heat-electricity compound generating system | |
RU2162534C1 (en) | Off-line cogeneration power plant | |
JP2000199685A (en) | Gas waste heat recovery system |