[發明專利]核燃料和化石燃料聯合發電的方法和系統

無效

• 申請號: 201110055643.2
• 申請日: 2011-03-08
• 公開（公告）號: CN102174904A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 敖建軍;沃開宇;屈武第
• 申請（專利權）人: 上海寧松熱能環境工程有限公司
• 主分類號: F01K11/02
• 分類號: F01K11/02;F01D15/10;G21D5/16;G21D5/00;F22G1/02
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅

技術領域

本發明涉及發電技術，更具體地，本發明涉及一種采用核燃料和化石燃料聯合發電的發電方法和系統。

技術背景

核電站是將核能轉換為熱能，用以產生供汽輪機用的蒸汽，汽輪機再帶動發電機，構成了產生商用電力的電廠。

由于安全性、經濟性等方面原因，目前許多運行或在建的核電站，例如壓水堆、沸水堆和重水堆等核電站，均采用飽和蒸汽或例如過熱度20℃左右的微過熱蒸汽發電，即核燃料在核反應堆中進行核裂變反應，產生大量熱量，利用慢化劑和冷卻劑發生飽和蒸汽或微過熱蒸汽，然后用該蒸汽驅動汽輪機-發電機發電。圖1示出現有技術壓水堆核電站的原理圖，其中，101為壓水反應堆；102為穩壓器；103為蒸汽發生器；104為反應堆冷卻劑泵；105為汽水分離和再熱器；106為凝汽器；107為低壓加熱器；108為給水泵；109為高壓加熱器；110為汽輪發電機組。

采用飽和蒸汽或微過熱蒸汽發電具有蒸汽焓降小，發電效率低，汽輪機體積大，汽輪機造價高等缺點，采用飽和蒸汽或微過熱蒸汽發電限制了核電站發電效率和經濟效益的提高。

針對上述問題，有必要對采用飽和蒸汽或微過熱蒸汽驅動汽輪機發電組進行發電的現有核電站發電技術進行改進，以提高核電站的發電效率和經濟效益。

發明內容

本發明通過提供一種利用核燃料和化石燃料聯合發電的方法和系統克服了現有技術中的不足。

本發明提供一種核燃料和化石燃料聯合發電的方法，該方法包括以下步驟，

利用核燃料在反應堆內裂變放出的熱量加熱水得到飽和蒸汽或微過熱蒸汽；

通過燃燒化石燃料將所述飽和蒸汽或微過熱蒸汽加熱為過熱蒸汽；和

利用所述過熱蒸汽驅動汽輪發電機組發電。

本發明進一步提供一種核燃料和化石燃料聯合發電的系統，該系統包括，

核供汽系統，用于利用核燃料在反應堆中裂變放出的熱量加熱水得到飽和蒸汽或微過熱蒸汽，

蒸汽過熱裝置，包括至少一個蒸汽過熱爐，用于通過燃燒化石燃料將所述飽和蒸汽或微過熱蒸汽加熱為過熱蒸汽，和

汽輪發電機組，用于利用所述過熱蒸汽進行發電。

優選地，所述至少一個蒸汽過熱爐中的一個或多個在將來自核供汽系統的飽和蒸汽或微過熱蒸汽加熱為過熱蒸汽的同時自產飽和蒸汽或過熱蒸汽。

優選地，所述蒸汽過熱裝置包括多個串聯配置的蒸汽過熱爐。

優選地，所述蒸汽過熱裝置包括多個并聯配置的蒸汽過熱爐。

優選地，所述蒸汽過熱裝置包括多個串并聯組合配置的蒸汽過熱爐。

優選地，所述反應堆是壓水反應堆、沸水反應堆或重水反應堆。

優選地，所述化石燃料是固體化石燃料、液體化石燃料和氣體化石燃料中的一種或多種。

優選地，所述化石燃料是燃煤、燃油和燃氣中的一種或多種。

優選地，所述微過熱蒸汽的過熱度小于50度。

優選地，所述微過熱蒸汽的過熱度小于30度。

優選地，所述過熱蒸汽的過熱度大于80度。

優選地，所述過熱蒸汽的過熱度大于100度。

優選地，所述過熱蒸汽的過熱度大于130度。

根據本發明的核燃料和化石燃料聯合發電系統和方法，將燃燒化石燃料的蒸汽過熱裝置組合在核燃料發電系統中，通過對核供汽系統輸出的飽和蒸汽或微過熱蒸汽進行加熱，提供具有一定過熱度的過熱蒸汽。采用過熱蒸汽發電具有熱效率高而且汽輪機體積小，結構簡單，造價低等優點。根據本發明的聯合發電系統比現有利用飽和蒸汽或微過熱蒸汽發電的核電站可以獲得更高的能量利用率和經濟效益，降低發電成本。

本發明的核燃料和化石燃料聯合發電方法既可以應用于新建核電站中，也可應用于對現有核電站的技術改造中。通過在現有核電站中核供汽系統的蒸汽出口增設過熱蒸汽爐，通過燃燒化石燃料在蒸汽過熱爐中將核供汽系統產生的飽和蒸汽或微過熱蒸汽加熱為過熱蒸汽，并根據過熱蒸汽爐輸出的過熱蒸汽的壓力、溫度和過熱蒸汽量選擇并更換汽輪機發電機組，可顯著提高現有核電站的發電效率和經濟效益。同樣地，本發明的聯合發電系統和方法還可適用于其它海水淡化和熱電聯產的核電站中。

附圖說明

下面將參照附圖并結合本發明的優選實施例具體說明本發明的特征和優點，其中：

圖1示意性示出現有技術壓水堆核電站的工作原理圖。

圖2示意性示出根據本發明的核燃料和化石燃料聯合發電方法的流程圖。

圖3示意性示出根據本發明實施例1的壓水堆核燃料和化石燃料聯合發電系統的工作原理圖。

圖4示意性示出根據本發明實施例2的壓水堆核燃料和化石燃料聯合發電系統的工作原理圖。