[發明專利]一種核能和塔式太陽能光熱聯合發電系統及發電方法

在審

• 申請號: 201810715002.7
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108678915A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 張智博;趙曉輝
• 申請（專利權）人: 中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01K13/00;F01K3/18;F01D15/10;G21D9/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

一種核能和塔式太陽能光熱聯合發電系統及發電方法，系統包括核能加熱回路、太陽能加熱回路及發電回路，發電回路包括連接發電機的汽輪機，汽輪機的蒸汽入口經過熱器連接蒸汽發生器，汽輪機的蒸汽出口經凝汽器以及給水循環泵通入蒸汽發生器；核能加熱回路連接在蒸汽發生器上進行換熱，核能加熱回路中設有主泵、核反應堆以及穩壓器；太陽能加熱回路連接在過熱器上進行換熱，太陽能加熱回路中設有低溫熔鹽罐、吸熱器以及高溫熔鹽罐，與吸熱器相配合的設置有定日鏡場。本發明核能加熱回路將蒸汽發生器中的冷卻水加熱為飽和蒸汽送入過熱器，太陽能加熱回路再將過熱器中的飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽，能夠降低熔鹽凝固的風險，減少廠用電量，提高發電效率。

技術領域

本發明屬于發電領域，具體涉及一種核能和塔式太陽能光熱聯合發電系統及發電方法。

背景技術

核電廠是利用核裂變或核聚變反應所釋放能量產生電能的發電廠，包括利用核裂變生產蒸汽的核島以及利用蒸汽發電的常規島。目前核電站的核島一般配備的是自然循環蒸汽發生器，只能產生飽和蒸汽，此外，出于反應堆的安全運行考慮，核島冷卻劑不允許沸騰(即<320℃)，因此，核電站通常是將回路產生8Mpa左右(約290℃)的飽和蒸汽通入汽輪機做功，蒸汽參數低導致發電效率不高。以二元熔鹽作為傳儲熱介質的塔式太陽能光熱發電，是一種主流的太陽能熱發電技術，具有光熱效率高、發電功率穩定輸出的優點，但是由于熔鹽的熔點較高，為了避免熔鹽在換熱系統中凝固，一般設置二元熔鹽的安全溫度不低于290℃。但在熔鹽和水換熱時，由于給水溫度不高，為了降低熔鹽的凝固風險，需要配置足夠的電伴熱作為輔助，在低負荷運行時經常需要開啟電伴熱維持熔鹽處于安全溫度，導致防凝耗電嚴重，影響太陽能光熱電站的經濟性。因此，如何優化系統設計，發揮新能源之間利用多能互補的優勢、提高發電效率、提高電站經濟性，是亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術中的問題，提供一種核能和塔式太陽能光熱聯合發電系統及發電方法，能夠降低熔鹽凝固的風險，減少廠用電量，有效提高發電效率及經濟性。

為了實現上述目的，本發明核能和塔式太陽能光熱聯合發電系統，包括核能加熱回路、太陽能加熱回路及發電回路，所述的發電回路包括連接發電機的汽輪機，汽輪機的蒸汽入口經過熱器連接蒸汽發生器，汽輪機的蒸汽出口經凝汽器以及給水循環泵通入蒸汽發生器；所述的核能加熱回路連接在蒸汽發生器上進行換熱，核能加熱回路中設有主泵、核反應堆以及穩壓器；所述的太陽能加熱回路連接在過熱器上進行換熱，太陽能加熱回路中設有低溫熔鹽罐、吸熱器以及高溫熔鹽罐，與吸熱器相配合的設置有定日鏡場；所述的核能加熱回路將蒸汽發生器中的冷卻水加熱為飽和蒸汽送入過熱器，太陽能加熱回路再將過熱器中的飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽，過熱蒸汽推動汽輪機做功，帶動發電機發電。

所述的核反應堆為壓水堆。

蒸汽發生器采用帶汽水分離器的飽和蒸汽發生器或者立式直管強迫循環型蒸汽發生器。

所述的過熱器采用管殼式換熱器或板式換熱器。

所述高溫熔鹽罐與低溫熔鹽罐的頂部分別設有均采用液下泵的高溫熔鹽泵和低溫熔鹽泵。

所述吸熱器布置在吸熱塔頂部，用于接收定日鏡場反射的太陽能，并將熔鹽加熱。

所述的定日鏡場由若干面定日鏡組成，定日鏡環繞吸熱塔布置，將太陽能反射至吸熱器。

本發明核能和塔式太陽能光熱聯合發電系統的發電方法，包括以下步驟：

1)主泵將低溫循環介質送入核反應堆，低溫循環介質吸熱變為高溫循環介質進入蒸汽發生器，穩壓器補償核能加熱回路因溫度變化引起的容積變化，高溫循環介質在蒸汽發生器中將冷卻水加熱為飽和蒸汽，換熱后的低溫循環介質返回核反應堆；