[發(fā)明專利]一種核能蒸汽-布雷頓聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811456987.2
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109356679B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張大林;李林峰;田文喜;秋穗正;蘇光輝
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F01K23/10
• 分類號: F01K23/10;F01K17/02;F01K13/00;F01D15/10
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種核能蒸汽-布雷頓聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，由核反應(yīng)堆子系統(tǒng)、空氣布雷頓循環(huán)子系統(tǒng)、燃氣子系統(tǒng)和余熱蒸汽循環(huán)子系統(tǒng)組成；其特征在于：

所述的核反應(yīng)堆子系統(tǒng)(1)包括至少一個反應(yīng)堆堆芯和反應(yīng)堆壓力容器，以及初級空氣換熱器(2)和次級空氣換熱器(3)；反應(yīng)堆冷卻劑出口(1.1)分別與初級空氣換熱器一次側(cè)入口(2.1)和次級空氣換熱器一次側(cè)入口(3.1)相連，冷卻劑在空氣換熱器中釋放熱量對空氣進行加熱和再熱；初級空氣換熱器一次側(cè)出口(2.2)和次級空氣換熱器一次側(cè)出口(3.2)與反應(yīng)堆冷卻劑入口(1.2)相連，經(jīng)過釋熱的冷卻劑回到反應(yīng)堆再次被加熱，形成循環(huán)；

所述的空氣布雷頓循環(huán)子系統(tǒng)包括布雷頓循環(huán)壓氣機(7)、高壓透平(8)、低壓透平(9)、初級空氣換熱器(2)、次級空氣換熱器(3)、排氣閥(11)及發(fā)電機組(10)；布雷頓循環(huán)壓氣機出口(7.2)與初級空氣換熱器空氣側(cè)入口(2.3)相連，布雷頓循環(huán)過濾空氣(7.1)進入布雷頓循環(huán)壓氣機(7)，經(jīng)過加壓進入初級空氣換熱器(2)，在初級空氣換熱器(2)中，高壓空氣與來自核反應(yīng)堆子系統(tǒng)出口的高溫冷卻劑換熱獲得能量，溫度上升；初級空氣換熱器空氣側(cè)出口(2.4)與高壓透平入口(8.1)相連，高溫空氣進入高壓透平(8)，經(jīng)過膨脹推動汽輪機做功；高壓透平出口(8.2)與次級空氣換熱器空氣側(cè)入口(3.3)相連，經(jīng)過做功的空氣進入次級空氣換熱器(3)再熱；次級空氣換熱器空氣側(cè)出口(3.4)與低壓透平入口(9.1)相連，再熱空氣進入低壓透平(9)膨脹做功；高壓透平(8)和低壓透平(9)與布雷頓循環(huán)壓氣機(7)之間傳動連接，同時與發(fā)電機組(10)傳動連接；次級空氣換熱器空氣側(cè)出口(3.4)同時設(shè)置了排氣閥(11)，在功率需要降低時將多余再熱空氣直接排入余熱蒸汽循環(huán)子系統(tǒng)；

所述的燃氣子系統(tǒng)包括燃氣子系統(tǒng)壓氣機(4)、燃燒室(5)以及燃燒室出口與低壓透平(9)之間的控制閥門(6)；燃氣子系統(tǒng)壓氣機出口(4.2)與燃燒室入口相連，燃氣子系統(tǒng)過濾空氣(4.1)進入燃氣子系統(tǒng)壓氣機(4)，經(jīng)過加壓進入燃燒室(5)，同時與進入燃燒室(5)的燃料(5.1)混合燃燒，生成高溫燃氣；燃燒室出口(5.2)與空氣布雷頓循環(huán)子系統(tǒng)的低壓透平入口(9.1)通過控制閥門(6)連接，控制閥門(6)使燃氣靈活接入空氣布雷頓循環(huán)；

所述的余熱蒸汽循環(huán)子系統(tǒng)包括余熱蒸汽發(fā)生器(12)、蒸汽利用裝置(13)和冷卻塔(14)；余熱蒸汽發(fā)生器入口(12.1)接入來自空氣布雷頓循環(huán)子系統(tǒng)排放的高溫氣體，包括低壓透平出口(9.2)的低壓空氣或燃氣和次級空氣換熱器空氣側(cè)出口(3.4)排出的再熱空氣，這些高溫氣體將余熱蒸汽發(fā)生器(12)管道內(nèi)的水加熱至飽和或過熱蒸汽(12.4)，然后進入冷卻塔(14)排入大氣；產(chǎn)生的飽和或過熱蒸汽進入蒸汽利用裝置(13)，然后冷凝為單相水回到余熱蒸汽發(fā)生器內(nèi)部管道(12.3)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核能蒸汽-布雷頓聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：根據(jù)反應(yīng)堆堆型的特點，所述核反應(yīng)堆子系統(tǒng)(1)還包括一次或二次能量傳遞裝置即中間換熱器及次級回路。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核能蒸汽-布雷頓聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：根據(jù)主系統(tǒng)的設(shè)計需要，蒸汽利用裝置為發(fā)電裝置或供熱裝置。