[發(fā)明專利]高溫氣冷堆氦氣透平發(fā)電系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811554116.4
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109630212A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張智博;馬正軍;張曉云;李貝貝;趙煜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七0三研究所
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;G21D5/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 宋詩非

高溫氣冷堆氦氣透平發(fā)電系統(tǒng)，涉及透平發(fā)電技術(shù)，為了解決現(xiàn)有壓水堆發(fā)電的核電站熱功轉(zhuǎn)換效率低以及葉片水侵蝕問題。本發(fā)明的氦氣經(jīng)高溫氦氣入流管進入透平，膨脹做功后，進入回?zé)崞鳎诨責(zé)崞髦袚Q熱后，依次經(jīng)回?zé)崞鞯蛪簜?cè)出口及預(yù)冷器入流聯(lián)箱進入預(yù)冷器；在預(yù)冷器中進一步換熱后，經(jīng)過預(yù)冷器出流孔進入低壓壓氣機入口，在經(jīng)低壓壓氣機的壓縮作用后，經(jīng)過間冷器入流聯(lián)箱進入間冷器，在間冷器中進行換熱，進入高壓壓氣機入口，在經(jīng)高壓壓氣機的壓縮作用后，再次進入回?zé)崞鳎诟邷貧饫涠阎斜辉俅渭訜釣楦邷睾夂蠓祷兀瓿裳h(huán)；兩組電磁軸承用于支撐高溫氣冷堆氦氣透平發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子。有益效果為換熱效率高，對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕性小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及透平發(fā)電技術(shù)。

背景技術(shù)

目前，全世界已經(jīng)投入運行的核電站基本都是采用Rankine蒸汽循環(huán)的壓水堆，該型核反應(yīng)堆只能提供320℃左右的飽和蒸汽，無法進一步提高溫度從而提高循環(huán)效率，因此現(xiàn)有核電站的熱功轉(zhuǎn)換效率僅32％左右。另外，采用壓水堆發(fā)電的核電站，由于汽輪機初溫較低，帶來的葉片水侵蝕問題也難以得到解決，壓水堆蒸汽發(fā)生器的支管溫度過高時，會加速產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋，從而縮短蒸汽發(fā)生器的使用壽命，使運行維修費用大幅攀升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有壓水堆發(fā)電的核電站熱功轉(zhuǎn)換效率低以及葉片水侵蝕問題，提出了一種高溫氣冷堆氦氣透平發(fā)電系統(tǒng)。

本發(fā)明所述的高溫氣冷堆氦氣透平發(fā)電系統(tǒng)包括透平、高壓壓氣機、低壓壓氣機、回?zé)崞鳌㈤g冷器、預(yù)冷器、高溫氦氣入流管、兩組電磁軸承、預(yù)冷器入流聯(lián)箱、間冷器入流聯(lián)箱和間冷器出口管；

所述回?zé)崞鞯牡蛪簜?cè)設(shè)有低壓側(cè)入口，其高壓側(cè)設(shè)有回?zé)崞鞲邏簜?cè)入口和回?zé)崞鞯蛪簜?cè)出口；

所述預(yù)冷器側(cè)壁上設(shè)有預(yù)冷器出流孔；

來自高溫氣冷堆的氦氣經(jīng)高溫氦氣入流管進入透平，在透平中膨脹做功后，經(jīng)回?zé)崞鞯蛪簜?cè)入口進入回?zé)崞鞯蛪簜?cè)，在回?zé)崞髦袚Q熱后，加熱高壓側(cè)低溫氦氣，依次經(jīng)回?zé)崞鞯蛪簜?cè)出口及預(yù)冷器入流聯(lián)箱進入預(yù)冷器；在預(yù)冷器中同其內(nèi)部的冷卻水進一步換熱后，低溫氦氣經(jīng)過預(yù)冷器出流孔進入低壓壓氣機入口，在經(jīng)低壓壓氣機的壓縮作用后，氦氣經(jīng)過間冷器入流聯(lián)箱進入間冷器，在間冷器中同其內(nèi)部的冷卻水進行換熱，經(jīng)間冷器出口管進入高壓壓氣機入口，在經(jīng)高壓壓氣機的壓縮作用后，氦氣經(jīng)過回?zé)崞鞲邏簜?cè)入口進入回?zé)崞鞲邏簜?cè)，在回?zé)崞鞲邏簜?cè)中被加熱為高溫氦氣流回高溫氣冷堆，在高溫氣冷堆中被再次加熱為高溫氦氣后返回發(fā)電系統(tǒng)，完成循環(huán)；

所述兩組電磁軸承分別用于支撐高溫氣冷堆氦氣透平發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子。

本發(fā)明的工作過程為：利用高溫氣冷堆產(chǎn)生的高溫氦氣直接推動透平做功進行高效率發(fā)電；高壓氦氣經(jīng)反應(yīng)堆堆芯被加熱，然后直接進入透平膨脹做功，透平帶動發(fā)電機發(fā)電的同時也帶動壓氣機壓縮氦氣；透平尾氣仍具有較高溫度，經(jīng)過回?zé)崞鞯蛪簜?cè)將熱量傳輸給高壓壓氣機后的高壓氦氣，然后進入預(yù)冷器降至低溫進入低壓壓氣機；低溫低壓氦氣經(jīng)過帶有間冷器的壓氣機組后被壓縮成高壓氦氣；高壓氦氣經(jīng)過回?zé)崞鞲邏簜?cè)后被加熱至接近透平的排氣溫度，然后再進入反應(yīng)堆堆芯重復(fù)被加熱過程。

本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)緊湊，都安裝在一回路壓力邊界內(nèi)；循環(huán)效率更高，采用間冷和回?zé)嵝问剑液獬鯗剌^高(約800℃～900℃),因此熱功轉(zhuǎn)換效率可達40％～45％，相比現(xiàn)有技術(shù)大幅提高；使用不含氧的惰性氣體氦氣代替空氣，對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕性很小；低負荷效率高，負荷調(diào)節(jié)采用改變循環(huán)工質(zhì)裝載量的方法，僅改變質(zhì)量流量，不改變流速、轉(zhuǎn)速和溫度，低負荷工況與設(shè)計額定工況流動相似，因此低負荷時循環(huán)熱效率基本與額定工況一致。

附圖說明

圖1為具體實施方式一所述的高溫氣冷堆氦氣透平發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式