[實用新型]基于深度余熱利用的核能耦合燃氣輪機發電的系統

有效

• 申請號: 201821647039.2
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN209115164U
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 祁金勝;劉義達;楊俊波;王龍林
• 申請（專利權）人: 山東電力工程咨詢院有限公司
• 主分類號: F01K23/10
• 分類號: F01K23/10;F22G1/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本實用新型公開了一種基于深度余熱利用的核能耦合燃氣輪機發電的系統，包括核島、耦合用汽輪機、高壓加熱器、補燃型余熱鍋爐、非補燃型余熱鍋爐、蒸汽蓄熱器和除氧器，除氧器中被除氧的水送至高壓加熱器被高壓抽汽加熱，且高壓抽汽加熱后的給水分成兩路，一路進入核島，在核島中受熱蒸發成為飽和蒸汽或濕蒸汽；另一路進入非補燃型余熱鍋爐，在非補燃型余熱鍋爐內受熱產生飽和蒸汽或濕蒸汽，兩路飽和蒸汽或濕蒸汽在蒸汽蓄熱器中匯合、均勻蒸汽參數后進入補燃型余熱鍋爐的過熱器加熱成為過熱蒸汽，過熱蒸汽進入耦合用汽輪機做功，耦合用汽輪機的排汽與補燃型余熱鍋爐的再熱器相連接，同時耦合用汽輪機帶動發電機發電。

技術領域

本實用新型涉及能源技術領域，特別涉及一種基于深度余熱利用的核能耦合燃氣輪機發電的系統。

背景技術

壓水堆是現代商用核電的主流技術。常規壓水堆一般為兩回路系統，其中二回路系統的蒸汽帶動汽輪機發電。由于反應堆載熱劑溫度的限制(壓水堆平均出口溫度一般低于330℃)，只能生產壓力較低的(5.0～8.0MPa)飽和蒸汽或微過熱(過熱度為20～30℃)蒸汽，全機理想比焓降很小，蒸汽濕度又高，為了增大單機功率，其蒸汽流量必然很大。目前商用核電廠二回路系統的參數一般為壓力約6～8MPa，溫度約230℃～290℃左右，發電效率約34％。根據朗肯循環可知，二回路所能產生的蒸汽參數較低限制了壓水堆電站發電效率的提高。

核電廠大多數都使用飽和蒸汽，核電汽輪機2/3的作功是在低壓缸中完成，但核電汽輪機低壓缸的排汽濕度較大，一般高達12％～14％，容易造成葉片侵蝕、腐蝕，因此一般采用半速汽輪機，而且在高壓缸后需要加專門的汽水分離再熱器進行除濕、再熱。而火電廠普遍采用過熱蒸汽，過熱度高，普遍采用全速汽輪機。半速汽輪機轉子直徑達、重量重，一般來講，半速汽輪機的材料消耗量要比全速汽輪機超過2倍，對于整臺機組來說，半速汽輪機的重量約為全速機組的1.2～2.4倍。相應的汽輪機基礎的支承負荷也加大，土建投資加大；半速汽輪機在運輸、起吊、安裝等方面的投資也比全速汽輪機高。設備造價和安裝土建費，半速機比全速機高20％～30％(對整個常規島相當于高7％左右)。

現有技術中，美國專利US005457721A采用燃氣輪機的余熱鍋爐產生的高壓蒸汽去加熱核島的蒸汽發生器產生的蒸汽，并在高壓缸中做功，采用燃氣輪機的余熱鍋爐產生的低壓蒸汽去加熱核島的汽水分離器出口的蒸汽，并在低壓缸中做功，由于通過耦合提升了蒸汽參數，進而提高了核電的發電效率；美國專利US6244033B1采用補燃型的余熱鍋爐直接加熱核島出口的蒸汽，被加熱的蒸汽進入汽輪機做功，同樣是由于通過耦合提升了蒸汽參數，進而提高了核電的發電效率。然而，核島出口以及高壓缸出口的蒸汽在230℃～290℃左右，考慮到換熱端差，所以加熱蒸汽用的煙氣的出口溫度在300℃以上，該煙氣仍具有較高的熱量，直接加熱給水或者直接排放至大氣均會造成熱量的浪費。而且天然氣調壓站后溫度會下降，為了防止產生天然氣凝固堵塞管路，需要在減壓前進行加熱，常規燃氣輪機發電設置天然氣爐產生蒸汽對天然氣加熱，由于天然氣價格較貴，故成本較高。

實用新型內容

本實用新型為了解決上述問題，提出了一種基于深度余熱利用的核能耦合燃氣輪機發電的系統，本實用新型既可以解決核能所產生的蒸汽品位低和發電效率低的問題，又可以解決耦合用燃氣輪機余熱得不到充分利用的問題，還可以降低耦合系統天然氣調壓加熱系統的運行成本。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種基于深度余熱利用的核能耦合燃氣輪機發電的系統，包括核島、耦合用汽輪機、高壓加熱器、燃氣輪機、補燃型余熱鍋爐、非補燃型余熱鍋爐、蒸汽蓄熱器和除氧器，其中：