[發明專利]一種高溫氣冷堆發電的系統和方法

在審

• 申請號: 202011177258.0
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112160809A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 馬曉瓏;張瑞祥;姚堯;劉俊峰;李康;韓傳高;董雷;張衛軍;王理博;衛大為;賀錫鵬;余儼;常重喜;葉林;彭偉超;徐校飛
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F01K25/00
• 分類號: F01K25/00;F01K27/00;F01D15/10;F01D15/08;F04B35/04;F04B35/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種高溫氣冷堆發電的系統和方法，該系統包括高溫氣體供應模塊、透平機、壓縮機、發電機、電動機和離合器；該方法包括：在高溫氣冷堆發電的系統啟動初期，電動機通過離合器帶動壓縮機和透平機，驅動系統內的氣體循環；隨著高溫氣冷堆臨界及功率的提升，高溫氣體供應模塊出口氣體溫度提高，高溫氣體供應模塊出口氣體在透平機做功，當透平機做功大于電動機的功率后，離合器脫開，電動機停止；高溫氣體供應模塊出口氣體在透平機內做功后，溫度、壓力降低，通過壓縮機將氣體壓力提高，使系統內的循環可以持續進行。本發明中高溫氦氣在氦透平中做工后，不需要外界冷源冷卻，沒有熱量損失，因此效率會遠遠高于蒸汽輪機發電機組。

技術領域

本發明屬于核電技術領域，具體涉及一種高溫氣冷堆發電的系統和方法。

背景技術

目前高溫氣冷堆示范電站利用直流蒸發器將反應堆產生的熱量加熱水，產生蒸汽，推動汽輪機發電的。

該系統結構復雜，特別是直流蒸發器制造、運行困難。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供了一種高溫氣冷堆發電的系統和方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案來實現的：

一種高溫氣冷堆發電的系統，包括高溫氣體供應模塊、透平機、壓縮機、發電機、電動機和離合器；其中，高溫氣體供應模塊的出口接在透平機的入口，透平機的出口接在壓縮機的入口，壓縮機的出口接在高溫氣體供應模塊的入口；

透平機的一端和壓縮機的一端同軸設置，電動機通過離合器與壓縮機的另一端同軸設置，發電機與透平機的另一端同軸設置。

本發明進一步的改進在于，高溫氣體供應模塊是高溫氣冷堆的壓力容器。

本發明進一步的改進在于，高溫氣體供應模塊是高溫氣冷堆壓力容器對外換熱的中間換熱器。

本發明進一步的改進在于，高溫氣體供應模塊進口處的氦氣溫度為250℃，壓力為7.5MPa。

本發明進一步的改進在于，高溫氣體供應模塊出口處的氦氣溫度為750℃，壓力為7.0MPa。

一種高溫氣冷堆發電的方法，該方法基于所述的一種高溫氣冷堆發電的系統，包括以下步驟：

在高溫氣冷堆發電的系統啟動初期，電動機通過離合器帶動壓縮機和透平機，驅動系統內的氣體循環；

隨著高溫氣冷堆臨界及功率的提升，高溫氣體供應模塊出口氣體溫度提高，高溫氣體供應模塊出口氣體在透平機做功，當透平機做功大于電動機的功率后，離合器脫開，電動機停止；

高溫氣體供應模塊出口氣體在透平機內做功后，溫度、壓力降低，通過壓縮機將氣體壓力提高，使系統內的循環可以持續進行。

本發明進一步的改進在于，通過控制高溫氣冷堆功率提升的速度，進而控制高溫氣體供應模塊出口的溫度，控制透平機轉速，當透平機轉速穩定到3000rpm以后，發電機發電并網。

本發明進一步的改進在于，提高反應堆功率，發電機發電負荷增加，降低反應堆功率，發電機發電負荷減小，發電負荷根據需要增加或減少。

本發明進一步的改進在于，當因任何原因，發電系統需要停止時，電動機啟動，為系統提供動力，滿足機組停機的需要。

與現有技術相比，本發明至少具有如下有益的技術效果：

本發明提供的一種高溫氣冷堆發電的系統和方法，該系統與目前通常使用的系統比起來有以下幾方面明顯的優點：

(1)充分發揮了高溫氣冷堆“高溫”的優勢。

本發明利用高溫氣冷堆產生的高溫氦氣，直接沖轉氦透平機，充分發揮高溫氣冷堆“高溫”的優勢。