用于由鈉冷卻快中子反應(yīng)堆產(chǎn)生的蒸汽的能量轉(zhuǎn)化循環(huán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于由鈉冷卻快中子反應(yīng)堆產(chǎn)生的蒸汽的能量轉(zhuǎn)化循環(huán)，所述循環(huán)具有：第一階段，其中，來自與反應(yīng)堆(1)相連的蒸汽發(fā)生器(2)的蒸汽進(jìn)行第一次膨脹，以便使蒸汽從“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)(21)到達(dá)所述蒸汽的溫度和壓力的中間狀態(tài)，中間狀態(tài)對(duì)應(yīng)于“核循環(huán)”初始狀態(tài)(22)；第二階段，其中，蒸汽從中間狀態(tài)(22)進(jìn)行第二次膨脹，直到獲得處于蒸汽飽和曲線(S)下方的第一濕狀態(tài)(23)的蒸汽；第三階段，其中，蒸汽被干燥和過熱；以及第四階段，其中，蒸汽從其過熱狀態(tài)(24)進(jìn)行第三次膨脹至第二濕狀態(tài)(25)。
【專利說明】用于由鈉冷卻快中子反應(yīng)堆產(chǎn)生的蒸汽的能量轉(zhuǎn)化循環(huán)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于轉(zhuǎn)化由鈉冷卻快中子反應(yīng)堆(所謂的鈉快中子反應(yīng)堆-FNR)所供能量的能量轉(zhuǎn)化循環(huán)。
[0002]本發(fā)明涉及一種核裝置，所述裝置包括至少一個(gè)核反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器、蒸汽渦輪，以及干燥器和/或過熱器。
【背景技術(shù)】
[0003]氣態(tài)的或液態(tài)的水在閉合回路中循環(huán)通過單元，并且經(jīng)受溫度和壓力變化。
[0004]術(shù)語“循環(huán)”指蒸汽發(fā)生器出口的氣態(tài)或液態(tài)水和返回到蒸汽發(fā)生器內(nèi)的所述氣態(tài)或液態(tài)水之間的溫度和壓力改變。
[0005]為獲得最好的循環(huán)效率，采用鈉冷卻快中子反應(yīng)堆是有利的。
[0006]然而，鈉冷卻快中子反應(yīng)堆出口處的溫度和壓力值比通常在“核循環(huán)”中遇到的那些溫度和壓力值要高得多，并且接近于通常在“礦物燃料循環(huán)”中遇到的那些溫度和壓力值。
[0007]“核循環(huán)”對(duì)應(yīng)于通常在核裝置內(nèi)遇到的溫度和壓力變化，所述核裝置通常利用來自蒸汽發(fā)生器出口的蒸汽運(yùn)行，所述蒸汽接近于飽和曲線。
[0008]“礦物燃料循環(huán)”對(duì)應(yīng)于通常在利用燃燒礦物燃料的鍋爐的熱發(fā)電站遇到的溫度和壓力變化。
[0009]法國(guó)鳳凰(Phenix)FNR發(fā)電站的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆采用了蒸汽渦輪技術(shù)，使得能夠采用蒸汽在接近于在“礦物燃料循環(huán)”中遇到的那些溫度和壓力條件下運(yùn)行，從而允許蒸汽在蒸汽在干蒸汽條件下通過高壓渦輪和中壓渦輪時(shí)進(jìn)行膨脹。
[0010]在裝置的不同部件(即渦輪和過熱器)內(nèi)的溫度和壓力條件必須不能太高，以便具有長(zhǎng)達(dá)60年的使用壽命。
[0011]較低的溫度降低了不同部件中的蠕變風(fēng)險(xiǎn)。
[0012]在本文中，本發(fā)明的主題為用于由鈉冷卻快中子反應(yīng)堆產(chǎn)生的蒸汽的能量轉(zhuǎn)化循環(huán)，所述能量轉(zhuǎn)化循環(huán)改善了設(shè)備的壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為此，用于由鈉冷卻快中子反應(yīng)堆產(chǎn)生的蒸汽的有創(chuàng)造性的能量轉(zhuǎn)化循環(huán)的顯著性在于其具有:
[0014]第一階段，其中，來自與反應(yīng)堆相連的蒸汽發(fā)生器的蒸汽進(jìn)行第一次膨脹，以使蒸汽從“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)到達(dá)所述蒸汽的溫度和壓力的中間狀態(tài)，所述中間狀態(tài)對(duì)應(yīng)于“核循環(huán)”初始狀態(tài)，
[0015]第二階段，其中，蒸汽從中間狀態(tài)進(jìn)行第二次膨脹，直到獲得處于蒸汽飽和曲線下方的第一濕狀態(tài)的蒸汽，
[0016]第三階段，其中，蒸汽從其第一濕狀態(tài)被干燥并被過熱，以使其到達(dá)處于飽和曲線上方的干燥且過熱狀態(tài)，以及
[0017]第四階段，其中，蒸汽從其過熱狀態(tài)進(jìn)行第三次膨脹至處于蒸汽飽和曲線下方的第二濕狀態(tài)，所述蒸汽隨后被冷凝并且被送回到蒸汽發(fā)生器。
[0018]在本發(fā)明中要求保護(hù)的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆的循環(huán)比現(xiàn)有技術(shù)的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆的循環(huán)更多地處于飽和蒸汽區(qū)域，同時(shí)在蒸汽發(fā)生器的出口處附近有相同的溫度和壓力條件的情況下工作，所述條件接近于在熱發(fā)電站遇到的那些條件。
[0019]與當(dāng)前采用法國(guó)鳳凰FNR發(fā)電站的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆獲得的循環(huán)相比，在本發(fā)明中要求保護(hù)的循環(huán)允許效率增加。
[0020]該循環(huán)能夠被用于1500MWe以上級(jí)別的高電功率反應(yīng)堆。
[0021]本發(fā)明允許鈉冷卻快中子反應(yīng)堆和當(dāng)前用于礦物燃料或核發(fā)電站的標(biāo)準(zhǔn)部件一起使用。
[0022]本發(fā)明因此使得能夠避免實(shí)現(xiàn)過熱器，諸如在法國(guó)FNR發(fā)電站中用于鈉冷卻快中子反應(yīng)堆的那些，這些過熱器難以設(shè)計(jì)并且制作成本高。
[0023]處于其“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)的蒸汽處于被包含在150和200巴之間的壓力以及被包含在450和570°C之間的溫度下。
[0024]將被包含在30和50巴之間的壓力以及被包含在234和300°C之間的溫度限定為中間狀態(tài)。
[0025]處于其第一濕狀態(tài)的蒸汽在第二次膨脹后處于被包含在152和188°C之間的溫度以及被包含在5和12巴之間的壓力下。
[0026]處于其干燥和過熱狀態(tài)的蒸汽處于被包含在215和255°C之間的溫度以及被包含在5和12巴之間的壓力下。
[0027]處于其最后狀態(tài)的蒸汽在一定溫度下被冷凝，所述溫度取決于所使用的冷源。
[0028]本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)現(xiàn)先前限定的循環(huán)的蒸汽渦輪裝置，包括鈉冷卻快中子反應(yīng)堆，并且所述裝置包括:
[0029]至少一個(gè)蒸汽發(fā)生器，
[0030]特高壓/高溫渦輪，所述特高壓/高溫渦輪被連接到所述核反應(yīng)堆的蒸汽發(fā)生器上，其中，來自反應(yīng)堆的蒸汽發(fā)生器的蒸汽進(jìn)行第一次膨脹，以使蒸汽從“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)到達(dá)所述蒸汽的溫度和壓力的中間狀態(tài)，所述中間狀態(tài)對(duì)應(yīng)于“核循環(huán)”初始狀態(tài)，
[0031]中間渦輪，所述中間渦輪被連接到所述特高壓/高溫渦輪上，并且部分地采用飽和蒸汽運(yùn)行，其中，蒸汽從中間狀態(tài)進(jìn)行第二次膨脹，直到獲得處于蒸汽飽和曲線下方的第一濕狀態(tài)的蒸汽，
[0032]干燥器和過熱器，所述干燥器和過熱器被連接到所述中間渦輪上，其中，蒸汽從其第一濕狀態(tài)被干燥，并且隨后被過熱，以使其到達(dá)飽和曲線上方的干燥和過熱狀態(tài)，以及:
[0033]出口渦輪，所述出口渦輪被連接到所述干燥器和過熱器上，其中，蒸汽從其被過熱狀態(tài)進(jìn)行第三次膨脹至第二濕狀態(tài)，所述蒸汽隨后被冷凝并且被送回到蒸汽發(fā)生器。
[0034]有利地，連接所述特高壓渦輪的出口和過熱器的管道允許受熱的蒸汽從所述特高壓渦輪的下游被抽出，所述蒸汽被過熱器使用。
[0035]所述中間渦輪為高壓渦輪，并且所述出口渦輪為中壓和低壓渦輪或者僅為低壓渦輪。所述低壓渦輪被并聯(lián)設(shè)置。[0036]所述高壓和中壓渦輪(當(dāng)存在于第二實(shí)施例中時(shí))被設(shè)置成組合單元。
[0037]所述特高壓/高溫和中間渦輪被設(shè)置成使蒸汽在第一次膨脹和第二次膨脹后從處于被包含在150和200巴之間的壓力以及被包含在450和570°C之間的溫度下的礦物燃料循環(huán)初始狀態(tài)膨脹至濕蒸汽狀態(tài)，所述濕蒸汽狀態(tài)的溫度被包含在152和188°C之間并且壓力被包含在5和12巴之間。
[0038]所述干燥器和過熱器允許蒸汽在第二次膨脹后從溫度被包含在152和188°C之間以及壓力被包含在5和12巴之間的初始濕蒸汽狀態(tài)變?yōu)閴毫Ρ话?和12巴之間并且溫度被包含在215和255 °C之間的干燥且過熱的狀態(tài)。
[0039]所述特高壓/高溫渦輪、中間渦輪和出口渦輪(無中壓渦輪)使產(chǎn)生小于1200MWe電功率的交流發(fā)電機(jī)輸入軸以網(wǎng)絡(luò)頻率(例如3000rpm)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0040]所述特高壓/高溫渦輪、中間渦輪和出口渦輪(具有中壓渦輪)使產(chǎn)生大于1200MWe電功率的交流發(fā)電機(jī)輸入軸以網(wǎng)絡(luò)頻率的一半(例如1500rpm)轉(zhuǎn)動(dòng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]參照附圖，通過閱讀以下作為非限定性實(shí)例給出的詳細(xì)說明，將更好地理解本發(fā)明，并且本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯。
[0042]圖1示意性地示出了如本發(fā)明要求保護(hù)的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆FNR的第一個(gè)實(shí)施例。
[0043]圖2示意性地示出了如本發(fā)明要求保護(hù)的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆FNR的第二個(gè)實(shí)施例。
[0044]圖3為焓圖，亦稱Mollier圖，在曲線A上示出了接近于在法國(guó)鳳凰發(fā)電站的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆FNR中使用的部分循環(huán)的一個(gè)實(shí)例，并且在曲線B上示出了如本發(fā)明要求保護(hù)的用在鈉冷卻快中子反應(yīng)堆中的部分循環(huán)的一個(gè)實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0045]如圖3示出的本發(fā)明要求保護(hù)的循環(huán)能夠通過兩個(gè)不同的蒸汽渦輪裝置實(shí)現(xiàn)，每個(gè)裝置均存在一個(gè)鈉冷卻快中子核反應(yīng)堆1、1'(所述反應(yīng)堆允許能量被釋放以便在蒸汽發(fā)生器2、2'中產(chǎn)生蒸汽)、特高壓/高溫渦輪3、3'、中間渦輪4、3"以及出口渦輪5、4'、5',這些潤(rùn)輪適合于使產(chǎn)生電的交流發(fā)電機(jī)6、6'的輸入軸6a、6a'轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0046]特高壓/高溫渦輪3、3'通過一個(gè)或多個(gè)管道而連接到核反應(yīng)堆1、1'的一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器2、2'上，并且允許進(jìn)行蒸汽的第一次膨脹，以便使其從反應(yīng)堆1、1'的蒸汽發(fā)生器2、2'的出口處的“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)到達(dá)蒸汽的溫度和壓力的中間狀態(tài)，中間狀態(tài)有“核循環(huán)”初始狀態(tài)的特征。
[0047]閥V、V'允許來自蒸汽發(fā)生器2、2'的蒸汽的流速被調(diào)節(jié)。
[0048]在圖1示出的第一個(gè)實(shí)施例中，中間渦輪為通過管道而連接至特高壓/高溫渦輪3上的高壓渦輪4，其主要采用飽和蒸汽運(yùn)行。
[0049]高壓渦輪4允許蒸汽從對(duì)應(yīng)于“核循環(huán)”初始狀態(tài)的中間狀態(tài)進(jìn)行第二次膨脹，直到獲得處于飽和曲線S下方的第一濕狀態(tài)的蒸汽。
[0050]接下來，通過使蒸汽相繼進(jìn)入干燥器7內(nèi)，物理地分離液態(tài)水和蒸汽，接著進(jìn)入過熱器8內(nèi)而進(jìn)行蒸汽的干燥和過熱，這些裝置位于高壓渦輪4和低壓渦輪5之間的管道12內(nèi)。
[0051]過熱器8位于干燥器7的下游以及低壓渦輪5的上游，并且抽出離開特高壓/高溫渦輪3的蒸汽允許蒸汽過熱，以使其到達(dá)飽和曲線S上方的過熱狀態(tài)。連接特高壓渦輪3的出口和過熱器8的管道13允許受熱的蒸汽被抽出，從而蒸汽被特高壓渦輪3下游的過熱器8使用。
[0052]被并聯(lián)設(shè)置并且通過管道12連接到干燥器7和過熱器8上的兩個(gè)低壓渦輪5允許蒸汽從其過熱狀態(tài)進(jìn)行第三次膨脹至最終狀態(tài)?？梢允褂枚嘤趦蓚€(gè)的低壓渦輪5進(jìn)行這種第三次膨脹。
[0053]從干燥器7和過熱器8回收的水經(jīng)管道11而被送回入循環(huán)內(nèi)。
[0054]具有冷凝器、再熱器和泵的系統(tǒng)9、10用于使冷凝的蒸汽進(jìn)入蒸汽發(fā)生器2內(nèi)，但是這里未進(jìn)行描述并且是現(xiàn)有技術(shù)公知的。
[0055]該裝置能夠生產(chǎn)大約600至1200MWe的電功率。
[0056]在圖2示出的第二個(gè)實(shí)施例中，中間渦輪為通過管道而連接到特高壓/高溫渦輪3'上的高壓渦輪3"，其主要采用飽和蒸汽運(yùn)行。
[0057]高壓渦輪3"允許蒸汽從對(duì)應(yīng)于“核循環(huán)”初始狀態(tài)的中間狀態(tài)進(jìn)行第二次膨脹，直到獲得處于飽和曲線S下方的第一濕狀態(tài)的蒸汽。
[0058]接下來，通過使所述蒸汽相繼地進(jìn)入干燥器7，物理地分離液態(tài)水和蒸汽，隨后進(jìn)入過熱器8內(nèi)而進(jìn)行蒸汽的干燥和過熱，這些裝置位于高壓渦輪3"和中壓渦輪4'之間的管道內(nèi)。
[0059]過熱器8'位于干燥器7'的下游以及中壓渦輪4'的下游，并且抽出離開特高壓/高溫渦輪3'的蒸汽，允許蒸汽過熱，以使所述蒸汽到達(dá)飽和曲線S上方的過熱狀態(tài)。
[0060]連接特高壓渦輪3'的出口和過熱器8'的管道13'允許受熱的蒸汽在特高壓渦輪3'的下游被抽出，并被過熱器8'使用。
[0061]圖2示出了高壓渦輪3"和中壓渦輪4'被設(shè)置在單個(gè)的組合單元中。
[0062]中壓渦輪4'和兩個(gè)被并聯(lián)設(shè)置且通過管道12連接到中壓渦輪4'上的低壓渦輪5'允許蒸汽從其過熱狀態(tài)進(jìn)行第三次膨脹至最終狀態(tài)?？梢允褂枚嘤趦蓚€(gè)的低壓渦輪5'以產(chǎn)生這種第三次膨脹。
[0063]在干燥器7'的水平面回收并且來自過熱器8'的水通過管道11'被送回到循環(huán)內(nèi)。
[0064]具有冷凝器、再熱器和泵的系統(tǒng)9'、10'用于使冷凝的蒸汽進(jìn)入蒸汽發(fā)生器2'內(nèi)，但是這里未進(jìn)行描述并且是現(xiàn)有技術(shù)公知的。
[0065]如圖3所示，Mollier圖的橫坐標(biāo)代表熵并且縱坐標(biāo)代表流體焓。
[0066]特別地，它允許流體根據(jù)溫度和壓力而改變狀態(tài)。
[0067]這里，所述流體為水，并且在該圖中示出了水的飽和曲線S。
[0068]飽和曲線S對(duì)應(yīng)于兩個(gè)區(qū)域之間的界限，對(duì)于特定的熵，當(dāng)焓大于飽和曲線S的焓時(shí)，水呈現(xiàn)干蒸汽形式，并且當(dāng)焓小于飽和曲線S的焓時(shí)，水呈現(xiàn)飽和蒸汽(或者濕蒸汽)形式。干飽和蒸汽的名字被給予剛好位于飽和曲線S上的水的狀態(tài)。濕蒸汽的含水量隨著焓降低而增加，直到獲得為I的含水量，此時(shí)所有的蒸汽相被冷凝為液態(tài)水。[0069]換句話說，對(duì)應(yīng)于干的過熱蒸汽的氣態(tài)區(qū)域SI，飽和曲線S限定了飽和濕蒸汽的區(qū)域S2。
[0070]曲線A代表一種循環(huán)，其類似于用在法國(guó)鳳凰發(fā)電站FNR的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆中的循環(huán)。
[0071]曲線B代表一種用在如本發(fā)明要求保護(hù)的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆FNR中的循環(huán)。
[0072]在現(xiàn)有技術(shù)的曲線A的循環(huán)中，來自反應(yīng)堆的一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的蒸汽處于大約500°C的溫度以及大約180巴的壓力下。
[0073]在特高壓渦輪中、在點(diǎn)11和12之間的第一次膨脹后，蒸汽處于大約250°C的溫度以及大約30巴的壓力下。
[0074]蒸汽隨后被過熱至點(diǎn)13。在點(diǎn)12和13之間，溫度從250°C增加到380°C，而壓力整體上保持不變，為大約30巴。
[0075]蒸汽隨后通過中壓渦輪膨脹直到點(diǎn)14。在點(diǎn)13和14之間，壓力從30巴降低到5巴，并且溫度從380°C降低到180°C。
[0076]蒸汽隨后通過低壓渦輪膨脹至點(diǎn)15。
[0077]冷凝器和熱交換器及泵的系統(tǒng)隨后允許冷凝蒸汽被再次注入反應(yīng)堆的蒸汽發(fā)生器內(nèi)。
[0078]在如本發(fā)明要求保護(hù)的循環(huán)中，如圖3所示，來自反應(yīng)堆1、1'的蒸汽發(fā)生器2、2，的蒸汽處于大約500°C的溫度以及大約180巴的壓力下，該初始狀態(tài)由點(diǎn)21示出，這與點(diǎn)11相符。
[0079]但是，在“核循環(huán)”中，初始點(diǎn)通常接近于飽和曲線S。
[0080]因此，第一次膨脹使在點(diǎn)21處處于500°C的溫度以及180巴的壓力下的蒸汽到達(dá)對(duì)應(yīng)于點(diǎn)22的溫度和壓力的中間狀態(tài)，特性接近于“傳統(tǒng)的核循環(huán)”的初始點(diǎn)。
[0081]因此，第一次膨脹使蒸汽從點(diǎn)21到達(dá)點(diǎn)22，點(diǎn)22對(duì)應(yīng)于處于飽和曲線S上方的“核循環(huán)”初始狀態(tài)。
[0082]在圖3中的點(diǎn)22處，蒸汽基本上處于280°C的溫度以及40巴的壓力下。
[0083]蒸汽在點(diǎn)22和點(diǎn)23之間被膨脹，在點(diǎn)23，蒸汽處于第一濕狀態(tài)。
[0084]在點(diǎn)23處，蒸汽基本上處于170°C的溫度和7巴的壓力下。
[0085]蒸汽從其在點(diǎn)23處的第一濕狀態(tài)被干燥和過熱至用點(diǎn)24表示的第一干燥和過熱狀態(tài)，壓力基本保持不變。
[0086]在點(diǎn)24處，蒸汽基本處于240°C的溫度以及7巴的壓力下。
[0087]蒸汽隨后在點(diǎn)24和最終點(diǎn)25之間膨脹。
[0088]在點(diǎn)25處，蒸汽基本上處于35 °C的溫度和60毫巴的壓力下。
[0089]這些數(shù)值僅作為實(shí)例而給出，并且取決于蒸汽條件，假定熱源處于點(diǎn)21處并且冷源處于點(diǎn)25處。
[0090]對(duì)于點(diǎn)21，它可以被設(shè)置成使蒸汽在“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)處于被包含在450和570°C之間的溫度以及被包含在150和200巴之間的壓力下。
[0091]對(duì)于點(diǎn)22，它可以被設(shè)置成使蒸汽在第二次膨脹后處于被包含在234和300°C之間的溫度以及被包含在30和50巴之間的壓力下。
[0092]對(duì)于點(diǎn)23，它可以被設(shè)置成使第一濕狀態(tài)的蒸汽在第二次膨脹后處于被包含在152和188°C之間的溫度以及被包含在5和12巴之間的壓力下。
[0093]對(duì)于點(diǎn)24，它可以被設(shè)置成蒸汽在干燥和過熱后處于被包含在215和255°C之間的溫度以及被包含在5和12巴之間的壓力下。
[0094]對(duì)于點(diǎn)25，在第三次膨脹后，第二濕狀態(tài)的蒸汽在一定溫度下被冷凝，溫度取決于用于反應(yīng)堆的冷源。
【權(quán)利要求】
1.一種用于由鈉冷卻快中子反應(yīng)堆產(chǎn)生的蒸汽的能量轉(zhuǎn)化循環(huán)，其中，所述循環(huán)具有: 第一階段，其中，來自與所述反應(yīng)堆(I)相連的蒸汽發(fā)生器(2)的蒸汽進(jìn)行第一次膨脹，以便使蒸汽從“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)(21)到達(dá)所述蒸汽的溫度和壓力的中間狀態(tài)，所述中間狀態(tài)對(duì)應(yīng)于“核循環(huán)”初始狀態(tài)(22)， 第二階段，其中，蒸汽從所述中間狀態(tài)(22)進(jìn)行第二次膨脹，直到獲得處于蒸汽飽和曲線(S)下方的第一濕狀態(tài)(23)的蒸汽， 第三階段，其中，蒸汽從其第一濕狀態(tài)(23)被干燥和過熱，以便使其到達(dá)處于所述飽和曲線⑶上方的干燥和過熱狀態(tài)(24)，以及 第四階段，其中，蒸汽從其過熱狀態(tài)(24)進(jìn)行第三次膨脹至處于所述蒸汽飽和曲線(S)下方的第二濕狀態(tài)(25)，蒸汽隨后被冷凝并且被送回到所述蒸汽發(fā)生器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)，其中，處于其“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)(21)的蒸汽處于被包含在150和200巴之間的壓力以及被包含在450和570°C之間的溫度下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)，其中，被包含在30巴和50巴之間的壓力以及被包含在234和300°C之間的溫度限定為所述中間狀態(tài)(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的循環(huán)，其中，處于其第一濕狀態(tài)(23)的蒸汽在第二次膨脹后處于被包含在152和188°C之間的溫度以及被包含在5和12巴之間的壓力下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的循環(huán)，其中，處于其干燥和過熱狀態(tài)(24)的蒸汽處于被包含在215和255°C之間的溫度以及被包含在5和12巴之間的壓力下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的循環(huán)，其中，處于其最終狀態(tài)(25)的蒸汽在一定溫度下被冷凝，所述溫度取決于所使用的冷源。
7.一種蒸汽渦輪裝置，包括鈉冷卻快中子核反應(yīng)堆(1，I')，其中，為實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的循環(huán)，所述裝置包括: 至少一個(gè)蒸汽發(fā)生器(2，2')， 特高壓/高溫渦輪(3，3')，所述特高壓/高溫渦輪(3，3')被連接到所述核反應(yīng)堆(1，1')的所述蒸汽發(fā)生器(2，2')上，其中，來自所述反應(yīng)堆(1，I')的蒸汽發(fā)生器(2，2，)的蒸汽進(jìn)行第一次膨脹，以便使蒸汽從“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)(21)到達(dá)所述蒸汽的溫度和壓力的中間狀態(tài)，所述中間狀態(tài)對(duì)應(yīng)于“核循環(huán)”初始狀態(tài)(22)， 中間渦輪(4，3")，所述中間渦輪(4，3")被連接到所述特高壓/高溫渦輪(3，3')上并且部分地采用飽和蒸汽運(yùn)行，其中，蒸汽從所述中間狀態(tài)(22)進(jìn)行第二次膨脹，直到獲得處于蒸汽飽和曲線(S)下方的第一濕狀態(tài)(23)的蒸汽， 干燥器(7，7')和過熱器(8，8')，所述干燥器(7，7')和過熱器(8，8')被連接到中間渦輪(4，3")上，其中，蒸汽從其第一濕狀態(tài)(23)被干燥并且隨后被過熱，以使其到達(dá)處于所述飽和曲線(S)上方的干燥和過熱狀態(tài)(24)，以及 出口渦輪(5，4' ,5/ )，所述出口渦輪(5，4' ,5/ )被連接到所述干燥器(7，7')和所述過熱器(8，8')上，其中，蒸汽從其過熱狀態(tài)(24)進(jìn)行第三次膨脹至第二濕狀態(tài)(25)，蒸汽隨后被冷凝并且被送回到所述蒸汽發(fā)生器(2，2')。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蒸汽渦輪裝置，其中，連接所述特高壓渦輪(3，3')的出口和所述過熱器(8，8')的管道(13,13')允許受熱的蒸汽在所述特高壓渦輪(3，3')的下游被抽出，所述蒸汽被所述過熱器(8，8')使用。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的蒸汽渦輪裝置，其中，所述中間渦輪為高壓渦輪(4)，并且所述出口渦輪為并聯(lián)設(shè)置的低壓渦輪(5)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的蒸汽渦輪裝置，其中，所述中間渦輪為高壓渦輪(3")，并且所述出口渦輪為中壓渦輪(4')和并聯(lián)設(shè)置的低壓渦輪(5')。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的蒸汽渦輪裝置，其中，所述高壓渦輪(3")和所述中壓渦輪(4')被設(shè)置成組合單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的蒸汽渦輪裝置，其中，所述特高壓/高溫渦輪(3，3')以及所述中間渦輪(4，3")被設(shè)置成使蒸汽在第一次膨脹和第二次膨脹后從處于被包含在150和200巴之間的壓力和被包含在450和570°C之間的溫度下的礦物燃料循環(huán)初始狀態(tài)(21)膨脹至濕蒸汽狀態(tài)(23)，所述濕蒸汽狀態(tài)(23)的溫度被包含在152和188°C之間，以及所述濕蒸汽狀態(tài)(23)的壓力被包含在5和12巴之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的蒸汽渦輪裝置，其中，所述干燥器a，r)和所述過熱器(8，8')允許蒸汽在第二次膨脹之后從溫度被包含在152和188°C之間并且壓力被包含在5和12巴之間的初始濕蒸汽狀態(tài)(23)變成壓力被包含在5和12巴之間并且溫度被包含在215和255°C之間的干燥和過熱狀態(tài)(24)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7、8、9、12和13中任一項(xiàng)所述的蒸汽渦輪裝置，其中，所述特高壓/高溫渦輪⑶、所述中間渦輪⑷和所述出口渦輪(5)使產(chǎn)生小于1200MWe的電功率的交流發(fā)電機(jī)輸入軸出)以網(wǎng)絡(luò)頻率轉(zhuǎn)動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求7、8、10、11、12和13中任一項(xiàng)所述的蒸汽渦輪裝置，其中，所述特高壓/高溫渦輪(3')、所述中間渦輪(3〃)和所述出口渦輪(4'，5')使產(chǎn)生大于1200MWe的電功率的交流發(fā)電機(jī)輸入軸出')以網(wǎng)絡(luò)頻率的一半轉(zhuǎn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】F01K25/00GK103670552SQ201310552440
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月19日
【發(fā)明者】F·拉馬奎, B·雷納德 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司