采用超臨界二氧化碳工質(zhì)的鈉冷快堆發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及利用超臨界二氧化碳發(fā)電領(lǐng)域，具體地，涉及一種采用超臨界二氧化碳工質(zhì)的鈉冷快堆發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]核能是國家能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，安全高效是核能技術(shù)發(fā)展的目標。作為追求安全高效可持續(xù)等目標而提出的第四代核能系統(tǒng)，鈉冷快堆在我國得到了重點關(guān)注和持續(xù)研發(fā)，成為我國核能技術(shù)創(chuàng)新的重要方向。當前的鈉冷快堆系統(tǒng)一般采用水/蒸汽動力裝置發(fā)電，由此帶來的鈉水反應(yīng)是鈉冷快堆工程應(yīng)用面臨的重大安全問題之一。且蒸汽動力裝置系統(tǒng)復雜，設(shè)備龐大，輔助系統(tǒng)多，高溫條件下效率偏低，一定程度上削弱了鈉冷快堆的經(jīng)濟性水平，降低了鈉冷快堆的競爭力。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種采用超臨界二氧化碳工質(zhì)的鈉冷快堆發(fā)電系統(tǒng)，一方面可提高效率，簡化系統(tǒng)，降低成本，強化經(jīng)濟競爭力；另一方面可避免鈉水反應(yīng)，解決當前鈉冷快堆存在的最大的安全問題。
[0004]本實用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]采用超臨界二氧化碳工質(zhì)的鈉冷快堆發(fā)電系統(tǒng)，包括提供熱源的鈉冷快堆以及用于將熱能轉(zhuǎn)換成電能的三回路，所述三回路通過一第二換熱器進行熱交換吸收熱量，所述三回路內(nèi)的工質(zhì)為超臨界二氧化碳，所述三回路包括與所述第二換熱器的二次側(cè)相連通且能形成閉合循環(huán)回路的第三管道，所述第三管道上設(shè)有第一透平、第一發(fā)電機、第一回熱器、第二回熱器、冷卻器、壓氣機、第二透平以及第二發(fā)電機，所述第一透平的入口與所述第二換熱器的二次側(cè)出口相連通，所述第一透平的出口與所述第一回熱器的高溫側(cè)入口相連通，所述第一透平的輸出端與所述第一發(fā)電機的輸入端相連，所述第一回熱器的高溫側(cè)出口與所述第二回熱器的高溫側(cè)入口相連通，所述第二回熱器的高溫側(cè)出口與所述冷卻器的入口相連通，所述冷卻器的出口與所述壓氣機的入口相連通，所述壓氣機的出口分別與所述第二換熱器的二次側(cè)入口及所述第二回熱器的低溫側(cè)入口相連通，所述第二回熱器的低溫側(cè)出口與所述第一回熱器的低溫側(cè)入口相連通，所述第一回熱器的低溫側(cè)出口與所述第二透平的入口相連通，所述第二透平的出口與所述第二回熱器的高溫側(cè)入口相連通，所述第二透平的輸出端與所述第二發(fā)電機的輸入端相連。如此，所述三回路形成一分級串聯(lián)式的復合循環(huán)，更好地匹配鈉冷快堆的進出口溫度參數(shù)，實現(xiàn)發(fā)電效率的最優(yōu)化。
[0006]進一步地，所述鈉冷快堆發(fā)電系統(tǒng)還包括用于傳遞熱量的二回路，所述二回路分別與所述鈉冷快堆及所述三回路進行熱交換，吸收鈉冷快堆產(chǎn)生的熱量并傳遞至三回路，所述二回路與所述三回路通過所述第二換熱器進行熱交換。
[0007]進一步地，所述鈉冷快堆發(fā)電系統(tǒng)還包括一回路，所述一回路與所述二回路之間通過一第一換熱器進行熱交換，所述一回路包括與所述第一換熱器的一次側(cè)相連通并形成閉合循環(huán)回路的第一管道，所述第一管道上設(shè)有鈉冷快堆，所述鈉冷快堆的冷卻劑為液態(tài)鈉。
[0008]進一步地，所述二回路包括與所述第一換熱器的二次側(cè)及所述第二換熱器的一次側(cè)相連通的兩第二管道，具體地，一第二管道分別與所述第一換熱器的二次側(cè)出口及所述第二換熱器的一次側(cè)入口相連通，另一第二管道分別與所述第一換熱器的二次側(cè)入口及所述第二換熱器的一次側(cè)出口相連通。
[0009]進一步地，所述鈉冷快堆的出口溫度為500-550°C，入口溫度為300_400°C。
[0010]綜上，本實用新型的有益效果是:本實用新型所述的鈉冷快堆發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)熱源一一鈉冷快堆的特點，設(shè)計所述分級串聯(lián)式的復合循環(huán)回路，能夠較好地匹配鈉冷快堆的進出口溫度參數(shù)，實現(xiàn)發(fā)電效率的最優(yōu)化，同時還能簡化系統(tǒng)、縮小體積、降低成本，大幅度提高鈉冷快堆的經(jīng)濟競爭力，避免傳統(tǒng)鈉冷快堆的鈉水反應(yīng)問題，提高鈉冷快堆的安全性。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型較佳實施例所示的鈉冷快堆發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]附圖中標記及相應(yīng)的零部件名稱:鈉冷快堆發(fā)電系統(tǒng)100、第一換熱器40、第二換熱器50、鈉冷快堆11、第二管道21、第三管道39、第一透平31、第一發(fā)電機32、第一回熱器33、第二回熱器34、冷卻器35、壓氣機36、第二透平37、第二發(fā)電機38。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0014]實施例1
[0015]請參閱圖1，本實用新型較佳實施例所示的鈉冷快堆發(fā)電系統(tǒng)100，包括用于提供熱源的一回路、傳遞熱量的二回路以及將熱能轉(zhuǎn)換成電能的三回路，所述一回路與所述二回路之間通過一第一換熱器40進行熱交換，所述二回路與所述三回路之間通過一第二換熱器50進行熱交換。
[0016]所述一回路包括與所述第一換熱器40的一次側(cè)相連通并形成閉合循環(huán)回路的第一管道，所述第一管道上設(shè)有鈉冷快堆11，為所述二回路與所述三回路提供熱源。所述鈉冷快堆11的冷卻劑為液態(tài)鈉。
[0017]所述二回路吸收所述一回路的熱量并將其傳送給所述三回路。所述二回路設(shè)置的主要目的是為了保證核反應(yīng)堆的運行安全，使所述三回路內(nèi)的工質(zhì)不存在與用于冷卻堆芯的所述一回路內(nèi)的鈉工質(zhì)相接觸的可能性，確保所述三回路出現(xiàn)的任何非預(yù)期工況或事故不會影響核反應(yīng)堆，從而確保核安全。所述二回路包括與所述第一換熱器40的二次側(cè)及所述第二換熱器50的一次側(cè)相連通的兩第二管道21，具體地，一第二管道21分別與所述第一換熱器40的二次側(cè)出口及所述第二換熱器50的一次側(cè)入口相連通，另一第二管道21分別與所述第一換熱器40的二次側(cè)入口及所述第二換熱器50的一次側(cè)出口相連通，如此，所述兩第二管道21、所述第一換熱器40的二次側(cè)通道以及所述第二換熱器50的一次側(cè)通道相連通形成供流體流動的閉合循環(huán)回路。所述二回路的傳熱介質(zhì)采用與所述一回路中的冷卻劑相同的物質(zhì)。
[0018]所述三回路包括第三管道39，所述第三管道39—端與所述第二換熱器50的二次側(cè)入口相連通，另一端與所述第二換熱器50的二次側(cè)出口相連通，如此，所述第三管道39與所述第二換熱器50的二次側(cè)通道相連通形成供流體流動的閉合循環(huán)回路。所述三回路內(nèi)的工質(zhì)為超臨界二氧化碳。所述第三管道39上設(shè)有第一透平31、第一發(fā)電機32、第一回熱器33、第二回熱器34、冷卻器35、壓氣機36、第二透平37以及第二發(fā)電機38。
[0019]所述第一透平31的入口與所述第二換熱器50的二次側(cè)出口相連通，所述第一透平31的出口與所述第一回熱器33的高溫側(cè)入口相連通，所述第一透平31的輸出端與所述第一發(fā)電機32的輸入端相連。所述第一回熱器33的高溫側(cè)出口與所述第二回熱器34的高溫側(cè)入口相連通，所述第二回熱器34的高溫側(cè)出口與所述冷卻器35的入口相連通，所述冷卻器35的出口與所述壓氣機36的入口相連