高温气冷堆热电联产系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及核电技术领域，公开了一种高温气冷堆热电联产系统及方法。所述高温气冷堆热电联产系统包括：依次连接的高温气冷堆单元、蒸汽换热单元、发电单元和凝汽单元。所述高温气冷堆热电联产方法将产生的低压蒸汽全部或部分外供。本发明专利技术将高温气冷堆的常规岛进行改造，设置亚临界参数的再热热电联产系统，提高供热效率，保障气冷堆运行和供热的安全性。本发明专利技术扩大了高温气冷堆的可利用范围，实现热电联供，可以对化石能源发电起到替代作用。可以对化石能源发电起到替代作用。可以对化石能源发电起到替代作用。

【技术实现步骤摘要】
高温气冷堆热电联产系统及方法


[0001]本专利技术涉及核电
，具体涉及一种高温气冷堆热电联产系统及方法。

技术介绍

[0002]化石能源在全球经济的飞速发展中成为人类赖以生存和发展的能源基础。但化石能源的终将枯竭和其带来的环境污染，已经上升为一个国家能否可持续发展的重大战略问题。
[0003]传统能源以煤炭、石油为主，造成了严重的大气污染。核能是一种安全、清洁、经济的新能源，已经得到了全世界的广泛认可。国际能源利用向节能、高效、清洁、低碳、安全的方向发展。从能源转换角度，核电厂“燃烧”的是铀，火电厂燃烧的是化石燃料，核能作为高效、安全、清洁的低碳能源，已成为节能减排、保护环境的有效途径之一。
[0004]高温气冷堆具有固有安全、模块化设计与建造和多用途等特性，被认为是最有前途的第四代反应堆堆型。技术上高温气冷堆可以取消场外应急，具备替代传统火电提供热电联供能力。
[0005]在核安全要求日益提升的背景下，球床模块式高温气冷堆的技术优势正逐步显现，发展潜力将逐渐释放。高温气冷堆凭借自身技术特性，与环境具有较好的相容性。
[0006]高温气冷堆技术的核心特征就是固有安全性，即在任何情况下都没有发生堆芯融化的可能和大量放射性物质的释放，不会对公众和环境造成重大影响；同时还具有出口温度高、发电效率高和用途广泛等优势，可广泛应用于高温工艺供热、核能海水淡化等非电领域，被国际公认为是第四代先进核能技术。因此，可以说以高温气冷堆为代表的第四代先进核能系统主力堆型在安全可靠性(如大幅度降低堆芯损伤概率)、环境相容性(如消除场外应急响应需求)等方面具有较二代改进型和三代压水堆核电技术不可比拟的优势。
[0007]高温气冷堆替代火电，是核能利用体系内的重大创新。高温气冷堆替代火电提供热电联产，可以有效地拓展高温气冷堆的商业应用市场，对于缓解环境保护、节能减排与经济发展、社会稳定之间的矛盾具有重要的意义。
[0008]目前的高温气冷堆常规岛设计主要用于提供电力需求，很少涉及对外供热。
[0009]因此，亟需研发一种基于高温气冷堆的热电联产技术，提高整体核能热量利用率。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的高温气冷堆技术对于核能热量的利用效率偏低的问题，提供一种高温气冷堆热电联产系统及方法，以达到核能热量的高效利用，实现热电联产。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种高温气冷堆热电联产系统，其中，所述系统包括：依次连接的高温气冷堆单元、蒸汽换热单元、发电单元和凝汽单元；
[0012]所述高温气冷堆单元用于生产高温氦气；
[0013]所述蒸汽换热单元包括并联的亚临界蒸汽换热器和中压再热蒸汽换热器；所述亚
临界蒸汽换热器用于将所述高温氦气的一部分与除氧给水进行第一换热，得到由所述高温氦气转变成的第一低温氦气和由所述除氧给水转变成的亚临界蒸汽；所述中压再热蒸汽换热器用于将所述高温氦气的另一部分与第一中压再热蒸汽进行第二换热，得到由所述高温氦气转变成的第二低温氦气和由第一中压再热蒸汽转变成的第二中压再热蒸汽；
[0014]所述蒸汽换热单元的低温氦气出口与所述高温气冷堆单元相连，用于将所述第一低温氦气和所述第二低温氦气进行第一加热；
[0015]所述发电单元包括串联的汽轮机高压缸、汽轮机中低压缸和发电机；所述汽轮机高压缸用于利用全部或部分亚临界蒸汽带动所述发电机发电，所述汽轮机高压缸的第一中压再热蒸汽出口连接至所述中压再热蒸汽换热器；所述汽轮机中低压缸用于利用全部或部分第二中压再热蒸汽带动所述发电机发电，并通过低压蒸汽第一出口向系统外输出低压蒸汽；
[0016]所述凝汽单元包括凝汽器；所述凝汽器用于对汽轮机中低压缸排出的乏汽进行第一凝结。
[0017]本专利技术第二方面提供一种高温气冷堆热电联产方法，其中，所述方法包括以下步骤：
[0018](1)将来自高温气冷堆单元的高温氦气的一部分与除氧给水进行第一换热，得到由所述高温氦气转变成的第一低温氦气和由所述除氧给水转变成的亚临界蒸汽；
[0019](2)将来自高温气冷堆单元的高温氦气的另一部分与第一中压再热蒸汽进行第二换热，得到由所述高温氦气转变成的第二低温氦气和由所述第一中压再热蒸汽转变成的第二中压再热蒸汽；
[0020](3)将所述第一低温氦气和所述第二低温氦气返回所述高温气冷堆单元并进行第一加热；
[0021](4)将全部或部分亚临界蒸汽发电，并提供步骤(2)所需的第一中压再热蒸汽；
[0022](5)将全部或部分第二中压再热蒸汽发电，并将产生的低压蒸汽部分外供，同时将发电排出的乏汽进行第一凝结。
[0023]通过上述技术方案，本专利技术所取得的有益技术效果如下：
[0024](1)本专利技术将高温气冷堆的常规岛进行改造，设置亚临界参数的再热热电联产系统，并设置汽机故障工况的蒸汽减温减压系统，提高供热效率，保障气冷堆运行和供热的安全性。
[0025](2)本专利技术在采用常规核电凝汽式汽轮发电机组发电的基础上，设置亚临界中间再热抽凝式汽机机组，提高汽机发电效率。
[0026](3)本专利技术增加了供热系统，根据供热需求增加高压蒸汽、次高压蒸汽、中压蒸汽等抽汽供热系统，增加低压蒸汽等排汽供热系统，同时还实现汽轮机排出的乏汽废物的重复利用，提高能源利用效率。
[0027](4)本专利技术扩大了高温气冷堆的可利用范围，实现热电联供，可以对化石能源发电起到替代作用。
附图说明
[0028]图1是本专利技术实施例提供的一种高温气冷堆热电联产系统示意图。
[0029]附图标记说明
[0030]I、高温气冷堆单元
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II、蒸汽换热单元
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III、发电单元
[0031]IV、除氧单元
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V、高压加热单元
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VI、低压加热单元
[0032]VII、凝汽单元
[0033]1、亚临界蒸汽换热器 2、中压再热蒸汽换热器 3、汽轮机高压缸
[0034]4、汽轮机中低压缸
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5、发电机
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6、第一热网用户
[0035]7、第二热网用户
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8、减温减压器
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9、第三热网用户
[0036]10、增压机
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11、第一高压加热器
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12、第二高压加热器
[0037]13、第三高压加热器
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14、给水泵
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15、第一低压加热器
[0038]16、第二低压加热器
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17、第三低压加热器
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18、冷凝水泵
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温气冷堆热电联产系统，其特征在于，所述系统包括：依次连接的高温气冷堆单元(I)、蒸汽换热单元(II)、发电单元(III)和凝汽单元(VII)；所述高温气冷堆单元(I)用于生产高温氦气；所述蒸汽换热单元(II)包括并联的亚临界蒸汽换热器(1)和中压再热蒸汽换热器(2)；所述亚临界蒸汽换热器(1)用于将所述高温氦气的一部分与除氧给水进行第一换热，得到由所述高温氦气转变成的第一低温氦气和由所述除氧给水转变成的亚临界蒸汽；所述中压再热蒸汽换热器(2)用于将所述高温氦气的另一部分与第一中压再热蒸汽进行第二换热，得到由所述高温氦气转变成的第二低温氦气和由第一中压再热蒸汽转变成的第二中压再热蒸汽；所述蒸汽换热单元(II)的低温氦气出口与所述高温气冷堆单元(I)相连，用于将所述第一低温氦气和所述第二低温氦气进行第一加热；所述发电单元(III)包括串联的汽轮机高压缸(3)、汽轮机中低压缸(4)和发电机(5)；所述汽轮机高压缸(3)用于利用全部或部分亚临界蒸汽带动所述发电机(5)发电，所述汽轮机高压缸(3)的第一中压再热蒸汽出口连接至所述中压再热蒸汽换热器(2)；所述汽轮机中低压缸(4)用于利用全部或部分第二中压再热蒸汽带动所述发电机(5)发电，并通过低压蒸汽第一出口向系统外输出部分低压蒸汽；所述凝汽单元(VII)包括凝汽器(19)；所述凝汽器(19)用于对汽轮机低压缸(4)排出的乏汽进行第一凝结。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述汽轮机高压缸(3)设有高压蒸汽出口，用于向系统外输出高压蒸汽；优选地，所述亚临界蒸汽换热器(1)的亚临界蒸汽出口与所述汽轮机高压缸(3)的连接管道上设有第一分支管道，用于向系统外输出部分亚临界蒸汽；优选地，所述第一分支管道上还设有减温减压器(8)，用于对亚临界蒸汽减温减压；优选地，所述中压再热蒸汽换热器(2)的第二中压再热蒸汽出口与所述汽轮机中低压缸(4)的连接管道上设有第二分支管道，用于向系统外输出部分第二中压再热蒸汽。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述高温气冷堆单元(I)和所述蒸汽换热单元(II)的低温氦气出口之间还设有增压机(10)，用于将所述第一低温氦气和所述第二低温氦气进行增压；优选地，在亚临界蒸汽换热器(1)和中压再热蒸汽换热器(2)的低温氦气出口管道上设有低温氦气调节阀，用于调节进入所述亚临界蒸汽换热器(1)和所述中压再热蒸汽换热器(2)的高温氦气的流量比。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的系统，其中，所述系统还包括：与所述亚临界蒸汽换热器1的除氧给水入口相连的除氧单元(IV)，用于将脱盐水和低加凝结水进行除氧，得到所述除氧给水；优选地，所述除氧单元(IV)与所述亚临界蒸汽换热器(1)的除氧给水入口之间还设有高压加热单元(V)，用于对除氧单元(IV)除氧后的除氧给水进行第二加热；优选地，所述高压加热单元(V)包括串联的第一高压加热器(11)和第二高压加热器(12)；所述第一高压加热器(11)与所述汽轮机高压缸(3)的次高压蒸汽出口相连，用于接收所述汽轮机高压缸(3)排出的非调整次高压抽汽蒸汽；所述第二高压加热器(12)与所述汽
轮机中低压缸(4)的中压蒸汽出口相连，用于接收所述汽轮机中低压缸(4)排出的非调整中压抽汽蒸汽；优选地，所述高压加热单元(V)还包括与第一高压加热器(11)和第二高压加热器(12)串联的第三高压加热器(13)；所述第三高压加热器(13)与所述汽轮机中低压缸(4)的非调整低压抽汽蒸汽出口相连，用于接收所述汽轮机中低压缸(4)排出的非调整低压抽汽蒸汽。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述除氧单元(IV)与所述高压加热单元(V)之间设有给水泵(14)，用于对除氧后的除氧给水进行提压；优选地，所述高压加热单元(V)的高加凝结水出口与所述除氧单元(IV)相连，用于将所述高加凝结水返回并混入所述脱盐水；优选地，所述汽轮机中低压缸(4)的低压蒸汽输出管道上设有连接至除氧单元(IV)的第三分支管道，用于对脱盐水进行加热除氧。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述凝汽单元(VII)还包括：与所述凝汽器(19)相连的冷凝水泵(18)，用于对第一凝结水进行第二凝结；优选地，所述冷凝水泵(18)出口与所述除氧单元(IV)的除氧给水入口之间还设有低压加热单元(VI)，用于对第二凝结水进行低压加热，得到低加凝结水；优选地，所述低压加热单元(VI)包括串联的第一低压加热器(15)和第二低压加热器(16)；所述第一低压加热器(15)与所述汽轮机低压缸(4)的低压蒸汽第二出口相连，用于接收所述汽轮机低压缸(4)排出的非调整低压抽汽蒸汽；所述第二低压加热器(16)与所述汽轮机低压缸(4)的低压蒸汽第三出口相连，用于接收所述汽轮机低压缸(4)排出的非调整低压抽汽蒸汽；优选地，所述低压加热单元(VI)包括与第一低压加热器(15)和第二低压加热器(16)串联的第三低压加热器(17)；所述第三低压加热器(17)所述汽轮机低压缸(4)的低压蒸汽第四出口相连，用于接收所述汽轮机低压缸(4)排出的非调整低压抽汽蒸汽；优选地，所述低压加热单元(VI)的出口与所述除氧单元(IV)相连，用于将所述低加凝结水返回并混入所述脱盐水。7.一种高温气冷堆热电联产方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将来自高温气冷堆单元的高温氦气的一部分与除氧给水进行第一换热，得到由所述高温氦气转变成的第一低温氦气和由所述除氧给水...

【专利技术属性】
技术研发人员：亢万忠，郭安翔，张可伟，汤广伟，杨银仁，张杰仁，
申请(专利权)人：中石化宁波技术研究院有限公司中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：