无水冷却发电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术为一种无水冷却发电系统及其控制方法，该系统包括发电部，包括反应堆，反应堆连通

【技术实现步骤摘要】
无水冷却发电系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及超临界二氧化碳发电领域，尤其涉及一种无水冷却发电系统及其控制方法
。

技术介绍

[0002]地理位置偏远
、
气候条件复杂的地区，能源需求多元化，安全
、
高效的多用途能源供给是推动其区域发展的迫切需求
。
[0003]氟盐冷却高温堆融合了熔盐堆
、
高温气冷堆和钠冷快堆
(
钠冷快中子反应堆
)
等第四代先进核反应堆的优点，具有高温低压运行
、
无水冷却
、
固有安全
、
结构紧凑等特点，氟盐冷却高温堆耦合超临界二氧化碳布雷顿发电系统，具有系统简化
、
效率高
、
体积小
、
易于实现模块化等技术优势，且利用空气冷却实现废热处理，可实现西部地区无水冷却，因地制宜，采取该种发电系统可在水源限制地区取得良好的效果
。
[0004]超临界二氧化碳工质因其在临界点附近密度大
、
粘度低等物性，应用在布雷顿发电系统中可有效减小压缩机耗功，从而提高发电效率，因在临界点附近物性变化较大给超临界二氧化碳发电系统的控制带来了难度，尤其采用控制策略比水冷更复杂的空气冷却的方式，因而需协同控制发电系统温度
、
压力
、
流量
、
转速
、
功率等物理量，以实现改无水冷却发电系统的运行
>。
[0005]由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种无水冷却发电系统及其控制方法，结解决水资源匮乏地区的用电问题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种无水冷却发电系统及其控制方法，利用超临界二氧化碳工质实现发电系统的电输出，空气冷却的方式实现发电系统的无水冷却，因地制宜，为受水源条件限制的地区提供一种新的发电系统；其控制部实现发电系统的自动控制过程，以响应电网的变负荷要求
。
[0007]本专利技术的目的是这样实现的，一种无水冷却发电系统，包括，
[0008]发电部，包括反应堆，所述反应堆连通
FLiNaK
‑
FLiBe
换热器，所述
FLiNaK
‑
FLiBe
换热器连通
CO2
‑
FLiNaK
换热器，
CO2
‑
FLiNaK
换热器的
CO2侧出口与透平连通，所述透平上连接发电机；
[0009]冷却部，包括高温回热器
、
低温回热器
、
主冷却器
、
主压缩机
、
再压缩机和空冷塔，所述透平的出口顺序连通高温回热器的热侧
、
低温回热器的热侧，低温回热器的热侧出口通过再压缩机连通高温回热器的冷侧入口，低温回热器的热侧出口还通过主冷却器
、
主压缩机连通低温回热器的冷侧入口；所述主冷却器内循环闭式冷却水，所述主冷却器与所述空冷塔连通，所述空冷塔通过风机驱动冷空气与所述闭式冷却水换热；
[0010]控制部，用于接收系统温度
、
压力
、
流量监测值且用于控制主压缩机入口压力调节
、
主压缩机入口温度调节
、
透平转速调节
、
透平温度调节
、
空冷塔工作参数调节
。
[0011]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述主压缩机包括一级压缩机和二级压缩机，所述一级压缩机和所述二级压缩机之间设置级间冷却器，所述级间冷却器内循环闭式冷却水，所述级间冷却器与所述空冷塔连通，所述空冷塔通过风机驱动冷空气与所述闭式冷却水换热；所述一级压缩机
、
所述二级压缩机和所述级间冷却器均与所述控制部电连接
。
[0012]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述反应堆连通余热排出冷却器，所述余热排出冷却器内循环闭式冷却水，所述余热排出冷却器与所述空冷塔连通，所述空冷塔通过风机驱动冷空气与所述闭式冷却水换热；所述余热排出冷却器与所述控制部电连接
。
[0013]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述闭式冷却水为除盐水
。
[0014]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述空冷塔包括塔内水通道和多个风机，所述空冷塔还包括空冷塔控制单元，所述空冷塔控制单元与所述控制部电连接，所述空冷塔控制单元控制调节风机频率和风机的工作台数
。
[0015]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述空冷塔的一水侧出口通过第一出水管路连通所述主冷却器和所述级间冷却器的水侧入口，所述第一出水管路上设置第一温度测量单元和第一流量测量单元，所述第一温度测量单元和所述第一流量测量单元均与所述空冷塔控制单元电连接；所述空冷塔的另一水侧出口通过第二出水管路连通所述余热排出冷却器的水侧入口，所述第二出水管路上设置第二温度测量单元和第二流量测量单元，所述第二温度测量单元和所述第二流量测量单元均与所述空冷塔控制单元电连接
。
[0016]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述空冷塔的水侧出口和所述主冷却器的水侧入口之间设置第一阀组，所述主冷却器的水侧出口和所述空冷塔的水侧入口之间设置第二阀组；所述第一阀组和所述第二阀组均与所述控制部电连接；所述空冷塔的水侧出口和所述级间冷却器的水侧入口之间设置第三阀组，所述级间冷却器的水侧出口和所述空冷塔的水侧入口之间设置第四阀组；所述第三阀组和所述第四阀组均与所述控制部电连接
。
[0017]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述第一阀组和所述主冷却器的水侧入口之间设置第三流量测量单元，所述第三阀组和所述级间冷却器的水侧入口之间设置第四流量测量单元，所述主冷却器和所述主压缩机之间设置第三温度测量单元和第一压力测量单元；所述第三流量测量单元
、
所述第四流量测量单元
、
所述第三温度测量单元和所述第一压力测量单元均与所述控制部电连接
。
[0018]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述空冷塔的水侧出口和所述余热排出冷却器的水侧入口之间设置第五阀组，所述余热排出冷却器的水侧出口和所述空冷塔的水侧入口之间设置第六阀组；所述第五阀组和所述第六阀组均与所述控制部电连接
。
[0019]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述
CO2
‑
FLiNaK
换热器和所述透平之间设置第七阀组和第八阀组，所述第七阀组和所述
CO2
‑
FLiNaK
换热器之间设置第五流量测量单元，所述第八阀组和所述透平之间设置第二压力测量单元
、
第四温度测量单元，所述透平上设置转速测量单元，所述透平上设置转速调节子单元和透平温度控制子单元，所述第七阀组...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无水冷却发电系统，其特征在于，包括，发电部，包括反应堆，所述反应堆连通
FLiNaK
‑
FLiBe
换热器，所述
FLiNaK
‑
FLiBe
换热器连通
CO2
‑
FLiNaK
换热器，
CO2
‑
FLiNaK
换热器的
CO2
侧出口与透平连通，所述透平上连接发电机；冷却部，包括高温回热器
、
低温回热器
、
主冷却器
、
主压缩机
、
再压缩机和空冷塔，所述透平的出口顺序连通高温回热器的热侧
、
低温回热器的热侧，低温回热器的热侧出口通过再压缩机连通高温回热器的冷侧入口，低温回热器的热侧出口还通过主冷却器
、
主压缩机连通低温回热器的冷侧入口；所述主冷却器内循环闭式冷却水，所述主冷却器与所述空冷塔连通，所述空冷塔通过风机驱动冷空气与所述闭式冷却水换热；控制部，用于接收系统温度
、
压力
、
流量监测值且用于控制主压缩机入口压力调节
、
主压缩机入口温度调节
、
透平转速调节
、
透平温度调节
、
空冷塔工作参数调节
。2.
如权利要求1所述的无水冷却发电系统，其特征在于，所述主压缩机包括一级压缩机和二级压缩机，所述一级压缩机和所述二级压缩机之间设置级间冷却器，所述级间冷却器内循环闭式冷却水，所述级间冷却器与所述空冷塔连通，所述空冷塔通过风机驱动冷空气与所述闭式冷却水换热；所述一级压缩机
、
所述二级压缩机和所述级间冷却器均与所述控制部电连接
。3.
如权利要求2所述的无水冷却发电系统，其特征在于，所述反应堆连通余热排出冷却器，所述余热排出冷却器内循环闭式冷却水，所述余热排出冷却器与所述空冷塔连通，所述空冷塔通过风机驱动冷空气与所述闭式冷却水换热；所述余热排出冷却器与所述控制部电连接
。4.
如权利要求3所述的无水冷却发电系统，其特征在于，所述闭式冷却水为除盐水
。5.
如权利要求3所述的无水冷却发电系统，其特征在于，所述空冷塔包括塔内水通道和多个风机，所述空冷塔还包括空冷塔控制单元，所述空冷塔控制单元与所述控制部电连接，所述空冷塔控制单元控制调节风机频率和风机的工作台数
。6.
如权利要求5所述的无水冷却发电系统，其特征在于，所述空冷塔的一水侧出口通过第一出水管路连通所述主冷却器和所述级间冷却器的水侧入口，所述第一出水管路上设置第一温度测量单元和第一流量测量单元，所述第一温度测量单元和所述第一流量测量单元均与所述空冷塔控制单元电连接；所述空冷塔的另一水侧出口通过第二出水管路连通所述余热排出冷却器的水侧入口，所述第二出水管路上设置第二温度测量单元和第二流量测量单元，所述第二温度测量单元和所述第二流量测量单元均与所述空冷塔控制单元电连接
。7.
如权利要求5所述的无水冷却发电系统，其特征在于，所述空冷塔的水侧出口和所述主冷却器的水侧入口之间设置第一阀组，所述主冷却器的水侧出口和所述空冷塔的水侧入口之间设置第二阀组；所述第一阀组和所述第二阀组均与所述控制部电连接；所述空冷塔的水侧出口和所述级间冷却器的水侧入口之间设置第三阀组，所述级间冷却器的水侧出口和所述空冷塔的水侧入口之间设置第四阀组；所述第三阀组和所述第四阀组均与所述控制部电连接
。8.
如权利要求7所述的无水冷却发电系统，其特征在于，所述第一阀组和所述主冷却器的水侧入口之间设置第三流量测量单元，所述第三阀组和所述级间冷却器的水侧入口之间设置第四流量测量单元，所述主冷却器和所述主压缩机之间设置第三温度测量单元和第一
压力测量单元；所述第三流量测量单元
、
所述第四流量测量单元
、
所述第三温度测量单元和所述第一压力测量单元均与所述控制部电连接
。9.
如权利要求6所述的无水冷却发电系统，其特征在于，所述空冷塔的水侧出口和所述余热排出...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秀婷，刘光旭，黄彦平，昝元锋，臧金光，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：