一种高温气冷堆发电的系统和方法

技术领域

本发明属于核电技术领域，具体涉及一种高温气冷堆发电的系统和方法。

背景技术

目前高温气冷堆示范电站利用直流蒸发器将反应堆产生的热量加热水，产生蒸汽，推动汽轮机发电的。

该系统结构复杂，特别是直流蒸发器制造、运行困难。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种高温气冷堆发电的系统和方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种高温气冷堆发电的系统，包括高温气体供应模块、透平机、压缩机、发电机、电动机和离合器；其中，高温气体供应模块的出口接在透平机的入口，透平机的出口接在压缩机的入口，压缩机的出口接在高温气体供应模块的入口；

透平机的一端和压缩机的一端同轴设置，电动机通过离合器与压缩机的另一端同轴设置，发电机与透平机的另一端同轴设置。

本发明进一步的改进在于，高温气体供应模块是高温气冷堆的压力容器。

本发明进一步的改进在于，高温气体供应模块是高温气冷堆压力容器对外换热的中间换热器。

本发明进一步的改进在于，高温气体供应模块进口处的氦气温度为250℃，压力为7.5MPa。

本发明进一步的改进在于，高温气体供应模块出口处的氦气温度为750℃，压力为7.0MPa。

一种高温气冷堆发电的方法，该方法基于所述的一种高温气冷堆发电的系统，包括以下步骤：

在高温气冷堆发电的系统启动初期，电动机通过离合器带动压缩机和透平机，驱动系统内的气体循环；

随着高温气冷堆临界及功率的提升，高温气体供应模块出口气体温度提高，高温气体供应模块出口气体在透平机做功，当透平机做功大于电动机的功率后，离合器脱开，电动机停止；

高温气体供应模块出口气体在透平机内做功后，温度、压力降低，通过压缩机将气体压力提高，使系统内的循环可以持续进行。

本发明进一步的改进在于，通过控制高温气冷堆功率提升的速度，进而控制高温气体供应模块出口的温度，控制透平机转速，当透平机转速稳定到3000rpm以后，发电机发电并网。

本发明进一步的改进在于，提高反应堆功率，发电机发电负荷增加，降低反应堆功率，发电机发电负荷减小，发电负荷根据需要增加或减少。

本发明进一步的改进在于，当因任何原因，发电系统需要停止时，电动机启动，为系统提供动力，满足机组停机的需要。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种高温气冷堆发电的系统和方法，该系统与目前通常使用的系统比起来有以下几方面明显的优点：

(1)充分发挥了高温气冷堆“高温”的优势。

本发明利用高温气冷堆产生的高温氦气，直接冲转氦透平机，充分发挥高温气冷堆“高温”的优势。

(2)系统简单。

本发明提供的高温气冷堆发电的系统，仅包括高温气体供应模块，电动机，压缩机，离合器，透平机，以及发电机。与传统的蒸汽轮机发电机组相比，设备少、系统简单。

(3)没有热污染。

该发电系统，高温氦气在氦透平中做工后，不需要外界冷源冷却，被加压后直接回到反应堆中吸收热量，不需要利用冷源系统将不能利用的热量排放到自然界中，不存在热污染。

(4)效率高。

该发电系统，高温氦气在氦透平中做工后，不需要外界冷源冷却，没有热量损失，因此效率会远远高于蒸汽轮机发电机组。

附图说明

图1为本发明一种高温气冷堆发电的系统的结构框图。

附图标记说明：

1-高温气体供应模块，2-电动机，3-压缩机，4-离合器，5-透平机，6-发电机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做出进一步的说明。

如图1所示，本发明提供的一种高温气冷堆发电的系统，包括高温气体供应模块1、透平机5、压缩机3、发电机6、电动机2和离合器4；其中，高温气体供应模块1的出口接在透平机5的入口，透平机5的出口接在压缩机3的入口，压缩机3的出口接在高温气体供应模块1的入口；透平机5的一端和压缩机3的一端同轴设置，电动机2通过离合器4与压缩机3的另一端同轴设置，发电机6与透平机5的另一端同轴设置。

其中，高温气体供应模块1是高温气冷堆的压力容器，或者是高温气冷堆压力容器对外换热的中间换热器。目前正在建设的高温气冷堆示范工程，其高温气体供应模块的出口氦气温度是750℃，压力是7MPa左右，将来的超高温气冷堆，其出口温度可以达到950℃。高温氦气在氦透平机中做工后，温度降低到200℃左右，压力降低到1MPa左右。做工后的氦气在压缩机中被压缩后，温度达到250℃，压力达到7.5MPa左右进入到高温气体供应模块中再次吸热。

如图1所示，本发明提供的一种高温气冷堆发电的方法，包括以下步骤：

在高温气冷堆发电的系统启动初期，电动机2通过离合器4带动压缩机3和透平机5，驱动系统内的气体循环；

随着高温气冷堆临界及功率的提升，高温气体供应模块1出口气体温度提高，高温气体供应模块1出口气体在透平机5做功，当透平机5做功大于电动机2的功率后，离合器4脱开，电动机停止；

高温气体供应模块1出口气体在透平机5内做功后，温度、压力降低，通过压缩机3将气体压力提高，使系统内的循环可以持续进行；

通过控制高温气冷堆功率提升的速度，进而控制高温气体供应模块1出口的温度，控制透平机5转速，当透平机5转速稳定到3000rpm以后，发电机6发电并网；

提高反应堆功率，发电机6发电负荷增加，降低反应堆功率，发电机6发电负荷减小，发电负荷根据需要增加或减少；

当因任何原因，发电系统需要停止时，电动机2启动，为系统提供动力，满足机组停机的需要。