采用超臨界二氧化碳的新型熔鹽堆能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明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的新型熔鹽堆能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]核能是一種可大規(guī)模發(fā)展的清潔能源，對(duì)國(guó)家的能源供應(yīng)和環(huán)境保護(hù)具有重要的支撐作用。隨著人類對(duì)能源利用要求的逐步提高，核能技術(shù)也相應(yīng)的經(jīng)歷了逐步升級(jí)換代的過(guò)程。目前在國(guó)際社會(huì)公認(rèn)的最具發(fā)展前景的六種第四代核能系統(tǒng)中，熔鹽堆占據(jù)一席之地。
[0003]目前的熔鹽堆系統(tǒng)一般采用三個(gè)回路。在燃料冷卻劑系統(tǒng)與發(fā)電系統(tǒng)之間再設(shè)置一個(gè)隔離回路。一回路為液態(tài)熔鹽冷卻劑，燃料與冷卻劑混合為一體。二回路為隔離回路，一般采用與冷卻劑相同的工質(zhì)。三回路為發(fā)電系統(tǒng)，目前一般采用的是水/蒸汽工質(zhì)或氦氣工質(zhì)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，由熱能轉(zhuǎn)換為電能。以水/蒸汽為工質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一般采用朗肯循環(huán)，朗肯循環(huán)在高溫下效率并不理想，且系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備多、體積大，投資成本較高。以氦氣為工質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一般采用布雷頓循環(huán)，由于氦氣密度低，壓縮功耗非常大，導(dǎo)致氦氣布雷頓循環(huán)的效率相對(duì)更低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用超臨界二氧化碳的新型熔鹽堆能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，提高效率，提升熔鹽堆的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0005]本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
采用超臨界二氧化碳的新型熔鹽堆能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括用于提供熱源的一回路、隔離回路以及將熱能轉(zhuǎn)換成電能的三回路，所述一回路與所述隔離回路之間通過(guò)一第一換熱器進(jìn)行熱交換，所述隔離回路與所述三回路之間通過(guò)一第二換熱器進(jìn)行熱交換，所述一回路上設(shè)有以熔鹽為冷卻劑的核反應(yīng)堆，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回路的第三管道，所述第三管道上設(shè)有透平、發(fā)電機(jī)、回?zé)崞鹘M、冷卻器以及主壓氣機(jī)，所述透平的入口與所述第二換熱器的二次側(cè)出口相連通，所述透平的出口與所述回?zé)崞鹘M的一高溫側(cè)入口相連通，所述透平的輸出端與所述發(fā)電機(jī)的輸入端相連，所述冷卻器的入口與所述回?zé)崞鹘M的一高溫側(cè)出口相連通，所述冷卻器的出口與所述主壓氣機(jī)的入口相連通，所述主壓氣機(jī)的出口通過(guò)所述回?zé)崞鹘M的低溫側(cè)通道與所述第二換熱器的二次側(cè)入口相連通，所述回?zé)崞鹘M包括至少兩個(gè)回?zé)崞鳎龌責(zé)崞鹘M內(nèi)的所有回?zé)崞鞯母邷貍?cè)通道相連通，所述回?zé)崞鹘M內(nèi)的所有回?zé)崞鞯牡蜏貍?cè)通道相連通。
[0006]進(jìn)一步地，所述三回路還包括一輔壓氣機(jī)，所述輔壓氣機(jī)的入口與所述回?zé)崞鹘M的高溫側(cè)出口相連通，所述輔壓氣機(jī)的出口與所述回?zé)崞鹘M的低溫側(cè)相連通。
[0007]進(jìn)一步地，所述回?zé)崞鞯臄?shù)量為兩個(gè)，分別為回?zé)崞饕缓突責(zé)崞鞫責(zé)崞饕坏母邷貍?cè)入口與所述透平的出口相連通，回?zé)崞饕坏母邷貍?cè)出口與回?zé)崞鞫母邷貍?cè)入口相連通，回?zé)崞鞫母邷貍?cè)出口與所述冷卻器的入口相連通，所述主壓氣機(jī)的出口與所述回?zé)崞鞫牡蜏貍?cè)入口相連通，回?zé)崞鞫牡蜏貍?cè)出口與回?zé)崞饕坏牡蜏貍?cè)入口相連通，回?zé)崞饕坏牡蜏貍?cè)出口與所述第二換熱器的二次側(cè)入口相連通。
[0008]進(jìn)一步地，所述三回路還包括一輔壓氣機(jī)，所述輔壓氣機(jī)的入口與回?zé)崞鞫母邷貍?cè)出口相連通，所述輔壓氣機(jī)的出口與回?zé)崞饕坏牡蜏貍?cè)入口相連通。
[0009]進(jìn)一步地，所述一回路包括與所述第一換熱器的一次側(cè)相連通的第一管道，所述核反應(yīng)堆設(shè)于所述第一管道上，且所述核反應(yīng)堆的出口與所述第一換熱器的一次側(cè)入口相連通，所述核反應(yīng)堆的入口與所述第一換熱器的一次側(cè)出口相連通，形成閉合的循環(huán)回路。
[0010]進(jìn)一步地，所述第一管道上還設(shè)有栗，所述栗的一端與所述第一換熱器的一次側(cè)出口相連通，另一端與所述核反應(yīng)堆的入口相連通。用于為所述一回路內(nèi)的冷卻劑流體的流動(dòng)提供動(dòng)力。
[0011]進(jìn)一步地，所述隔離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，任一第二管道上設(shè)有用于提供流體輸送動(dòng)力的栗。所述隔離回路設(shè)置的主要目的是吸收所述一回路的熱量并將其傳送給所述三回路。
[0012]進(jìn)一步地，所述核反應(yīng)堆的出口溫度為600-750°C，入口溫度為450_550°C，進(jìn)出口溫差控制在150-200 °C。
[0013]綜上，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所述的熔鹽堆能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)根據(jù)熱源一一熔鹽反應(yīng)堆的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)所述分流壓縮的復(fù)合循環(huán)回路，能夠較好地匹配熔鹽堆的進(jìn)出口溫度參數(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電效率的最優(yōu)化，并遠(yuǎn)高于目前的蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，同時(shí)還能簡(jiǎn)化系統(tǒng)、縮小體積、降低成本，大幅度提高熔鹽堆的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例所示的熔鹽堆能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱:熔鹽堆能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100、一回路10、隔離回路20、三回路30、第一換熱器40、第二換熱器50、第一管道11、核反應(yīng)堆12、栗13、第二管道21、第三管道39、透平31、發(fā)電機(jī)32、回?zé)崞?3、冷卻器34、主壓氣機(jī)35、輔壓氣機(jī)36。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0016]實(shí)施例1
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明較佳實(shí)施例所示的熔鹽堆能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100，包括用于提供熱源的一回路10、隔離回路20以及三回路30，所述一回路10與所述隔離回路20之間通過(guò)一第一換熱器40進(jìn)行熱交換，所述隔離回路20與所述三回路30之間通過(guò)一第二換熱器50進(jìn)行熱交換。
[0017]所述一回路10包括與所述第一換熱器40的一次側(cè)相連通的第一管道11，所述第一管道11上設(shè)有以熔鹽為冷卻劑的核反應(yīng)堆12，為所述隔離回路20以及所述三回路30提供熱源，所述核反應(yīng)堆12的出口與所述第一換熱器40的一次側(cè)入口相連通，所述核反應(yīng)堆12的入口與所述第一換熱器40的一次側(cè)出口相連通，如此，所述核反應(yīng)堆12與所述第一換熱器40的一次側(cè)通道連通形成供流體流動(dòng)的閉合回路，所述第一管道11上還設(shè)有栗13，所述栗13的一端與所述第一換熱器40的一次側(cè)出口相連通，另一端與所述核反應(yīng)堆12的入口相連通，用于為所述一回路10內(nèi)的冷卻劑流體的流動(dòng)提供動(dòng)力。
[0018]所述隔離回路20吸收所述一回路10的熱量并將其傳送給所述三回路30。所述隔離回路20設(shè)置的主要目的是為了保證核反應(yīng)堆的運(yùn)行安全，使所述三回路30內(nèi)的工質(zhì)不存在與用于冷卻堆芯的所述一回路10內(nèi)的熔鹽工質(zhì)相接觸的可能性，確保所述三回路30出現(xiàn)的任何非預(yù)期工況或事故不會(huì)影響核反應(yīng)堆，從而確保核安全。所述隔離回路20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(dòng)的閉合回路。任一第二管道21上設(shè)有用于供所述隔離回路20內(nèi)的傳熱介質(zhì)的流動(dòng)提供動(dòng)力的所述栗13。所述隔離回路20的傳熱介質(zhì)采用與所述一回路10中的冷卻劑相同的物質(zhì)。
[0019]所述三回路30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(dòng)的閉合回路。所述三回路30內(nèi)的工質(zhì)為超臨界二氧化碳。所述第三管道39上設(shè)有透平31、發(fā)電機(jī)32、回?zé)崞鹘M、冷卻器34以及主壓氣機(jī)35。
[0020]所述透平31的入口與所述第二換熱器50的二次側(cè)出口相連通，所述透平31的出口與所述回?zé)崞鹘M的一高溫側(cè)入口相連通，所述透平31的輸出端與所述發(fā)電機(jī)32的輸入端相連。所述冷卻器34的入口與所述回?zé)崞鹘M的一高溫側(cè)出口相連通，所述冷卻器34的出口與所述主壓氣機(jī)35的入口相連通，所述主壓氣機(jī)35的出口通過(guò)所述回?zé)崞鹘M的低溫側(cè)通道與所述第二換熱器50的二次側(cè)入口相連通。從所述主壓氣機(jī)35的出口出來(lái)的二氧化碳與從所述透平31的出口出來(lái)的高溫二氧化碳在所述回?zé)崞鹘M處進(jìn)行熱交換后進(jìn)入所述第二換熱器50內(nèi)。