一种核能和槽式太阳能光热联合发电系统及发电方法技术方案

技术编号:19446258 阅读:24 留言:0更新日期:2018-11-14 16:28
一种核能和槽式太阳能光热联合发电系统及发电方法,系统包括核能加热回路、太阳能加热回路及发电回路,发电回路包括连接发电机的汽轮机,汽轮机的蒸汽入口经过热器连接蒸汽发生器,汽轮机的蒸汽出口经凝汽器以及给水循环泵通入蒸汽发生器;核能加热回路连接在蒸汽发生器上进行换热,核能加热回路中设有主泵、核反应堆以及稳压器;太阳能加热回路连接在过热器上进行换热,太阳能加热回路中设有低温熔盐罐、槽式太阳能镜场以及高温熔盐罐。在发电过程中,核能加热回路将蒸汽发生器中的冷却水加热为饱和蒸汽送入过热器,太阳能加热回路再将过热器中的饱和蒸汽加热为过热蒸汽。本发明专利技术能够降低熔盐凝固的风险,减少厂用电量,提高发电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种核能和槽式太阳能光热联合发电系统及发电方法
本专利技术属于发电领域,具体涉及一种核能和槽式太阳能光热联合发电系统及发电方法。
技术介绍
核电厂是利用核裂变或核聚变反应所释放能量产生电能的发电厂,包括利用核裂变生产蒸汽的核岛以及利用蒸汽发电的常规岛。目前核电站的核岛一般配备的是自然循环蒸汽发生器,只能产生饱和蒸汽,此外,出于反应堆的安全运行考虑,核岛冷却剂不允许沸腾(即<320℃),因此,核电站通常是将回路产生8Mpa左右(约290℃)的饱和蒸汽通入汽轮机做功,蒸汽参数低导致发电效率不高。以二元熔盐作为传储热介质的槽式太阳能光热发电,是一种主流的太阳能热发电技术,具有在夜间或者太阳资源不佳的情况下实现发电功率稳定输出的优点,但由于熔盐的熔点较高,为了避免熔盐在换热系统中凝固,一般设置二元熔盐的安全温度不低于290℃。但在熔盐和水换热时,由于给水温度不高,为降低熔盐的凝固风险,需要配置足够的电伴热作为辅助,在低负荷运行时经常需要开启电伴热维持熔盐处于安全温度,导致防凝耗电严重,影响太阳能光热电站的经济性。因此,如何优化系统设计,发挥新能源利用多能互补的优势、提高发电效率、提高电站经济性,是亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题,提供一种核能和槽式太阳能光热联合发电系统及发电方法,能够降低熔盐凝固的风险,减少厂用电量,有效提高发电效率。为了实现上述目的,本专利技术核能和槽式太阳能光热联合发电系统包括核能加热回路、太阳能加热回路及发电回路,所述的发电回路包括连接发电机的汽轮机,汽轮机的蒸汽入口经过热器连接蒸汽发生器,汽轮机的蒸汽出口经凝汽器以及给水循环泵通入蒸汽发生器;所述的核能加热回路连接在蒸汽发生器上进行换热,核能加热回路中设有主泵、核反应堆以及稳压器;所述的太阳能加热回路连接在过热器上进行换热,太阳能加热回路中设有低温熔盐罐、槽式太阳能镜场以及高温熔盐罐;所述的核能加热回路将蒸汽发生器中的冷却水加热为饱和蒸汽送入过热器,太阳能加热回路再将过热器中的饱和蒸汽加热为过热蒸汽。所述的核反应堆为压水堆。蒸汽发生器采用带汽水分离器的饱和蒸汽发生器或者立式直管强迫循环型蒸汽发生器。所述的过热器采用管壳式换热器或板式换热器。所述高温熔盐罐与低温熔盐罐的顶部分别设有均采用液下泵的高温熔盐泵和低温熔盐泵。所述的槽式太阳能镜场中采用槽式集热器与真空集热管。本专利技术核能和槽式太阳能光热联合发电系统的发电方法,包括以下步骤:1)主泵将低温循环介质送入核反应堆,低温循环介质吸热变为高温循环介质并进入蒸汽发生器,稳压器补偿核能加热回路因温度变化引起的容积变化,高温循环介质在蒸汽发生器中将冷却水加热为饱和蒸汽,换热后的低温循环介质再次进入核反应堆;2)低温熔盐罐将低温熔盐送入槽式太阳能镜场,低温熔盐吸收太阳能的热量后变为高温熔盐并进入高温熔盐罐,高温熔盐罐将高温熔盐送入过热器并将过热器中的饱和蒸汽加热为过热蒸汽,换热后的低温熔盐再进入低温熔盐罐;3)给水循环泵将冷却水送入蒸汽发生器,吸收核能加热回路高温循环介质的热量变为饱和蒸汽,再离开蒸汽发生器进入过热器,饱和蒸汽吸收太阳能加热回路高温熔盐的热量变为过热蒸汽,再离开过热器进入汽轮机,过热蒸汽推动汽轮机做功并带动发电机对外输出电力,做功后的乏汽进入凝汽器变成冷却水,冷却水再次通过给水循环泵加压后送入蒸汽发生器加热为饱和蒸汽。所述核能加热回路中的循环介质采用溶有硼酸的轻水、溶有硼酸的重水、溶有镉盐的轻水以及溶有镉盐的重水中的任意一种。所述太阳能加热回路中的熔盐采用硝酸钠和硝酸钾按比例组成的二元混合熔盐。与现有技术相比,本专利技术具有如下的有益效果:通过将核电和槽式太阳能热发电结合,将电站循环水的加热过程分为两段,第一段利用核能将过冷水加热为饱和蒸汽,第二段利用太阳能将饱和蒸汽加热为过热蒸汽。本专利技术一方面克服了传统核电蒸汽参数低导致的发电效率低的缺点,将核电回路生成的饱和蒸汽进一步加热为过热蒸汽,通过提高蒸汽参数,提高了整体的发电效率;另一方面在太阳能加热回路中与熔盐换热的是来自核能加热回路290℃左右的饱和蒸汽,因此换热后二元熔盐的温度不会低于饱和蒸汽温度,大幅降低了传统采用二元熔盐作为储换热介质的太阳能光热发电站中熔盐的凝固风险,减少了电伴热使用频率,减少了厂用电量,提高了电站经济性。此外,本专利技术的系统具有储热能力,通过配置大容量的储热系统,能够在夜间或者太阳资源不佳的情况下正常运行,实现发电负荷的稳定输出。附图说明图1本专利技术的整体运行过程示意图;附图中:1-核反应堆;2-稳压器;3-蒸汽发生器;4-主泵;5-槽式太阳能镜场;6-高温熔盐罐;7-低温熔盐罐;8-过热器;9-汽轮机;10-发电机;11-凝汽器;12-给水循环泵。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。参见图1,本专利技术核能和槽式太阳能光热联合发电系统包括核能加热回路、太阳能加热回路及发电回路,发电回路包括连接发电机10的汽轮机9,汽轮机9的蒸汽入口经过热器8连接蒸汽发生器3,汽轮机9的蒸汽出口经凝汽器11以及给水循环泵12通入蒸汽发生器3;核能加热回路连接在蒸汽发生器3上进行换热,核能加热回路中设有主泵4、核反应堆1以及稳压器2;太阳能加热回路连接在过热器8上进行换热,太阳能加热回路中设有低温熔盐罐7、槽式太阳能镜场5以及高温熔盐罐6;核能加热回路将蒸汽发生器3中的冷却水加热为饱和蒸汽送入过热器8,太阳能加热回路再将过热器8中的饱和蒸汽加热为过热蒸汽。本专利技术的核反应堆1采用压水堆,槽式太阳能镜场5包括至少一组槽式太阳能集热器,槽式太阳能集热器包括支撑立柱、槽式集热器、真空集热管和驱动装置。实施例1本专利技术核能和槽式太阳能光热联合发电系统的发电方法,包括以下步骤:步骤一:核能加热回路循环;主泵4将压力为12Mpa,温度为282℃,流量为480kg/s的含硼冷却水送入核反应堆1,吸收核反应堆1产生的热量,被加热到295℃,进入蒸汽发生器3与发电回路给水循环泵12送入的水工质进行换热,蒸汽发生器3采用卧式蒸汽发生器,产生温度为280℃的饱和蒸汽进入太阳能加热回路,稳压器2通过改变蒸汽密度调节压力,保证核能加热回路系统稳定。步骤二:太阳能加热回路循环;热熔盐罐中热盐温度为500℃,冷熔盐罐中冷盐温度为290℃,熔盐为60%硝酸钠和40%硝酸钾的混合二元熔盐,太阳能镜场5包括50条开口直径为5.77m的槽式集热器。当太阳辐射强度达到或超过300W/m2时,温度为290℃的低温熔盐由低温熔盐罐7的出口流出进入槽式太阳能镜场5,吸收太阳能热量,被加热为500℃的高温熔盐返回高温熔盐罐6;同时温度为500℃的高温熔盐由高温熔盐罐6流出进入过热器8与核能加热回路来的饱和蒸汽进行换热,过热器为管壳式换热器,蒸汽走管侧,熔盐走壳侧,熔盐流量为29kg/s;饱和蒸汽被加热为480℃的过热蒸汽进入发电回路,高温熔盐温度降低为290℃,返回低温熔盐罐7。步骤三:发电回路循环;温度为480℃,流量为16kg/s的过热蒸汽进入汽轮机9做功,将蒸汽的热能转化为机械能,由汽轮机9带动发电机10进行发电,将机械能转化为电能输出,发电机10的额定输出功率为10MW;做功后的乏汽进入凝汽器11放热后,通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核能和槽式太阳能光热联合发电系统,其特征在于:包括核能加热回路、太阳能加热回路及发电回路,所述的发电回路包括连接发电机(10)的汽轮机(9),汽轮机(9)的蒸汽入口经过热器(8)连接蒸汽发生器(3),汽轮机(9)的蒸汽出口经凝汽器(11)以及给水循环泵(12)通入蒸汽发生器(3);所述的核能加热回路连接在蒸汽发生器(3)上进行换热,核能加热回路中设有主泵(4)、核反应堆(1)以及稳压器(2);所述的太阳能加热回路连接在过热器(8)上进行换热,太阳能加热回路中设有低温熔盐罐(7)、槽式太阳能镜场(5)以及高温熔盐罐(6);所述的核能加热回路将蒸汽发生器(3)中的冷却水加热为饱和蒸汽送入过热器(8),太阳能加热回路再将过热器(8)中的饱和蒸汽加热为过热蒸汽。

【技术特征摘要】
1.一种核能和槽式太阳能光热联合发电系统,其特征在于:包括核能加热回路、太阳能加热回路及发电回路,所述的发电回路包括连接发电机(10)的汽轮机(9),汽轮机(9)的蒸汽入口经过热器(8)连接蒸汽发生器(3),汽轮机(9)的蒸汽出口经凝汽器(11)以及给水循环泵(12)通入蒸汽发生器(3);所述的核能加热回路连接在蒸汽发生器(3)上进行换热,核能加热回路中设有主泵(4)、核反应堆(1)以及稳压器(2);所述的太阳能加热回路连接在过热器(8)上进行换热,太阳能加热回路中设有低温熔盐罐(7)、槽式太阳能镜场(5)以及高温熔盐罐(6);所述的核能加热回路将蒸汽发生器(3)中的冷却水加热为饱和蒸汽送入过热器(8),太阳能加热回路再将过热器(8)中的饱和蒸汽加热为过热蒸汽。2.根据权利要求1所述的核能和槽式太阳能光热联合发电系统,其特征在于:所述的核反应堆(1)为压水堆。3.根据权利要求1所述的核能和槽式太阳能光热联合发电系统,其特征在于:所述的蒸汽发生器(3)采用带汽水分离器的饱和蒸汽发生器或者立式直管强迫循环型蒸汽发生器。4.根据权利要求1所述的核能和槽式太阳能光热联合发电系统,其特征在于:所述的过热器(8)采用管壳式换热器或板式换热器。5.根据权利要求1所述的核能和槽式太阳能光热联合发电系统,其特征在于:所述高温熔盐罐(6)与低温熔盐罐(7)的顶部分别设有均采用液下泵的高温熔盐泵和低温熔盐泵。6.根据权利要求1所述的核能和槽式太阳能光热联合发电系统,其特征在于:所述的槽式太阳能镜场(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵晓辉张智博
申请(专利权)人:中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司
类型:发明
国别省市:陕西,61

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