一种氦气‑蒸汽联合循环热电冷三联供系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种氦气‑蒸汽联合循环热电冷三联供系统及方法，包括蒸汽轮机高中压缸、蒸汽轮机低压缸、蒸汽轮发电机、凝汽器、除氧器、溴化锂双效式制冷机组、热网换热器、反应堆、氦‑氦换热器、氦气轮机、氦气轮发电机、蒸汽发生器及氦‑水换热器，该系统及方法能够基于反应堆实现热电冷的联合供给，并且成本低，污染较少，同时能够实现热电冷的灵活匹配。

A system for helium gas steam combined cycle thermoelectric cooling and method

The invention discloses a system for helium gas steam combined cycle thermoelectric cooling and methods, including steam turbine high pressure cylinder, the steam turbine low pressure cylinder, steam turbine, condenser, deaerator, double effect lithium bromide chiller, heat exchanger, reactor, heat exchanger, helium helium helium turbine helium turbine, steam generator and helium water heat exchanger, the system and method can realize the combined supply of cold reactor based on thermal power, and low cost, less pollution, at the same time to realize the flexible matching thermoelectric cooler.

【技术实现步骤摘要】
一种氦气-蒸汽联合循环热电冷三联供系统及方法
本专利技术属于能源
，涉及一种热电冷三联供系统及方法，具体涉及一种氦气-蒸汽联合循环热电冷三联供系统及方法。
技术介绍
热电冷三联供系统是一种将发电、供热和制冷过程综合为一体的多联产系统。热电冷三联供技术具有提高能源利用率，减少有害气体排放和实现能源多样化供给的优势，在国内外已得到了普遍推广。根据能量供应模式，热电冷三联供系统主要有三种类型：锅炉-蒸汽轮机热电冷联产、燃气-蒸汽联合循环热电冷联产和内燃机热电冷联产。就目前国内热电冷联供技术发展情况而言，热电冷联供技术主要集中于中、大型热电厂的改造项目，即由原来单一供电改造为发电、供热、制冷的一体化项目，此类项目的特点为：以发电为主，供热和制冷为辅。相较于发达国家成熟的热电冷联供系统，国内受制于目前的电力结构体系，在热电冷三种能源输出的协调匹配方面仍存在一定差距。同时，考虑到我国国情和能源中长期发展规划目标，以上所述以煤或天然气作为输入能源的三种热电冷联供系统，前者对大气污染较严重，后者虽具有清洁燃烧和效率较高的优点，但我国天然气资源有限，能源利用成本较高。球床模块式高温气冷堆核电站是目前国际公认的第四代先进反应堆，该项发电技术已列入我国能源技术创新“十三五”规划。高温气冷堆具有输出热量高(800-1000℃)、发电效率高、固有安全性的特点。其热电转换方式有两种：一种是将冷却堆芯的氦气直接推动氦气轮机发电，采用氦气布雷顿循环，转换效率可达到45％左右；另一种是将一回路高温氦气与二回路给水进行热交换，产生过热蒸汽推动蒸汽轮机发电，转换效率可达到42％左右。鉴于高温气冷堆具备以上特点，将其应用于热电冷联供技术成为一项重要的工程应用领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种氦气-蒸汽联合循环热电冷三联供系统及方法，该系统及方法能够基于反应堆实现热电冷的联合供给，并且成本低，污染较少，同时能够实现热电冷的灵活匹配。为达到上述目的，本专利技术所述的氦气-蒸汽联合循环热电冷三联供系统包括蒸汽轮机高中压缸、蒸汽轮机低压缸、蒸汽轮发电机、凝汽器、除氧器、溴化锂双效式制冷机组、热网换热器、反应堆、氦-氦换热器、氦气轮机、氦气轮发电机、蒸汽发生器及氦-水换热器；反应堆的出口与氦-氦换热器的放热侧入口相连通，氦-氦换热器的放热侧出口与反应堆的入口相连通；氦-氦换热器的吸热侧出口与氦气轮机的入口相连通，氦气轮机与氦气轮发电机同轴布置，氦气轮机的出口依次经蒸汽发生器的放热侧及氦-水换热器的放热侧与氦-氦换热器的吸热侧入口相连通；蒸汽发生器的吸热侧出口与蒸汽轮机高中压缸的蒸汽入口相连通，蒸汽轮机高中压缸的蒸汽出口分为两路，其中一路与蒸汽轮机低压缸的蒸汽入口相连通，另一路与溴化锂双效式制冷机组及热网换热器相连通，蒸汽轮机低压缸的排汽出口依次经凝汽器及除氧器与氦-水换热器的吸热侧入口相连通，氦-水换热器的吸热侧出口与蒸汽发生器的吸热侧入口相连通，蒸汽轮机高中压缸、蒸汽轮机低压缸及蒸汽轮发电机同轴布置。凝汽器与除氧器之间通过凝结水泵相连通。除氧器通过主给水泵与氦-水换热器的吸热侧入口相连通。氦-水换热器的放热侧出口经压气机与氦-氦换热器的吸热侧入口相连通。氦-氦换热器的放热侧出口经主氦风机与反应堆的入口相连通。本专利技术所述的氦气-蒸汽联合循环热电冷三联供方法包括以下步骤：反应堆产生的高温氦气进入到氦-氦换热器放热侧中进行换热，然后再进入反应堆中进行吸热；氦-氦换热器吸热侧输出的高温氦气进入氦气轮机中做功，使氦气轮机带动氦气轮发电机发电，氦气轮机输出的排气依次在蒸汽发生器的放热侧放热、氦-水换热器的放热侧放热后进入到氦-氦换热器中吸热形成高温氦气；凝汽器输出的凝结水经除氧器后依次进入到氦-水换热器的吸热侧吸热及蒸汽发生器的吸热侧吸热后形成过热蒸汽，所述过热蒸汽进入到蒸汽轮机高中压缸中，蒸汽轮机高中压缸输出的蒸汽分为两路，其中一路进入到溴化锂双效式制冷机组及热网换热器中，另一路在蒸汽轮机低压缸中做功后进入到凝汽器中凝结为凝结水。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的氦气-蒸汽联合循环热电冷三联供系统及方法在具体操作时，反应堆输出的高温氦气先将热能用于氦气轮机发电，再将能量应用于蒸汽轮机做功发电、溴化锂双效式制冷机组制冷及热网换热器供热，然后再将氦气余热用于加热给水，实现能量的梯级利用，从而极大的提高核能的转换效率。同时在具体操作时，可以根据不同时期用户的需求，调整进入到蒸汽轮机低压缸、溴化锂双效式制冷机组及热网换热器中的排汽量，从而实现以热定电或以冷定电，即优先保证用户供热或制冷期间所需蒸汽量，然后再将剩余蒸汽用于发电，从而实现热电冷的灵活匹配，并且成本低，污染小，系统稳定性较高。附图说明图1为本专利技术的原理图。其中，1为反应堆、2为氦-氦换热器、3为主氦风机、4为氦气轮机、5为氦气轮发电机、6为蒸汽发生器、7为氦-水换热器、8为压气机、9为蒸汽轮机高中压缸、10为蒸汽轮机低压缸、11为蒸汽轮发电机、12为溴化锂双效式制冷机组、13为热网换热器、14为凝汽器、15为凝结水泵、16为除氧器、17为主给水泵。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1，本专利技术所述的氦气-蒸汽联合循环热电冷三联供系统包括蒸汽轮机高中压缸9、蒸汽轮机低压缸10、蒸汽轮发电机11、凝汽器14、除氧器16、溴化锂双效式制冷机组12、热网换热器13、反应堆1、氦-氦换热器2、氦气轮机4、氦气轮发电机5、蒸汽发生器6及氦-水换热器7；反应堆1的出口与氦-氦换热器2的放热侧入口相连通，氦-氦换热器2的放热侧出口与反应堆1的入口相连通；氦-氦换热器2的吸热侧出口与氦气轮机4的入口相连通，氦气轮机4与氦气轮发电机5同轴布置，氦气轮机4的出口依次经蒸汽发生器6的放热侧及氦-水换热器7的放热侧与氦-氦换热器2的吸热侧入口相连通；蒸汽发生器6的吸热侧出口与蒸汽轮机高中压缸9的蒸汽入口相连通，蒸汽轮机高中压缸9的蒸汽出口分为两路，其中一路与蒸汽轮机低压缸10的蒸汽入口相连通，另一路与溴化锂双效式制冷机组12及热网换热器13相连通，蒸汽轮机低压缸10的排汽出口依次经凝汽器14及除氧器16与氦-水换热器7的吸热侧入口相连通，氦-水换热器7的吸热侧出口与蒸汽发生器6的吸热侧入口相连通，蒸汽轮机高中压缸9、蒸汽轮机低压缸10及蒸汽轮发电机11同轴布置。凝汽器14与除氧器16之间通过凝结水泵15相连通；除氧器16通过主给水泵17与氦-水换热器7的吸热侧入口相连通；氦-水换热器7的放热侧出口经压气机8与氦-氦换热器2的吸热侧入口相连通；氦-氦换热器2的放热侧出口经主氦风机3与反应堆1的入口相连通。本专利技术所述的氦气-蒸汽联合循环热电冷三联供方法包括以下步骤：反应堆1产生的高温氦气进入到氦-氦换热器2放热侧中进行换热，然后再进入反应堆1中进行吸热；氦-氦换热器2吸热侧输出的高温氦气进入氦气轮机4中做功，使氦气轮机4带动氦气轮发电机5发电，氦气轮机4输出的排气依次在蒸汽发生器6的放热侧放热、氦-水换热器7的放热侧放热后进入到氦-氦换热器2中吸热形成高温氦气；凝汽器14输出的凝结水经除氧器16后依次进入到氦-水换热器7的吸热侧吸热及蒸汽发生器6的吸热侧吸热后形成过热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氦气‑蒸汽联合循环热电冷三联供系统，其特征在于，包括蒸汽轮机高中压缸(9)、蒸汽轮机低压缸(10)、蒸汽轮发电机(11)、凝汽器(14)、除氧器(16)、溴化锂双效式制冷机组(12)、热网换热器(13)、反应堆(1)、氦‑氦换热器(2)、氦气轮机(4)、氦气轮发电机(5)、蒸汽发生器(6)及氦‑水换热器(7)；反应堆(1)的出口与氦‑氦换热器(2)的放热侧入口相连通，氦‑氦换热器(2)的放热侧出口与反应堆(1)的入口相连通；氦‑氦换热器(2)的吸热侧出口与氦气轮机(4)的入口相连通，氦气轮机(4)与氦气轮发电机(5)同轴布置，氦气轮机(4)的出口依次经蒸汽发生器(6)的放热侧及氦‑水换热器(7)的放热侧与氦‑氦换热器(2)的吸热侧入口相连通；蒸汽发生器(6)的吸热侧出口与蒸汽轮机高中压缸(9)的蒸汽入口相连通，蒸汽轮机高中压缸(9)的蒸汽出口分为两路，其中一路与蒸汽轮机低压缸(10)的蒸汽入口相连通，另一路与溴化锂双效式制冷机组(12)及热网换热器(13)相连通，蒸汽轮机低压缸(10)的排汽出口依次经凝汽器(14)及除氧器(16)与氦‑水换热器(7)的吸热侧入口相连通，氦‑水换热器(7)的吸热侧出口与蒸汽发生器(6)的吸热侧入口相连通，蒸汽轮机高中压缸(9)、蒸汽轮机低压缸(10)及蒸汽轮发电机(11)同轴布置。...

【技术特征摘要】
1.一种氦气-蒸汽联合循环热电冷三联供系统，其特征在于，包括蒸汽轮机高中压缸(9)、蒸汽轮机低压缸(10)、蒸汽轮发电机(11)、凝汽器(14)、除氧器(16)、溴化锂双效式制冷机组(12)、热网换热器(13)、反应堆(1)、氦-氦换热器(2)、氦气轮机(4)、氦气轮发电机(5)、蒸汽发生器(6)及氦-水换热器(7)；反应堆(1)的出口与氦-氦换热器(2)的放热侧入口相连通，氦-氦换热器(2)的放热侧出口与反应堆(1)的入口相连通；氦-氦换热器(2)的吸热侧出口与氦气轮机(4)的入口相连通，氦气轮机(4)与氦气轮发电机(5)同轴布置，氦气轮机(4)的出口依次经蒸汽发生器(6)的放热侧及氦-水换热器(7)的放热侧与氦-氦换热器(2)的吸热侧入口相连通；蒸汽发生器(6)的吸热侧出口与蒸汽轮机高中压缸(9)的蒸汽入口相连通，蒸汽轮机高中压缸(9)的蒸汽出口分为两路，其中一路与蒸汽轮机低压缸(10)的蒸汽入口相连通，另一路与溴化锂双效式制冷机组(12)及热网换热器(13)相连通，蒸汽轮机低压缸(10)的排汽出口依次经凝汽器(14)及除氧器(16)与氦-水换热器(7)的吸热侧入口相连通，氦-水换热器(7)的吸热侧出口与蒸汽发生器(6)的吸热侧入口相连通，蒸汽轮机高中压缸(9)、蒸汽轮机低压缸(10)及蒸汽轮发电机(11)同轴布置。2.根据权利要求1所述的氦气-蒸汽联合循环热电冷三联供系统，其特征在于，凝汽器(14)与除氧器(16)之间通过凝结水泵(15)相连通。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊峰，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61