本发明专利技术提供的一种高温气冷堆梯级利用的发电供热装置及方法，包括高温气冷堆、高温取热器、二氧化碳透平、二氧化碳循环单元和低温工业热源驱动单元，本发明专利技术首先利用高品位的高温气冷堆热量进行二氧化碳循环发电，进一步提高了发电效率，实现了高品位高温气冷堆热量的有效利用；利用发电后的温度为400℃左右的氦气余热和回热器中的高温二氧化碳驱动吸收式热泵中的发生器，实现了对低温工业余热品位的提升，提高了低温工业余热的利用效率；本装置中的二氧化碳发电系统体积紧凑，占地空间小，降低了高温气冷堆利用系统的整体体积和成本。降低了高温气冷堆利用系统的整体体积和成本。降低了高温气冷堆利用系统的整体体积和成本。
【技术实现步骤摘要】
一种高温气冷堆梯级利用的发电供热装置及方法
[0001]本专利技术属于发电领域，具体涉及一种高温气冷堆梯级利用的发电供热装置及方法。
技术介绍
[0002]高温堆是具有固有安全性的第四代反应堆，相对于第三代核电技术有着布置灵活、热效率高、安全性好、系统简单等特点，是未来实现碳达峰碳中和的有效途径，尤其在热电联产、高温热利用方面具有广阔的应用前景。国内外均针对高温气冷堆的发展规划进行了相应部署，目前，高温气冷堆的并网发电示范已经在我国稳步开展并取得重要成果。
[0003]高温气冷堆一次回路出口的氦气温度达到750℃以上，目前对于高温气冷堆热量的利用一般为产生高温高压蒸汽。除了常规的基于蒸汽机组的热电联产应用之外，高温气冷堆出口的高温氦气也可以用于其他高温热利用场景，比如碘硫制氢、氦气透平发电以及超临界二氧化碳布雷顿循环发电。碘硫制氢循环主要包含本生反应及酸液分离、碘化氢浓缩与分解、硫酸浓缩与分解，其中第三步反应温度为800～900℃，因此需要高温气冷堆氦气温度达到950℃左右。氦气透平发电循环的研究主要集中在循环形式和循环效率上，包括整体布雷顿循环和联合循环、进出口温度参数影响等。
[0004]而目前高温气冷堆直接用于蒸汽热电联产有如下问题：
[0005]1、高温气冷堆一次介质出口温度750℃，可采用更高效率的循环方式。
[0006]2、高温气冷堆机组体积相对较小，相比而言蒸汽循环机组体积较大，配套建设成本较高。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种高温气冷堆梯级利用的发电供热装置及方法，解决了现有技术中存在的上述不足。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0009]本专利技术提供的一种高温气冷堆梯级利用的发电供热装置，包括高温气冷堆、高温取热器、二氧化碳透平、二氧化碳循环单元和低温工业热源驱动单元，其中，高温气冷堆的高温介质出口连接高温取热器上设置的高温介质入口；所述高温取热器上设置的超临界二氧化碳出口连接二氧化碳透平的超临界二氧化碳入口；
[0010]所述二氧化碳透平的低温二氧化碳出口连接二氧化碳循环单元的入口，所述二氧化碳循环单元上设置有热网回水入口、热网供水出口和二氧化碳出口，其中，所述二氧化碳出口连接高温取热器上设置的二氧化碳入口；所述热网供水出口连接热网供水设备；
[0011]所述高温取热器上设置的高温循环介质出口连接低温工业热源驱动单元上设置的高温循环介质入口，所述低温工业热源驱动单元上设置有热网回水入口和热网供水出口，其中，所述热网供水出口连接热网供水设备。
[0012]优选地，所述二氧化碳循环单元包括二氧化碳低温回热器、二氧化碳高温回热器、
二氧化碳冷却器和二氧化碳压缩机，其中，所述二氧化碳透平的低温二氧化碳出口连接二氧化碳高温回热器上设置的低温侧入口，所述二氧化碳高温回热器上的低温侧出口分为两路，一路连接二氧化碳低温回热器的低温侧入口，另一路连接低温工业热源驱动单元的二氧化碳入口；所述二氧化碳低温回热器的低温侧出口连接二氧化碳冷却器的二氧化碳入口，所述二氧化碳冷却器的二氧化碳出口依次经过二氧化碳压缩机和二氧化碳低温回热器连接二氧化碳高温回热器；
[0013]所述二氧化碳冷却器上设置有热网回水入口和热网供水出口，所述热网供水出口连接热网供水设备。
[0014]优选地，所述低温工业热源驱动单元包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和低温工业热源发生器，其中，所述发生器上的二氧化碳入口连接二氧化碳循环单元的二氧化碳出口；所述发生器上的蒸发溶剂出口连接冷凝器的溶剂入口，所述冷凝器上的冷凝溶剂出口连接蒸发器的冷凝溶剂入口；
[0015]所述蒸发器上的循环介质出入口连接低温工业热源发生器的循环介质入出口；
[0016]所述吸收器上设置有热网回水入口和热网回水出口，其中，所述热网回水出口连接冷凝器上设置的热网水入口，所述冷凝器上的热网供水出口连接热网供水设备；
[0017]所述蒸发器上的气体出口连接吸收器的气体入口。
[0018]优选地，所述冷凝器和蒸发器之间设置有溶剂节流阀。
[0019]优选地，所述发生器的溶液出口经过溶液换热器连接吸收器；
[0020]所述吸收器上的稀溶液出口经过溶液换热器连接发生器的溶液入口。
[0021]优选地，所述溶液换热器浓溶液出口和吸收器的入口之间设置有浓溶液膨胀阀。
[0022]优选地，所述溶液换热器稀溶液入口和吸收器的稀溶液出口之间设置有溶液泵。
[0023]一种高温气冷堆梯级利用的发电供热方法，包括以下步骤：
[0024]通过高温气冷堆的热量将二氧化碳加热形成超临界二氧化碳；利用超临界二氧化碳进行发电；
[0025]利用超临界二氧化碳冷却后的余热以及放热后的高温气冷堆热量结合低温工业热源作为低温驱动热源对热网回水进行加热。
[0026]优选地，高温介质在高温气冷堆吸收高温气冷堆反应堆的高温热量后进入高温取热器；
[0027]从二氧化碳高温回热器来的高压二氧化碳流体在高温取热器吸热后，进入二氧化碳透平做功发电；
[0028]之后低温二氧化碳回到二氧化碳高温回热器中进行换热，换热后的一部分低温二氧化碳依次进入二氧化碳低温回热器和二氧化碳冷却器中，被低温的热网回水进行冷却；冷却后的二氧化碳进入二氧化碳压缩机，被加压后的二氧化碳依次进入二氧化碳低温回热器和二氧化碳高温回热器中进行换热，然后进入高温取热器；
[0029]另一部分低温二氧化碳进入低温工业热源单元，利用放热后的高温气冷堆热量结合低温工业热源作为低温驱动热源对热网回水进行加热。
[0030]优选地，高温循环介质在高温取热器内向二氧化碳放热后进入发生器，同时，由二氧化碳循环单元出来的另一部分二氧化碳也进入发生器中；
[0031]发生器内的盐溶液受到高温介质的加热，溶液中的溶剂蒸发，溶液浓度升高；其
中，蒸发后的溶剂进入到冷凝器中冷凝为液体，放出热量被从吸收器来的热网水吸收；
[0032]冷凝后的溶剂进入蒸发器，在蒸发器内进一步受到来自低温工业热源发生器的低温循环介质的加热，蒸发为气体，进入到吸收器中；
[0033]热网回水首先进入吸收器内，进行一次加热，而后进入冷凝器内，进行二次加热。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0035]本专利技术提供的一种高温气冷堆梯级利用的发电供热装置及方法，首先利用高品位的高温气冷堆热量进行二氧化碳循环发电，进一步提高了发电效率，实现了高品位高温气冷堆热量的有效利用；利用发电后的温度为400℃左右的氦气余热和回热器中的高温二氧化碳驱动吸收式热泵中的发生器，实现了对低温工业余热品位的提升，提高了低温工业余热的利用效率；本装置中的二氧化碳发电系统体积紧凑，占地空间小，降低了高温气冷堆利用系统的整体体积和成本。
附图说明
[0036]图1是本专利技术涉及的系统结构图。
具体实施方式
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高温气冷堆梯级利用的发电供热装置，其特征在于，包括高温气冷堆(1)、高温取热器(2)、二氧化碳透平(4)、二氧化碳循环单元和低温工业热源驱动单元，其中，高温气冷堆(1)的高温介质出口连接高温取热器(2)上设置的高温介质入口；所述高温取热器(2)上设置的超临界二氧化碳出口连接二氧化碳透平(4)的超临界二氧化碳入口；所述二氧化碳透平(4)的低温二氧化碳出口连接二氧化碳循环单元的入口，所述二氧化碳循环单元上设置有热网回水入口、热网供水出口和二氧化碳出口，其中，所述二氧化碳出口连接高温取热器(2)上设置的二氧化碳入口；所述热网供水出口连接热网供水设备；所述高温取热器(2)上设置的高温循环介质出口连接低温工业热源驱动单元上设置的高温循环介质入口，所述低温工业热源驱动单元上设置有热网回水入口和热网供水出口，其中，所述热网供水出口连接热网供水设备。2.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆梯级利用的发电供热装置，其特征在于，所述二氧化碳循环单元包括二氧化碳低温回热器(5)、二氧化碳高温回热器(6)、二氧化碳冷却器(7)和二氧化碳压缩机(8)，其中，所述二氧化碳透平(4)的低温二氧化碳出口连接二氧化碳高温回热器(6)上设置的低温侧入口，所述二氧化碳高温回热器(6)上的低温侧出口分为两路，一路连接二氧化碳低温回热器(5)的低温侧入口，另一路连接低温工业热源驱动单元的二氧化碳入口；所述二氧化碳低温回热器(5)的低温侧出口连接二氧化碳冷却器(7)的二氧化碳入口，所述二氧化碳冷却器(7)的二氧化碳出口依次经过二氧化碳压缩机(8)和二氧化碳低温回热器(5)连接二氧化碳高温回热器(6)；所述二氧化碳冷却器(7)上设置有热网回水入口和热网供水出口，所述热网供水出口连接热网供水设备。3.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆梯级利用的发电供热装置，其特征在于，所述低温工业热源驱动单元包括发生器(3)、冷凝器(9)、蒸发器(10)、吸收器(11)和低温工业热源发生器(15)，其中，所述发生器(3)上的二氧化碳入口连接二氧化碳循环单元的二氧化碳出口；所述发生器(3)上的蒸发溶剂出口连接冷凝器(9)的溶剂入口，所述冷凝器(9)上的冷凝溶剂出口连接蒸发器(10)的冷凝溶剂入口；所述蒸发器(10)上的循环介质出入口连接低温工业热源发生器(15)的循环介质入出口；所述吸收器(11)上设置有热网回水入口和热网回水出口，其中，所述热网回水出口连接冷凝器(9)上设置的热网水入口，所述冷凝器(9)上的热网供水出口连接热网供水设备；所述蒸发器(10)上的气体出口连接吸收器(11)的气体入口。4.根据权利要求3所述的一种高温气冷堆梯级利用...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡浩飞，彭烁，周贤，黄永琪，白烨，安航，王会，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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