一种采用熔盐储能的灵活调峰核电机组及工作方法技术

本发明专利技术涉及核电机组调峰技术领域，具体提出了一种采用熔盐储能的灵活调峰核电机组及工作方法，该机组储热介质采用熔盐，通过引入高温/低温熔盐罐，利用核电机组的电能对熔盐进行加热，并利用熔盐实现蒸汽的过热和再热。与传统核电机组相比，本发明专利技术提出的系统核反应堆、蒸汽发生器和汽轮机系统运行在额定工况，通过改变熔盐电加热的功率实现核电厂外输电量的调节，其调节速率快、调节幅度大；主蒸汽和再热蒸汽过热度提高，有利于汽机的安全稳定运行；不必设置汽水分离器，二回路系统得到简化；在堆功率一定的条件下机组最大输出功率增大，进一步满足了调峰需求。进一步满足了调峰需求。进一步满足了调峰需求。

【技术实现步骤摘要】
一种采用熔盐储能的灵活调峰核电机组及工作方法


[0001]本专利技术涉及核电机组调峰
，具体涉及一种采用熔盐储能的灵活调峰核电机组及工作方法。

技术介绍

[0002]为了推动我国电力行业加速低碳转型，核电作为清洁能源发展速度逐渐加快，核电机组在电力系统中的占比不断提高，已成为继火电、水电后的第三大发电能源。相较于其他新型能源，核电的调峰能力具有良好表现，但随着我国核电并网电量及占比提高，核电降负荷运行能力差的特点造成调峰压力愈发显著。经过国内外核电机组的运行验证，核电机组采取日调峰运行并不会对燃料性能产生影响，也不会造成一回路冷却剂放射性浓度的上升，日负荷跟踪运行的可行性以及压水堆的可靠性得到了充分验证，核电机组也具备一定的负荷调节能力。但由于核电系统复杂，从核燃料利用效率、系统安全性、经济性等多方面考虑，还是应该尽可能安排核电机组长期稳定运行。因此，对于需要长期稳定运行的核电机组，配置储能系统能够提高机组的灵活性，改善机组调峰能力，对提高核电机组在电网中所占的份额具有重要的意义。
[0003]现有的压水堆核电机组主蒸汽为湿蒸汽，并采用主蒸汽进行再热，其主蒸汽温度和再热蒸汽温度均较低、影响热力循环的效率；且汽轮机内蒸汽湿度大，影响机组安全稳定运行。因此，采用附加热源对主蒸汽进行过热及对高压缸排汽进行再热，提高热力循环效率及机组稳定性，具有重要的意义。
[0004]基于此，亟待设计一种同时附加储能系统和附加热源的灵活调峰核电机组。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提出一种采用熔盐储能的灵活调峰核电机组及工作方法，利用核电机组额定发电功率与电网需求功率之差加热熔盐实现储热，再利用熔盐的实现主蒸汽过热和再热，由于利用电加热进行过热和再热，在反应堆功率一定、主蒸汽流量不变的情况下，本专利技术提出的系统其汽轮机发电功率比现有的核电机组要大。如果核燃料更换周期相同，采用本专利技术的系统其净输出电量必然高于现有机组。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种采用熔盐储能的灵活调峰核电机组，由熔盐储能回路、核电机组一回路和核电机组二回路组成；熔盐储能回路包括熔盐加热器1、高温熔盐罐2、低温熔盐罐3、高温熔盐泵4、低温熔盐泵5、熔盐过热器6、熔盐再热器7及相关管道；核电机组一回路包括反应堆8、主泵9、稳压器10和蒸汽发生器11；核电机组二回路包括蒸汽发生器11、熔盐过热器6、高压缸12、熔盐再热器7、低压缸13、凝汽器14、发电机15、凝结水泵16、给水泵17、低压加热器18、高压加热器19和除氧器20；
[0008]连接方式为：熔盐储能回路：熔盐加热器1的出口与高温熔盐罐2的进口相连接，高
温熔盐罐2的出口与高温熔盐泵4的进口连接，高温熔盐泵的4的出口分别与熔盐过热器6的熔盐进口和熔盐再热器7的熔盐进口相连接，熔盐过热器6的熔盐出口、熔盐再热器7的熔盐出口与低温熔盐罐3的进口相连接，低温熔盐罐3的出口与熔盐加热器1的进口相连接；核电机组一回路：反应堆8的工质出口与蒸汽发生器11的工质进口相连接，蒸汽发生器11的工质出与口主泵9的进口相连，主泵9的出口与反应堆8的进口相连，反应堆8并联稳压器10；核电机组二回路：蒸汽发生器11的主蒸汽出口与熔盐过热器6的蒸汽进口相连，熔盐过热器6的蒸汽出口与高压缸12的进口相连，高压缸12的排汽出口与熔盐再热器7的蒸汽进口相连，熔盐再热器7的蒸汽出口与低压缸13的进口相连，低压缸13的排汽出口与凝汽器14的进口相连，凝汽器14的出口与凝结水泵16的进口相连，凝结水泵16的出口与低压加热器18的回水进口相连，低压加热器18的出口与除氧器20的进口相连，除氧器20的出口与给水泵17的进口相连，给水泵17的出口与高压加热器19的回水进口相连，高压加热器19的出口与蒸汽发生器11的回水进口相连，高压缸12的冷却出口与高压加热器19的冷却进口相连，低压缸13的冷却出口与低压加热器18的冷却进口相连，发电机15与高压缸12、低压缸13的主轴串联。
[0009]所述熔盐加热器1由发电机15供电。
[0010]所述高温熔盐罐2中熔盐温度为450℃～550℃；所述低温熔盐罐3中熔盐温度为300～350℃。
[0011]所述的一种采用熔盐储能的灵活调峰核电机组的工作方法，包括熔盐加热环节、熔盐过热环节和熔盐再热环节以及核电机组调峰方式；
[0012]熔盐加热环节：当并网电量低于核电机组额定发电量时，富余电量用于熔盐加热器1的供给；低温熔盐罐3中熔盐在低温熔盐泵5的作用下被抽取，经熔盐加热器1加热至约450℃～550℃后储存于高温熔盐罐2；
[0013]熔盐过热环节：蒸汽发生器11产生的主蒸汽进入熔盐过热器6，使用高温熔盐泵4抽取高温熔盐罐2中熔盐对主蒸汽进行过热，将主蒸汽加热至400℃～450℃成为过热蒸汽后进入汽轮机高压缸12，同时熔盐被冷却至300℃～350℃返回低温熔盐罐3；
[0014]熔盐再热环节：高压缸12排汽进入熔盐再热器7，使用高温熔盐泵4抽取高温熔盐罐2中熔盐对排汽进行再热，将再热蒸汽加热至400℃～450℃成为再热蒸汽后进入汽轮机低压缸13，同时熔盐被冷却至300℃～350℃返回低温熔盐罐3；
[0015]核电机组调峰方式：核电机组正常运行时汽轮机发电功率不变，当电网要求输出功率增大时，减小熔盐加热器1的电加热功率；当电网要求输出功率降低时，增加熔盐加热器1的电加热功率。
[0016]由于熔盐加热器的电加热功率可以非常迅速灵活地进行调节，而系统净输出功率为汽轮机发电功率与熔盐加热器的电加热功率之差，因此本专利技术提出的系统具有良好的调峰灵活性。
[0017]采用该技术既解决了现有核电机组采用湿蒸汽汽轮机带来的一系列问题、提高汽轮机的热经济性和安全稳定性，又解决了压水堆核电机组调峰灵活性差的难题，具有良好的应用前景。
[0018]本专利技术的显著效果在于：
[0019]1)本专利技术的汽轮机，其主蒸汽和再热蒸汽均采用熔盐加热，可达到较高的过热度，提高了汽轮机的热经济性和安全稳定性。
[0020]2)本专利技术的系统，其汽轮机系统正常情况下均以设计工况运行，通过调节熔盐加热器的电功率调节输出电能，具有良好的输出功率调节灵活性。
[0021]3)本专利技术的系统与现有技术相比，在堆功率一定的时其最大电功率更大，在燃料更换周期相同时其发电量也更大。
附图说明
[0022]图1为熔盐储能的灵活调峰核电机组原理图。
[0023]图2为核电机组并网供电模拟图。
[0024]图1中：熔盐加热器1、高温熔盐罐2、低温熔盐罐3、高温熔盐泵4、低温熔盐泵5、熔盐过热器6、熔盐再热器7、反应堆8、主泵9、稳压器10、蒸汽发生器11、高压缸12、低压缸13、凝汽器14、发电机15、凝结水泵16、给水泵17、、低压加热器18、高压加热器19、除氧器20。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用熔盐储能的灵活调峰核电机组，其特征在于：由熔盐储能回路、核电机组一回路和核电机组二回路组成；熔盐储能回路包括熔盐加热器(1)、高温熔盐罐(2)、低温熔盐罐(3)、高温熔盐泵(4)、低温熔盐泵(5)、熔盐过热器(6)、熔盐再热器(7)及相关管道；核电机组一回路包括反应堆(8)、主泵(9)、稳压器(10)和蒸汽发生器(11)；核电机组二回路包括蒸汽发生器(11)、熔盐过热器(6)、高压缸(12)、熔盐再热器(7)、低压缸(13)、凝汽器(14)、发电机(15)、凝结水泵(16)、给水泵(17)、低压加热器(18)、高压加热器(19)和除氧器(20)；连接方式为：熔盐储能回路：熔盐加热器(1)的出口与高温熔盐罐(2)的进口相连接，高温熔盐罐(2)的出口与高温熔盐泵(4)的进口连接，高温熔盐泵(4)的出口分别与熔盐过热器(6)的熔盐进口和熔盐再热器(7)的熔盐进口相连接，熔盐过热器(6)的熔盐出口、熔盐再热器(7)的熔盐出口与低温熔盐罐(3)的进口相连接，低温熔盐罐(3)的出口与熔盐加热器(1)的进口相连接；核电机组一回路：反应堆(8)的工质出口与蒸汽发生器(11)的工质进口相连接，蒸汽发生器(11)的工质出与口主泵(9)的进口相连，主泵(9)的出口与反应堆(8)的进口相连，反应堆(8)并联稳压器(10)；核电机组二回路：蒸汽发生器(11)的主蒸汽出口与熔盐过热器(6)的蒸汽进口相连，熔盐过热器(6)的蒸汽出口与高压缸(12)的进口相连，高压缸(12)的排汽出口与熔盐再热器(7)的蒸汽进口相连，熔盐再热器(7)的蒸汽出口与低压缸(13)的进口相连，低压缸(13)的排汽出口与凝汽器(14)的进口相连，凝汽器(14)的出口与凝结水泵(16)的进口相连，凝结水泵(16)的出口与低压加热器(18)的回水进口相连，低压加热器(18)的出口与除氧器(20)的进口相连，除氧器(20)的出口与给水泵(17)的进口相连，给...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继平，董世睿，张顺奇，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：