采用超臨界二氧化碳工質的鈉冷快堆發電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及利用超臨界二氧化碳發電領域，具體地，涉及一種采用超臨界二氧化碳工質的鈉冷快堆發電系統。
【背景技術】
[0002]核能是國家能源結構的重要組成部分，安全高效是核能技術發展的目標。作為追求安全高效可持續等目標而提出的第四代核能系統，鈉冷快堆在我國得到了重點關注和持續研發，成為我國核能技術創新的重要方向。當前的鈉冷快堆系統一般采用水/蒸汽動力裝置發電，由此帶來的鈉水反應是鈉冷快堆工程應用面臨的重大安全問題之一。且蒸汽動力裝置系統復雜，設備龐大，輔助系統多，高溫條件下效率偏低，一定程度上削弱了鈉冷快堆的經濟性水平，降低了鈉冷快堆的競爭力。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種采用超臨界二氧化碳工質的鈉冷快堆發電系統，一方面可提高效率，簡化系統，降低成本，強化經濟競爭力；另一方面可避免鈉水反應，解決當前鈉冷快堆存在的最大的安全問題。
[0004]本發明解決上述問題所采用的技術方案是:
采用超臨界二氧化碳工質的鈉冷快堆發電系統，包括提供熱源的鈉冷快堆以及用于將熱能轉換成電能的三回路，所述三回路通過一第二換熱器進行熱交換吸收熱量，所述三回路內的工質為超臨界二氧化碳，所述三回路包括與所述第二換熱器的二次側相連通且能形成閉合循環回路的第三管道，所述第三管道上設有第一透平、第一發電機、第一回熱器、第二回熱器、冷卻器、壓氣機、第二透平以及第二發電機，所述第一透平的入口與所述第二換熱器的二次側出口相連通，所述第一透平的出口與所述第一回熱器的高溫側入口相連通，所述第一透平的輸出端與所述第一發電機的輸入端相連，所述第一回熱器的高溫側出口與所述第二回熱器的高溫側入口相連通，所述第二回熱器的高溫側出口與所述冷卻器的入口相連通，所述冷卻器的出口與所述壓氣機的入口相連通，所述壓氣機的出口分別與所述第二換熱器的二次側入口及所述第二回熱器的低溫側入口相連通，所述第二回熱器的低溫側出口與所述第一回熱器的低溫側入口相連通，所述第一回熱器的低溫側出口與所述第二透平的入口相連通，所述第二透平的出口與所述第二回熱器的高溫側入口相連通，所述第二透平的輸出端與所述第二發電機的輸入端相連。如此，所述三回路形成一分級串聯式的復合循環，更好地匹配鈉冷快堆的進出口溫度參數，實現發電效率的最優化。
[0005]進一步地，所述鈉冷快堆發電系統還包括用于傳遞熱量的二回路，所述二回路分別與所述鈉冷快堆及所述三回路進行熱交換，吸收鈉冷快堆產生的熱量并傳遞至三回路，所述二回路與所述三回路通過所述第二換熱器進行熱交換。
[0006]進一步地，所述鈉冷快堆發電系統還包括一回路，所述一回路與所述二回路之間通過一第一換熱器進行熱交換，所述一回路包括與所述第一換熱器的一次側相連通并形成閉合循環回路的第一管道，所述第一管道上設有鈉冷快堆，所述鈉冷快堆的冷卻劑為液態鈉。
[0007]進一步地，所述二回路包括與所述第一換熱器的二次側及所述第二換熱器的一次側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出口及所述第二換熱器的一次側入口相連通，另一第二管道分別與所述第一換熱器的二次側入口及所述第二換熱器的一次側出口相連通。
[0008]進一步地，所述鈉冷快堆的出口溫度為500-550 °C，入口溫度為300-400 °C。
[0009]綜上，本發明的有益效果是:本發明所述的鈉冷快堆發電系統根據熱源一一鈉冷快堆的特點，設計所述分級串聯式的復合循環回路，能夠較好地匹配鈉冷快堆的進出口溫度參數，實現發電效率的最優化，同時還能簡化系統、縮小體積、降低成本，大幅度提高鈉冷快堆的經濟競爭力，避免傳統鈉冷快堆的鈉水反應問題，提高鈉冷快堆的安全性。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明較佳實施例所示的鈉冷快堆發電系統的結構示意圖；
附圖中標記及相應的零部件名稱:鈉冷快堆發電系統100、第一換熱器40、第二換熱器50、鈉冷快堆11、第二管道21、第三管道39、第一透平31、第一發電機32、第一回熱器33、第二回熱器34、冷卻器35、壓氣機36、第二透平37、第二發電機38。
【具體實施方式】
[0011]下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0012]實施例1
請參閱圖1，本發明較佳實施例所示的鈉冷快堆發電系統100，包括用于提供熱源的一回路、傳遞熱量的二回路以及將熱能轉換成電能的三回路，所述一回路與所述二回路之間通過一第一換熱器40進行熱交換，所述二回路與所述三回路之間通過一第二換熱器50進行熱交換。
[0013]所述一回路包括與所述第一換熱器40的一次側相連通并形成閉合循環回路的第一管道，所述第一管道上設有鈉冷快堆11，為所述二回路與所述三回路提供熱源。所述鈉冷快堆11的冷卻劑為液態鈉。
[0014]所述二回路吸收所述一回路的熱量并將其傳送給所述三回路。所述二回路設置的主要目的是為了保證核反應堆的運行安全，使所述三回路內的工質不存在與用于冷卻堆芯的所述一回路內的鈉工質相接觸的可能性，確保所述三回路出現的任何非預期工況或事故不會影響核反應堆，從而確保核安全。所述二回路包括與所述第一換熱器40的二次側及所述第二換熱器50的一次側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的二次側出口及所述第二換熱器50的一次側入口相連通，另一第二管道21分別與所述第一換熱器40的二次側入口及所述第二換熱器50的一次側出口相連通，如此，所述兩第二管道21、所述第一換熱器40的二次側通道以及所述第二換熱器50的一次側通道相連通形成供流體流動的閉合循環回路。所述二回路的傳熱介質采用與所述一回路中的冷卻劑相同的物質。
[0015]所述三回路包括第三管道39，所述第三管道39 —端與所述第二換熱器50的二次側入口相連通，另一端與所述第二換熱器50的二次側出口相連通，如此，所述第三管道39與所述第二換熱器50的二次側通道相連通形成供流體流動的閉合循環回路。所述三回路內的工質為超臨界二氧化碳。所述第三管道39上設有第一透平31、第一發電機32、第一回熱器33、第二回熱器34、冷卻器35、壓氣機36、第二透平37以及第二發電機38。
[0016]所述第一透平31的入口與所述第二換熱器50的二次側出口相連通，所述第一透平31的出口與所述第一回熱器33的高溫側入口相連通，所述第一透平31的輸出端與所述第一發電機32的輸入端相連。所述第一回熱器33的高溫側出口與所述第二回熱器34的高溫側入口相連通，所述第二回熱器34的高溫側出口與所述冷卻器35的入口相連通，所述冷卻器35的出口與所述壓氣機36的入口相連通，所述壓氣機