[发明专利]核燃料和化石燃料联合发电的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及发电技术，更具体地，本发明涉及一种采用核燃料和化石燃料联合发电的发电方法和系统。

技术背景

核电站是将核能转换为热能，用以产生供汽轮机用的蒸汽，汽轮机再带动发电机，构成了产生商用电力的电厂。

由于安全性、经济性等方面原因，目前许多运行或在建的核电站，例如压水堆、沸水堆和重水堆等核电站，均采用饱和蒸汽或例如过热度20℃左右的微过热蒸汽发电，即核燃料在核反应堆中进行核裂变反应，产生大量热量，利用慢化剂和冷却剂发生饱和蒸汽或微过热蒸汽，然后用该蒸汽驱动汽轮机-发电机发电。图1示出现有技术压水堆核电站的原理图，其中，101为压水反应堆；102为稳压器；103为蒸汽发生器；104为反应堆冷却剂泵；105为汽水分离和再热器；106为凝汽器；107为低压加热器；108为给水泵；109为高压加热器；110为汽轮发电机组。

采用饱和蒸汽或微过热蒸汽发电具有蒸汽焓降小，发电效率低，汽轮机体积大，汽轮机造价高等缺点，采用饱和蒸汽或微过热蒸汽发电限制了核电站发电效率和经济效益的提高。

针对上述问题，有必要对采用饱和蒸汽或微过热蒸汽驱动汽轮机发电组进行发电的现有核电站发电技术进行改进，以提高核电站的发电效率和经济效益。

发明内容

本发明通过提供一种利用核燃料和化石燃料联合发电的方法和系统克服了现有技术中的不足。

本发明提供一种核燃料和化石燃料联合发电的方法，该方法包括以下步骤，

利用核燃料在反应堆内裂变放出的热量加热水得到饱和蒸汽或微过热蒸汽；

通过燃烧化石燃料将所述饱和蒸汽或微过热蒸汽加热为过热蒸汽；和

利用所述过热蒸汽驱动汽轮发电机组发电。

本发明进一步提供一种核燃料和化石燃料联合发电的系统，该系统包括，

核供汽系统，用于利用核燃料在反应堆中裂变放出的热量加热水得到饱和蒸汽或微过热蒸汽，

蒸汽过热装置，包括至少一个蒸汽过热炉，用于通过燃烧化石燃料将所述饱和蒸汽或微过热蒸汽加热为过热蒸汽，和

汽轮发电机组，用于利用所述过热蒸汽进行发电。

优选地，所述至少一个蒸汽过热炉中的一个或多个在将来自核供汽系统的饱和蒸汽或微过热蒸汽加热为过热蒸汽的同时自产饱和蒸汽或过热蒸汽。

优选地，所述蒸汽过热装置包括多个串联配置的蒸汽过热炉。

优选地，所述蒸汽过热装置包括多个并联配置的蒸汽过热炉。

优选地，所述蒸汽过热装置包括多个串并联组合配置的蒸汽过热炉。

优选地，所述反应堆是压水反应堆、沸水反应堆或重水反应堆。

优选地，所述化石燃料是固体化石燃料、液体化石燃料和气体化石燃料中的一种或多种。

优选地，所述化石燃料是燃煤、燃油和燃气中的一种或多种。

优选地，所述微过热蒸汽的过热度小于50度。

优选地，所述微过热蒸汽的过热度小于30度。

优选地，所述过热蒸汽的过热度大于80度。

优选地，所述过热蒸汽的过热度大于100度。

优选地，所述过热蒸汽的过热度大于130度。

根据本发明的核燃料和化石燃料联合发电系统和方法，将燃烧化石燃料的蒸汽过热装置组合在核燃料发电系统中，通过对核供汽系统输出的饱和蒸汽或微过热蒸汽进行加热，提供具有一定过热度的过热蒸汽。采用过热蒸汽发电具有热效率高而且汽轮机体积小，结构简单，造价低等优点。根据本发明的联合发电系统比现有利用饱和蒸汽或微过热蒸汽发电的核电站可以获得更高的能量利用率和经济效益，降低发电成本。

本发明的核燃料和化石燃料联合发电方法既可以应用于新建核电站中，也可应用于对现有核电站的技术改造中。通过在现有核电站中核供汽系统的蒸汽出口增设过热蒸汽炉，通过燃烧化石燃料在蒸汽过热炉中将核供汽系统产生的饱和蒸汽或微过热蒸汽加热为过热蒸汽，并根据过热蒸汽炉输出的过热蒸汽的压力、温度和过热蒸汽量选择并更换汽轮机发电机组，可显著提高现有核电站的发电效率和经济效益。同样地，本发明的联合发电系统和方法还可适用于其它海水淡化和热电联产的核电站中。

附图说明

下面将参照附图并结合本发明的优选实施例具体说明本发明的特征和优点，其中：

图1示意性示出现有技术压水堆核电站的工作原理图。

图2示意性示出根据本发明的核燃料和化石燃料联合发电方法的流程图。

图3示意性示出根据本发明实施例1的压水堆核燃料和化石燃料联合发电系统的工作原理图。

图4示意性示出根据本发明实施例2的压水堆核燃料和化石燃料联合发电系统的工作原理图。