[发明专利]一种氦气-蒸汽联合循环热电冷三联供系统及方法

说明书

本发明公开了一种氦气‑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。

技术领域

本发明属于能源技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明所述的氦气-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。

本发明所述的氦气-蒸汽联合循环热电冷三联供方法包括以下步骤：