[实用新型]用于钠冷快堆的可切换式超临界二氧化碳循环热电联供系统

说明书

用于钠冷快堆的可切换式超临界二氧化碳循环热电联供系统，属于分布式能源技术领域。本实用新型为了解决现有采用汽‑水工质实现热电联供循环效率低、系统安全性差的问题。本实用新型包括用于提供热源的第一回路、用于传递热量的第二回路、用于将热能转换成电能的第三回路和用于供热管网的第四回路，第一回路与第二回路之间通过钠‑钠换热器进行热量交换，第二回路与第三回路之间通过钠‑二氧化碳换热器进行热量交换并实现供电，第三回路上连接有低温回热器，第三回路与第四回路通过低温回热器实现供热。本实用新型能够实现可切换式核堆热电联供，并且合理利用钠堆特点结合工质运行参数显著提高核堆系统安全性。

技术领域

本实用新型涉及一种利用超临界二氧化碳循环实现热电联供系统，属于清洁能源高效利用技术领域。

背景技术

新一代核电中钠冷快堆是目前发展较为全面，通过实验验证具备可靠性的重点发展堆型。钠冷快堆常规岛目前主要采用汽-水工质，但由于蒸汽温度较低(约480℃)，导致热力循环效率偏低。此外，钠-水反应会产生强腐蚀性物质氢氧化钠，以及爆炸性气体氢气，为核堆安全造成影响。采用汽-水工质的常规岛汽轮机体积、重量、辅机数量庞大，系统集成设计较为复杂。

目前国内电力需求趋于平稳，但去火电化趋势明显，推动了大型核堆的发展。与此同时，为了更好的利用核能，核堆供热的概念逐渐受到重视。为了提升大型核堆在能源供应中的优势、降低供能成本，需要发展适用于核堆的热电联供循环结构。

超临界二氧化碳布雷顿循环发电被认为是有潜力替代汽-水朗肯循环的新型发电循环模式。主要特点是以二氧化碳为工质并在循环中始终处于超临界状态，工质能流密度大、携热能力强使得主设备体积较水-蒸汽循环有显著的缩小，同时还能节水或在水资源缺乏的地区使用。简单循环和再压缩循环在试验系统中被普遍采用，简单循环系统简单但效率较低，因此急需提出一种效率较高的热电联供循环系统，以满足陆上大型核堆热电联供需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有采用汽-水工质实现热电联供循环效率低、系统安全性差的问题，进而提供用于钠冷快堆的可切换式超临界二氧化碳循环热电联供系统。

本实用新型的技术方案：

用于钠冷快堆的可切换式超临界二氧化碳循环热电联供系统，包括用于提供热源的第一回路、用于传递热量的第二回路、用于将热能转换成电能的第三回路和用于供热管网的第四回路，第一回路和第二回路的循环工质为钠，第三回路和第四回路的循环工质为二氧化碳，第一回路与第二回路之间通过钠-钠换热器进行热量交换，第二回路与第三回路之间通过钠-二氧化碳换热器进行热量交换并实现供电，第三回路上连接有低温回热器，第三回路与第四回路通过低温回热器实现供热。

进一步地、所述的第一回路实现在钠冷快堆堆芯内部热量传递，钠-钠换热器的热端出口与钠-二氧化碳换热器的热端入口连通，钠-钠换热器的冷端入口与钠-二氧化碳换热器的冷端出口连通；所述的第三回路上设有透平及与透平连接的发电机，所述的钠-二氧化碳换热器的热端出口与透平的入口连接，透平的出口连接低温回热器的热端入口相连，低温回热器的冷端出口与钠-二氧化碳换热器的冷端入口相连，所述的第四回路上设有冷却器和主压缩机，低温回热器的热端出口与冷却器的入口连通，冷却器的出口与主压缩机的入口相连，主压缩机的出口与低温回热器的冷端入口连通，冷却器与供热管网接口建立连接，主压缩机上安装有主压缩机驱动电机。

进一步地、第三回路上还设有高温回热器，透平的出口与高温回热器的热端入口连通，高温回热器的热端出口与低温回热器的热端入口连通，低温回热器的热端出口与第四回路的入口端连通，第四回路的出口端与低温回热器的冷端入口连通，低温回热器的冷端出口与高温回热器的冷端入口连通，高温回热器的冷端出口与钠-二氧化碳换热器的冷端入口连通。