[实用新型]小型钠堆的再压缩循环紧凑式超临界二氧化碳循环供能系统

说明书

小型钠堆的再压缩循环紧凑式超临界二氧化碳循环供能系统，属于分布式能源技术领域。本实用新型为了解决现有能源岛体积、重量、辅机数量庞大，不适用于小型化场景的问题。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，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进行热量交换；第三回路设置有的透平、发电机与第四回路的主压缩机同轴布置。本实用新型结构紧凑，更利于应用在空间狭小的场所，更利于实现集成化。

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循环供能系统，属于分布式能源技术领域。

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，不利于系统小型化和轻量化。小型堆适用于舰船动力、移动式能源岛、边防海防等场景。通常为孤网运行，功率负荷有较大变化；同时对体积、重量、系统复杂程度有一定要求。因此，目前的小型堆效率普遍较低，有较大的提升空间。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有能源岛体积、重量、辅机数量庞大，不适用于小型化场景的问题，进而提供小型钠堆的再压缩循环紧凑式超临界二氧化碳循环供能系统。

本实用新型的技术方案：

小型钠堆的再压缩循环紧凑式超临界二氧化碳循环供能系统，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进行热量交换并实现供热；

所述的第一回路是钠冷快堆内环供热系统回路，所述的第三回路上设有透平及与透平连接的发电机，所述的第四回路上设有冷却器和主压缩机，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，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；

所述的透平、发电机和主压缩机同轴布置，透平做功用于发电机实现发电，透平驱动主压缩机运转。

优选的：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。

优选的：所述的第四回路上并联设置有再压缩机，再压缩机与透平、发电机和主压缩机同轴布置，第四回路上还设有分流器和汇流器，所述低温回热器的热端出口与分流器入口相连，经分流器两股分流中的一端与冷却器相连，冷却器出口与主压缩机入口相连，主压缩机出口与低温回热器冷端入口相连，经分流器两股分流中的另一端与再压缩机入口相连，再压缩机的出口与低温回热器的冷端经过汇流器汇流后与高温回热器的冷端入口连通。

优选的：所述的冷却器与供热管网接口连通实现供热。

本实用新型具有以下有益效果：