CN109268085A - 压水堆核电站循环***和压水堆核电站发电方法 - Google Patents

压水堆核电站循环***和压水堆核电站发电方法 Download PDF

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张小勇
肖长歌
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Abstract

本发明公开了一种压水堆核电站循环***和压水堆核电站发电方法，属于核电站发电领域。本发明通过余热锅炉吸收燃气轮机的高温排气余热，并将高温排气余热传递给熔盐换热器中的熔盐工质，当蒸汽发生器产生的饱和蒸汽经过熔盐换热器时，变成过热蒸汽，该过热蒸汽依次经过高压缸和低压缸带动蒸汽轮机发电后，被冷凝成凝结水，该冷凝水重新被加热和除氧后，再次进入蒸汽发生器进行下一轮循环，有效利用了燃气轮机的高温排气余热，且相比于在高压缸和低压缸之间添加汽水分离再热器，本发明通过熔盐换热器将饱和蒸汽变成过热蒸汽，简化了压水堆核电站的二回路***，提高了压水堆核电站的整体效率。

Description

压水堆核电站循环***和压水堆核电站发电方法
技术领域
本发明涉及核电站发电领域，特别涉及一种压水堆核电站循环***和压水堆核电站发电方法。
背景技术
压水堆核电站的二回路***中，蒸汽发生器产生的饱和蒸汽进入到高压缸进行膨胀做功后，部分蒸汽经过做功变成了水分，若将经过高压缸膨胀做功后的蒸汽直接输入低压缸中做功，会对低压缸的叶片产生严重的冲刷腐蚀，同时也增加了湿气损失，因此，需要降低输入到低压缸中的蒸汽的湿度。
目前，现有的压水堆核电站的二回路***是：由蒸汽发生器产生饱和蒸汽并输送至高压缸，将经高压缸进行膨胀做功后的蒸汽输送到汽水分离再热器，由汽水分离再热器将蒸汽中的水分分离出来，再将分离出水分的蒸汽加热到过热状态，汽水分离再热器将过热蒸汽输送到低压缸中继续做功，低压缸将做完功的排汽输送到凝汽器，冷凝成凝结水，凝结水依次经过低压加热器、除氧器和高压加热器进行加热，达到给水要求后，输送到蒸汽发生器中进行下一个循环。
通过在高压缸和低压缸之间添加汽水分离再热器，来对高压缸排出的蒸汽进行水分分离和再热，没有利用到燃气轮机的高温排汽预热，因此，损失了部分能量，且汽水分离再热器使得现有的二回路***整体效率较低。
发明内容
本发明实施例提供了一种压水堆核电站循环***和压水堆核电站发电方法,可以解决相关技术中损失部分能量且整体效率低的问题。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种压水堆核电站循环***，所述***包括：蒸汽发生器、余热锅炉、熔盐换热器、高压缸、低压缸、凝汽器、低压加热器、除氧器和高压加热器；所述蒸汽发生器的出汽口与所述熔盐换热器的进汽口相连；所述余热锅炉的出口与所述熔盐换热器出汽侧的接口相连；所述余热锅炉的进口与所述熔盐换热器进汽侧的接口相连；所述熔盐换热器出汽侧的另一接口与所述高压缸的进汽口相连；所述高压缸的第一出汽口与所述低压缸的进汽口相连；所述低压缸的第一出汽口与所述凝汽器的进汽口相连；所述凝汽器的出水口与所述低压加热器的进水口相连；所述低压加热器的出水口与所述除氧器的进水口相连；所述除氧器的出水口与所述高压加热器的进水口相连；所述高压加热器的出水口与所述蒸汽发生器的进水口相连；
所述余热锅炉用于吸收燃气轮机的高温排气余热，并将所述燃气轮机的高温排气余热传输到所述熔盐换热器中；所述熔盐换热器用于存放熔盐工质，并利用所述余热锅炉所传输的高温排气余热对所述熔盐工质进行加热；
所述蒸汽发生器产生的饱和蒸汽经过所述熔盐换热器时，加热后的所述熔盐工质将热量传递给所述饱和蒸汽，形成过热蒸汽，所述过热蒸汽进入所述高压缸中，带动蒸汽轮机的涡轮转动进行发电，从所述高压缸出来的过热蒸汽进入所述低压缸中，带动蒸汽轮机的涡轮转动进行发电，从所述低压缸出来的蒸汽进入所述凝汽器中，所述凝汽器将所述蒸汽冷凝成凝结水后，所述凝结水进入所述低压加热器中，所述低压加热器对所述凝结水进行加热，并将加热后的凝结水输送到所述除氧器，所述除氧器对所述加热后的凝结水进行除氧和再次加热后，将除氧和再次加热后的凝结水输送到所述高压加热器中，所述高压加热器对所述除氧和再次加热后的凝结水进行进一步的加热，并将进一步加热后的凝结水输送到所述蒸汽发生器中，进行下一轮热力循环。
在一种可能的设计中，所述熔盐工质为硝酸盐。
在一种可能的设计中，对所述熔盐换热器中的所述熔盐工质采用对流换热的形式进行加热。
在一种可能的设计中，对经过所述熔盐换热器的所述饱和蒸汽采用对流换热的形式，形成所述过热蒸汽。
在一种可能的设计中，所述高压缸的第二出汽口与所述除氧器的进汽口相连，用于对所述除氧器中的凝结水进行加热。
在一种可能的设计中，所述高压缸的第三出汽口与所述高压加热器的进汽口相连，用于对所述高压加热器中的凝结水进行加热。
在一种可能的设计中，所述低压缸的第二出汽口与所述低压加热器的进汽口相连，用于对所述低压加热器中的凝结水进行加热。
一方面，提供了一种压水堆核电站发电方法，所述方法包括：
将余热锅炉中燃气轮机的高温排气余热传递给存放在熔盐换热器中的熔盐工质；
蒸汽发生器产生饱和蒸汽，并将所述饱和蒸汽传送到所述熔盐换热器中；
所述熔盐换热器将所述饱和蒸汽加热至过热蒸汽；
所述过热蒸汽依次进入高压缸和低压缸中，带动蒸汽轮机的涡轮转动进行发电；
从所述低压缸出来的蒸汽进入凝汽器中冷凝成凝结水；
对所述凝结水进行加热和除氧；
将最终加热和除氧完毕的凝结水输送到所述蒸汽发生器中，进行下一轮热力发电。
在一种可能实现方式中，所述熔盐换热器将所述饱和蒸汽加热至过热蒸汽包括：
对所述饱和蒸汽采用对流换热的形式，将存放在所述熔盐换热器中的所述熔盐工质中的热量传递给所述饱和蒸汽，形成过热蒸汽。
在一种可能实现方式中，所述对所述凝结水进行加热和除氧包括：
将所述凝结水输送到低压加热器中，所述低压加热器对所述凝结水进行加热，并将加热后的凝结水输送到除氧器，所述除氧器对所述加热后的凝结水进行除氧和再次加热后，将除氧和再次加热后的凝结水输送到高压加热器中，所述高压加热器对所述除氧和再次加热后的凝结水进行进一步的加热。
本发明通过余热锅炉吸收燃气轮机的高温排气余热，并将高温排气余热传递给熔盐换热器中的熔盐工质，当蒸汽发生器产生的饱和蒸汽经过熔盐换热器时，变成过热蒸汽，该过热蒸汽依次经过高压缸和低压缸带动蒸汽轮机发电后，被冷凝成凝结水，该冷凝水重新被加热和除氧后，再次进入蒸汽发生器进行下一轮循环，有效利用了燃气轮机的高温排气余热，且相比于在高压缸和低压缸之间添加汽水分离再热器，本发明通过熔盐换热器将饱和蒸汽变成过热蒸汽，简化了压水堆核电站的二回路***，提高了压水堆核电站的整体效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种压水堆核电站循环***的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种压水堆核电站发电方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种压水堆核电站循环***，如图1所示，该***包括：蒸汽发生器1、余热锅炉2、熔盐换热器3、高压缸4、低压缸5、凝汽器6、低压加热器7、除氧器8和高压加热器9。其中，蒸汽发生器1的出汽口与熔盐换热器3的进汽口相连；余热锅炉2的出口与熔盐换热器3出汽侧的接口相连；余热锅炉2的进口与熔盐换热器3进汽侧的接口相连；熔盐换热器3出汽侧的另一接口与高压缸4的进汽口相连；高压缸4的第一出汽口与低压缸5的进汽口相连；低压缸5的第一出汽口与凝汽器6的进汽口相连；凝汽器6的出水口与低压加热器7的进水口相连；低压加热器7的出水口与除氧器8的进水口相连；除氧器8的出水口与高压加热器9的进水口相连；高压加热器9的出水口与蒸汽发生器1的进水口相连；
余热锅炉2用于吸收燃气轮机的高温排气余热，并将燃气轮机的高温排气余热传输到熔盐换热器3中；熔盐换热器3用于存放熔盐工质，并利用该余热锅炉2所传输的高温排气余热对该熔盐工质进行加热；
蒸汽发生器1产生的饱和蒸汽经过熔盐换热器3时，加热后的该熔盐工质将热量传递给该饱和蒸汽，形成过热蒸汽，该过热蒸汽进入高压缸4中，带动蒸汽轮机的涡轮转动进行发电，从高压缸4出来的过热蒸汽进入低压缸5中，带动蒸汽轮机的涡轮转动进行发电，从低压缸5出来的蒸汽进入凝汽器6中，凝汽器6将该蒸汽冷凝成凝结水后，该凝结水进入低压加热器7中，低压加热器7对该凝结水进行加热，并将加热后的凝结水输送到除氧器8，除氧器8对加热后的凝结水进行除氧和再次加热后，将除氧和再次加热后的凝结水输送到高压加热器9中，高压加热器9对除氧和再次加热后的凝结水进行进一步的加热，并将进一步加热后的凝结水输送到蒸汽发生器1中，进行下一轮热力循环。
本发明实施例提供的压水堆核电站循环***，可用于核电站发电，通过余热锅炉2吸收燃气轮机的高温排气余热，并将高温排气余热传递给熔盐换热器3中的熔盐工质，当蒸汽发生器1产生的饱和蒸汽经过熔盐换热器3时，变成过热蒸汽，该过热蒸汽依次经过高压缸4和低压缸5带动蒸汽轮机发电后，被冷凝成凝结水，该冷凝水重新被加热和除氧后，再次进入蒸汽发生器1进行下一轮循环，有效利用了燃气轮机的高温排气余热，且相比于在高压缸4和低压缸5之间添加汽水分离再热器，本发明通过熔盐换热器3将饱和蒸汽变成过热蒸汽，简化了压水堆核电站的二回路***，提高了压水堆核电站的整体效率。
本发明实施例中，所涉及的熔盐工质为硝酸盐固体，硝酸盐具有熔点低、热容量大、热稳定性高、腐蚀性低等特点，例如可以用质量比为40:60的硝酸钾和硝酸钠的混合物作为熔盐工质，每台1000MW的核电机组的熔盐用量可以为5000吨。
在一种可能的设计中，将熔盐工质存放在熔盐换热器3中，当余热锅炉2将吸收的燃气轮机的高温排气余热传输到熔盐换热器3中时，该高温排气余热流经熔盐换热器3中的熔盐工质，与熔盐工质表面进行热量传递，即该高温排气余热与该熔盐工质之间采用对流换热的形式，将这部分高温排气中的热量传递给该熔盐工质。
需要说明的是，熔盐换热器3采用耐高温且耐腐蚀的不锈钢材料制成。
在一种可能的设计中，蒸汽发生器1通过加热产生饱和蒸汽后，将该饱和蒸汽传输到熔盐换热器3中，该饱和蒸汽在流经熔盐换热器3中的加热后的熔盐工质时，与该加热后的熔盐工质表面进行热量传递，即该加热后的熔盐工质与该饱和蒸汽之间采用对流换热的形式，将该加热后的熔盐工质中的热量传递给该饱和蒸汽，该饱和蒸汽吸收热量后变成过热蒸汽，即该饱和蒸汽被加热到过饱和状态。
在本发明实施例中，从蒸汽发生器1中产生的饱和蒸汽为湿饱和蒸汽，即这部分饱和蒸汽中含有部分水分，该湿饱和蒸汽经过熔盐换热器3时，吸收熔盐工质的热量，最初温度不变，变成干饱和蒸汽，该干饱和蒸汽进一步吸收熔盐工质的热量，温度上升，变成过热蒸汽，由于该过热蒸汽温度等参数较高，经过高压缸4膨胀做功，带动蒸汽轮机的涡轮转动发电后，从高压缸4出来的蒸汽仍然为过热蒸汽，即该部分蒸汽中不含有水分，因此，本发明实施例中，从高压缸4中出来的蒸汽可直接进入低压缸5中进行膨胀做功以再次带动蒸汽轮机的涡轮转动发电，无需再经过汽水分离再热器来增加蒸汽的干度。
通过高压缸4和低压缸5做功后的蒸汽进入到凝汽器6中，凝汽器6将该蒸汽冷凝成凝结水，该凝结水经一系列的重新加热和除氧后，被输送到蒸汽发生器1中进行下一轮的热力循环。
在一种可能的设计中，低压缸5的第二出汽口与低压加热器7的进汽口相连，过热蒸汽进入低压缸5中进行膨胀做功时，部分蒸汽被从低压缸5的第二出汽口抽出，以分流的形式进入低压加热器7，对从低压加热器7的进水口进入的凝结水进行加热，初步加热后的凝结水从低压加热器7的出水口排出。
在一种可能的设计中，高压缸4的第二出汽口与除氧器8的进汽口相连，过热蒸汽进入高压缸4中进行膨胀做功时，部分蒸汽被从高压缸4的第二出汽口抽出，以分流的形式进入除氧器8，从低压加热器7的出水口排出的初步加热后的凝结水经除氧器8的进水口进入除氧器8，除氧器8对这部分凝结水进行除氧，并利用从高压缸4抽出的部分蒸汽对这部分凝结水进行再次加热后，将被除氧和再次加热后的凝结水从除氧器8的出水口排出。
在一种可能的设计中，高压缸4的第三出汽口与高压加热器9的进汽口相连，过热蒸汽进入高压缸4中进行膨胀做功时，部分蒸汽被从高压缸4的第三出汽口抽出，以分流的形式进入高压加热器9，从除氧器8的出水口排出的被除氧和再次加热后的凝结水经高压加热器9的进水口进入高压加热器9，高压加热器9利用从高压缸8抽出的部分蒸汽对这部分凝结水进行进一步的加热后，将进一步加热后的凝结水输送到蒸汽发生器1中，再次进入下一轮热力循环。
图2是本发明实施例提供的一种压水堆核电站发电方法的流程图。参见图2，该实施例具体包括：
201、将余热锅炉2中燃气轮机的高温排气余热传递给存放在熔盐换热器3中的熔盐工质。
202、蒸汽发生器1产生饱和蒸汽，并将该饱和蒸汽传送到熔盐换热器3中。
203、熔盐换热器3将该饱和蒸汽加热至过热蒸汽。
204、该过热蒸汽依次进入高压缸4和低压缸5中，带动蒸汽轮机的涡轮转动进行发电。
205、从低压缸5出来的蒸汽进入凝汽器6中冷凝成凝结水。
206、对该凝结水进行加热和除氧。
207、将最终加热和除氧完毕的凝结水输送到蒸汽发生器1中，进行下一轮热力发电。
在一些实施例中，熔盐换热器3将该饱和蒸汽加热至过热蒸汽包括：
对该饱和蒸汽采用对流换热的形式，将存放在熔盐换热器3中的该熔盐工质中的热量传递给该饱和蒸汽，形成过热蒸汽。
在一些实施例中，该对该凝结水进行加热和除氧包括：
将该凝结水输送到低压加热器7中，低压加热器7对该凝结水进行加热，并将加热后的凝结水输送到除氧器8，除氧器8对该加热后的凝结水进行除氧和再次加热后，将除氧和再次加热后的凝结水输送到高压加热器9中，高压加热器9对该除氧和再次加热后的凝结水进行进一步的加热。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
上述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压水堆核电站循环***，其特征在于，所述***包括：蒸汽发生器(1)、余热锅炉(2)、熔盐换热器(3)、高压缸(4)、低压缸(5)、凝汽器(6)、低压加热器(7)、除氧器(8)和高压加热器(9)；所述蒸汽发生器(1)的出汽口与所述熔盐换热器(3)的进汽口相连；所述余热锅炉(2)的出口与所述熔盐换热器(3)出汽侧的接口相连；所述余热锅炉(2)的进口与所述熔盐换热器(3)进汽侧的接口相连；所述熔盐换热器(3)出汽侧的另一接口与所述高压缸(4)的进汽口相连；所述高压缸(4)的第一出汽口与所述低压缸(5)的进汽口相连；所述低压缸(5)的第一出汽口与所述凝汽器(6)的进汽口相连；所述凝汽器(6)的出水口与所述低压加热器(7)的进水口相连；所述低压加热器(7)的出水口与所述除氧器(8)的进水口相连；所述除氧器(8)的出水口与所述高压加热器(9)的进水口相连；所述高压加热器(9)的出水口与所述蒸汽发生器(1)的进水口相连；
所述余热锅炉(2)用于吸收燃气轮机的高温排气余热，并将所述燃气轮机的高温排气余热传输到所述熔盐换热器(3)中；所述熔盐换热器(3)用于存放熔盐工质，并利用所述余热锅炉(2)所传输的高温排气余热对所述熔盐工质进行加热；
所述蒸汽发生器(1)产生的饱和蒸汽经过所述熔盐换热器(3)时，加热后的所述熔盐工质将热量传递给所述饱和蒸汽，形成过热蒸汽，所述过热蒸汽进入所述高压缸(4)中，带动蒸汽轮机的涡轮转动进行发电，从所述高压缸(4)出来的过热蒸汽进入所述低压缸(5)中，带动蒸汽轮机的涡轮转动进行发电，从所述低压缸(5)出来的蒸汽进入所述凝汽器(6)中，所述凝汽器(6)将所述蒸汽冷凝成凝结水后，所述凝结水进入所述低压加热器(7)中，所述低压加热器(7)对所述凝结水进行加热，并将加热后的凝结水输送到所述除氧器(8)，所述除氧器(8)对所述加热后的凝结水进行除氧和再次加热后，将除氧和再次加热后的凝结水输送到所述高压加热器(9)中，所述高压加热器(9)对所述除氧和再次加热后的凝结水进行进一步的加热，并将进一步加热后的凝结水输送到所述蒸汽发生器(1)中，进行下一轮热力循环。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述熔盐工质为硝酸盐。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，对所述熔盐换热器(3)中的所述熔盐工质采用对流换热的形式进行加热。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，对经过所述熔盐换热器(3)的所述饱和蒸汽采用对流换热的形式，形成所述过热蒸汽。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述高压缸(4)的第二出汽口与所述除氧器(8)的进汽口相连，用于对所述除氧器(8)中的凝结水进行加热。
6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述高压缸(4)的第三出汽口与所述高压加热器(9)的进汽口相连，用于对所述高压加热器(9)中的凝结水进行加热。
7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述低压缸(5)的第二出汽口与所述低压加热器(7)的进汽口相连，用于对所述低压加热器(7)中的凝结水进行加热。
8.一种压水堆核电站发电方法，其特征在于，所述方法包括：
将余热锅炉(2)中燃气轮机的高温排气余热传递给存放在熔盐换热器(3)中的熔盐工质；
蒸汽发生器(1)产生饱和蒸汽，并将所述饱和蒸汽传送到所述熔盐换热器(3)中；
所述熔盐换热器(3)将所述饱和蒸汽加热至过热蒸汽；
所述过热蒸汽依次进入高压缸(4)和低压缸(5)中，带动蒸汽轮机的涡轮转动进行发电；
从所述低压缸(5)出来的蒸汽进入凝汽器(6)中冷凝成凝结水；
对所述凝结水进行加热和除氧；
将最终加热和除氧完毕的凝结水输送到所述蒸汽发生器(1)中，进行下一轮热力发电。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述熔盐换热器(3)将所述饱和蒸汽加热至过热蒸汽包括：
对所述饱和蒸汽采用对流换热的形式，将存放在所述熔盐换热器(3)中的所述熔盐工质中的热量传递给所述饱和蒸汽，形成过热蒸汽。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对所述凝结水进行加热和除氧包括：
将所述凝结水输送到低压加热器(7)中，所述低压加热器(7)对所述凝结水进行加热，并将加热后的凝结水输送到除氧器(8)，所述除氧器(8)对所述加热后的凝结水进行除氧和再次加热后，将除氧和再次加热后的凝结水输送到高压加热器(9)中，所述高压加热器(9)对所述除氧和再次加热后的凝结水进行进一步的加热。
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