CN205591975U - 采用超临界co2的小型核反应堆能量转换*** - Google Patents

采用超临界co2的小型核反应堆能量转换*** Download PDF

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张尧立
李宁
梁墩煌
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Abstract

本实用新型公开一种采用超临界CO2的小型核反应堆能量转换***，小型核反应堆的出口与透平的进口连通，透平的出口与高温回热器的第一进口连通，透平的输出端与发电机的输入端连接，高温回热器的第一出口与低温回热器的第一进口连通，低温回热器的第一出口分别与预冷器和再压缩机的进口连通，预冷器的出口与主压缩机的进口连通，主压缩机的出口与低温回热器的第二进口连通，低温回热器的第二出口输出的工质与再压缩机出口输出的工质混合后进入高温回热器的第二进口，高温回热器的第二出口与小型反应堆的入口连通。本实用新型不仅实现发电效率的显著提高，同时也缩小设备体积，使得整体设备更为紧凑，便于制造、使用、运输。

Description

采用超临界CO2的小型核反应堆能量转换***
技术领域
本实用新型涉及核电的技术领域，尤其涉及采用超临界CO2的小型核反应堆能量转换***。
背景技术
现有的大型核反应堆一般都采用水蒸气朗肯循环作为能量转换***。但是如果对于小型核反应堆也采用水蒸气朗肯循环，对于小型核反应堆(100MW以下)，如果使用传统的水蒸气朗肯循环，则效率一般在20-30％左右，尺寸一般在10米量级，不但效率低、而且体积庞大。中国专利文献CN205104244U公开采用超临界二氧化碳的新型熔盐堆能量转换***，该专利文献中只是提到超临界二氧化碳布雷顿***，但只是针对热效率高而言的，但是并未提到、也未能够实现缩小设备的体积。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能够提高发电效率、同时使设备更紧凑、缩小设备体积的采用超临界CO2的小型核反应堆能量转换***。
采用超临界CO2的小型核反应堆能量转换***，包括小型核反应堆、透平、发电机、高温回热器、低温回热器、主压缩机、预冷器和再压缩机，高温回热器具有第一进口、第一出口、第二进口和第二出口，低温回热器具有第三进口、第三出口、第四进口和第四出口，小型核反应堆的出口与透平的进口连通，透平的出口与高温回热器的第一进口连通，透平的输出端与发电机的输入端连接，透平能驱动发电机进行发电，高温回热器的第一出口与低温回热器的第一进口连通，低温回热器的第一出口分别与预冷器和再压缩机的进口连通，预冷器的出口与主压缩机的进口连通，主压缩机的出口与低温回热器的第二进口连通，低温回热器的第二出口输出的工质与再压缩机出口输出的工质混合后进入高温回热器的第二进口，高温回热器的第二出口与小型反 应堆的入口连通。
进一步地，所述预冷器为空气冷却或者水冷却。
进一步地，所述透平为超临界CO2气轮机。
进一步地，所述透平的输出端还分别与所述主压缩机和再压缩机的输入端连接，透平能分别驱动主压缩机和再压缩机进行工作。
本实用新型采用超临界二氧化碳布雷顿循环，能够使发电效率提高到30-40％，尺寸仅为1米量级，从而不仅实现发电效率的显著提高，同时也缩小设备体积，使得整体设备更为紧凑，便于制造、使用、运输。
附图说明
图1是采用超临界CO2的小型核反应堆能量转换***的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例：
采用超临界CO2的小型核反应堆能量转换***，图1是采用超临界CO2的小型核反应堆能量转换***的示意图，如图1所示，包括小型核反应堆11、透平12、发电机13、高温回热器14、低温回热器15、主压缩机16、预冷器17和再压缩机18，高温回热器14具有第一进口、第一出口、第二进口和第二出口，低温回热器15具有第三进口、第三出口、第四进口和第四出口，小型核反应堆11的出口与透平12的进口连通，透平12的出口与高温回热器14的第一进口连通，透平12的输出端与发电机13的输入端连接，透平12能驱动发电机13进行发电，高温回热器14的第一出口与低温回热器15的第一进口连通，低温回热器15的第一出口分别与预冷器17和再压缩机18的进口连通，预冷器17的出口与主压缩机16的进口连通，主压缩机16的出口与低温回热器15的第二进口连通，低温回热器15的第二出口输出的工质与再压缩机18出口输出的工质混合后进入高温回热器14的第二进口，高温回热 器14的第二出口与小型反应堆11的入口连通。
本实施例采用超临界CO2的小型核反应堆能量转换***在进行工作时，超临界CO2工质首先进入透平做功，做功后的CO2从高温回热器的第一进口进入高温回热器进行定压放热，然后进入从低温回热器的第一进口进入低温回热器进行放热。CO2通过低温回热器的第一出口后，一部分工质直接进入再压缩机；另一部分工质进入预冷器进行冷却，之后进入主压缩机进行压缩，然后流至低温回热器并通过低温回热器回热。在生产中通过选配适合的再压缩机与低温回热器，通过再压缩机出口输出的工质与低温回热器的第二出口输出的工质的温度大致相同，低温回热器的第二出口输出的工质与再压缩机出口输出的工质混合后进入高温回热器中进行吸热，最后通过小型反应堆的入口流至小型反应堆中，通过主换热器或堆芯吸收热量。
本实施例采用超临界二氧化碳布雷顿循环，能够使发电效率提高到30％-40％，尺寸仅为1米量级，从而不仅实现发电效率的显著提高，同时也缩小设备体积，使得整体设备更为紧凑，便于制造、使用、运输。
在上述实施例的基础上，优选的，如图1所示，所述预冷器17为空气冷却或者水冷却。
在上述实施例的基础上，优选的，如图1所示，所述透平12为超临界CO2气轮机。
在上述实施例的基础上，优选的，如图1所示，所述透平12的输出端还分别与所述主压缩机16和再压缩机18的输入端连接，透平12能分别驱动主压缩机16和再压缩机18进行工作。
本实施例本实施例中主压缩机和再压缩机都可以通过能量转换***中透平进行驱动工作，这样就不需要外接辅助设备，从而可以减少设备中的部件，进一步缩小设备体积，使设备更紧凑。
以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，但是本实用新型并不限于此实施方式，在所属技术领域的技术人员所具备的的知识范围内，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，还可以做出各种变化。所属技术领域的技术人员从上述的构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.采用超临界CO2的小型核反应堆能量转换***，其特征在于，包括小型核反应堆、透平、发电机、高温回热器、低温回热器、主压缩机、预冷器和再压缩机，高温回热器具有第一进口、第一出口、第二进口和第二出口，低温回热器具有第三进口、第三出口、第四进口和第四出口，小型核反应堆的出口与透平的进口连通，透平的出口与高温回热器的第一进口连通，透平的输出端与发电机的输入端连接，透平能驱动发电机进行发电，高温回热器的第一出口与低温回热器的第一进口连通，低温回热器的第一出口分别与预冷器和再压缩机的进口连通，预冷器的出口与主压缩机的进口连通，主压缩机的出口与低温回热器的第二进口连通，低温回热器的第二出口输出的工质与再压缩机出口输出的工质混合后进入高温回热器的第二进口，高温回热器的第二出口与小型反应堆的入口连通。
2.根据权利要求1所述的采用超临界CO2的小型核反应堆能量转换***，其特征在于，所述预冷器为空气冷却或者水冷却。
3.根据权利要求1所述的采用超临界CO2的小型核反应堆能量转换***，其特征在于，所述透平为超临界CO2气轮机。
4.根据权利要求1所述的采用超临界CO2的小型核反应堆能量转换***，其特征在于，所述透平的输出端还分别与所述主压缩机和再压缩机的输入端连接，透平能分别驱动主压缩机和再压缩机进行工作。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108612573A (zh) * 2018-07-05 2018-10-02 华北电力大学 一种超临界二氧化碳布雷顿循环发电***
CN109538320A (zh) * 2019-01-11 2019-03-29 哈尔滨电气股份有限公司 小型钠堆的简单-部分冷却循环紧凑式超临界二氧化碳循环供能***
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