采用超临界二氧化碳工质的钠冷快堆发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用超临界二氧化碳发电领域，具体地，涉及一种采用超临界二氧化碳工质的钠冷快堆发电系统。
【背景技术】
[0002]核能是国家能源结构的重要组成部分，安全高效是核能技术发展的目标。作为追求安全高效可持续等目标而提出的第四代核能系统，钠冷快堆在我国得到了重点关注和持续研发，成为我国核能技术创新的重要方向。当前的钠冷快堆系统一般采用水/蒸汽动力装置发电，由此带来的钠水反应是钠冷快堆工程应用面临的重大安全问题之一。且蒸汽动力装置系统复杂，设备庞大，辅助系统多，高温条件下效率偏低，一定程度上削弱了钠冷快堆的经济性水平，降低了钠冷快堆的竞争力。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种采用超临界二氧化碳工质的钠冷快堆发电系统，一方面可提高效率，简化系统，降低成本，强化经济竞争力；另一方面可避免钠水反应，解决当前钠冷快堆存在的最大的安全问题。
[0004]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
采用超临界二氧化碳工质的钠冷快堆发电系统，包括提供热源的钠冷快堆以及用于将热能转换成电能的三回路，所述三回路通过一第二换热器进行热交换吸收热量，所述三回路内的工质为超临界二氧化碳，所述三回路包括与所述第二换热器的二次侧相连通且能形成闭合循环回路的第三管道，所述第三管道上设有第一透平、第一发电机、第一回热器、第二回热器、冷却器、压气机、第二透平以及第二发电机，所述第一透平的入口与所述第二换热器的二次侧出口相连通，所述第一透平的出口与所述第一回热器的高温侧入口相连通，所述第一透平的输出端与所述第一发电机的输入端相连，所述第一回热器的高温侧出口与所述第二回热器的高温侧入口相连通，所述第二回热器的高温侧出口与所述冷却器的入口相连通，所述冷却器的出口与所述压气机的入口相连通，所述压气机的出口分别与所述第二换热器的二次侧入口及所述第二回热器的低温侧入口相连通，所述第二回热器的低温侧出口与所述第一回热器的低温侧入口相连通，所述第一回热器的低温侧出口与所述第二透平的入口相连通，所述第二透平的出口与所述第二回热器的高温侧入口相连通，所述第二透平的输出端与所述第二发电机的输入端相连。如此，所述三回路形成一分级串联式的复合循环，更好地匹配钠冷快堆的进出口温度参数，实现发电效率的最优化。
[0005]进一步地，所述钠冷快堆发电系统还包括用于传递热量的二回路，所述二回路分别与所述钠冷快堆及所述三回路进行热交换，吸收钠冷快堆产生的热量并传递至三回路，所述二回路与所述三回路通过所述第二换热器进行热交换。
[0006]进一步地，所述钠冷快堆发电系统还包括一回路，所述一回路与所述二回路之间通过一第一换热器进行热交换，所述一回路包括与所述第一换热器的一次侧相连通并形成闭合循环回路的第一管道，所述第一管道上设有钠冷快堆，所述钠冷快堆的冷却剂为液态钠。
[0007]进一步地，所述二回路包括与所述第一换热器的二次侧及所述第二换热器的一次侧相连通的两第二管道，具体地，一第二管道分别与所述第一换热器的二次侧出口及所述第二换热器的一次侧入口相连通，另一第二管道分别与所述第一换热器的二次侧入口及所述第二换热器的一次侧出口相连通。
[0008]进一步地，所述钠冷快堆的出口温度为500-550 °C，入口温度为300-400 °C。
[0009]综上，本发明的有益效果是:本发明所述的钠冷快堆发电系统根据热源一一钠冷快堆的特点，设计所述分级串联式的复合循环回路，能够较好地匹配钠冷快堆的进出口温度参数，实现发电效率的最优化，同时还能简化系统、缩小体积、降低成本，大幅度提高钠冷快堆的经济竞争力，避免传统钠冷快堆的钠水反应问题，提高钠冷快堆的安全性。
【附图说明】
[0010]图1是本发明较佳实施例所示的钠冷快堆发电系统的结构示意图；
附图中标记及相应的零部件名称:钠冷快堆发电系统100、第一换热器40、第二换热器50、钠冷快堆11、第二管道21、第三管道39、第一透平31、第一发电机32、第一回热器33、第二回热器34、冷却器35、压气机36、第二透平37、第二发电机38。
【具体实施方式】
[0011]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0012]实施例1
请参阅图1，本发明较佳实施例所示的钠冷快堆发电系统100，包括用于提供热源的一回路、传递热量的二回路以及将热能转换成电能的三回路，所述一回路与所述二回路之间通过一第一换热器40进行热交换，所述二回路与所述三回路之间通过一第二换热器50进行热交换。
[0013]所述一回路包括与所述第一换热器40的一次侧相连通并形成闭合循环回路的第一管道，所述第一管道上设有钠冷快堆11，为所述二回路与所述三回路提供热源。所述钠冷快堆11的冷却剂为液态钠。
[0014]所述二回路吸收所述一回路的热量并将其传送给所述三回路。所述二回路设置的主要目的是为了保证核反应堆的运行安全，使所述三回路内的工质不存在与用于冷却堆芯的所述一回路内的钠工质相接触的可能性，确保所述三回路出现的任何非预期工况或事故不会影响核反应堆，从而确保核安全。所述二回路包括与所述第一换热器40的二次侧及所述第二换热器50的一次侧相连通的两第二管道21，具体地，一第二管道21分别与所述第一换热器40的二次侧出口及所述第二换热器50的一次侧入口相连通，另一第二管道21分别与所述第一换热器40的二次侧入口及所述第二换热器50的一次侧出口相连通，如此，所述两第二管道21、所述第一换热器40的二次侧通道以及所述第二换热器50的一次侧通道相连通形成供流体流动的闭合循环回路。所述二回路的传热介质采用与所述一回路中的冷却剂相同的物质。
[0015]所述三回路包括第三管道39，所述第三管道39 —端与所述第二换热器50的二次侧入口相连通，另一端与所述第二换热器50的二次侧出口相连通，如此，所述第三管道39与所述第二换热器50的二次侧通道相连通形成供流体流动的闭合循环回路。所述三回路内的工质为超临界二氧化碳。所述第三管道39上设有第一透平31、第一发电机32、第一回热器33、第二回热器34、冷却器35、压气机36、第二透平37以及第二发电机38。
[0016]所述第一透平31的入口与所述第二换热器50的二次侧出口相连通，所述第一透平31的出口与所述第一回热器33的高温侧入口相连通，所述第一透平31的输出端与所述第一发电机32的输入端相连。所述第一回热器33的高温侧出口与所述第二回热器34的高温侧入口相连通，所述第二回热器34的高温侧出口与所述冷却器35的入口相连通，所述冷却器35的出口与所述压气机36的入口相连通，所述压气机