一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统及方法与流程

本公开涉及电力系统，尤其涉及一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统及方法。

背景技术：

1、随着减碳的不断推进，光伏、风电等新能源发电系统发展迅速，装机容量不断增加，但是随之也暴露出一些问题，即光伏、风电等新能源发电系统受天气因素影响较大、发电量不稳定、波动较大，严重影响整个电力系统的稳定性和安全性。因此，在未来高比例新能源电网中，核电机组仍将起到重要的基础负荷作用。近年来，我国核电事业发展也是突飞猛进。连续多年在建机组容量排名世界第一，尤其是具有第四代核电特征的高温气冷堆示范工程也于2021年成功并网发电，标志着我国核电技术已处于领先地位。高温气冷堆型具有固有安全特征，即在任何情况下也不会导致堆芯融毁，未来在内陆核电推广、火电机组改造以及核能供热等领域具有良好的应用前景。

2、高温气冷堆的一回路由氦气作为冷却介质和换热介质，二回路由水/水蒸气作为换热介质。其中，在机组启动阶段或者调试阶段，由辅助电锅炉加热给水为机组的重要系统提供辅助蒸汽，例如轴封系统等。辅助电锅炉由外部110kv电源经高压辅助变压器供电。然而由于高温气冷堆辅助电锅炉启动时间长、耗电量大、工作可靠性较低、反应堆功率不能快速变化等问题，高温气冷堆的机组不考虑调频调峰运行方式等，且辅助电锅炉由外部110kv电源经高压辅助变压器供电，没有其他的动力电源，使得其工作可靠性较低。在启动调试阶段，若外部110kv线路出现故障，则辅助电锅炉可能会停机，使得机组失去辅助蒸汽，导致轴封等重要系统无法正常工作。

技术实现思路

1、本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本公开提供了一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统及方法，主要目的在于在辅助电锅炉失效时提供辅助蒸汽、且能够进行调频调峰。

3、根据本公开的第一方面实施例，提供了一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，包括熔盐储热系统和高温气冷堆二回路系统；

4、所述熔盐储热系统包括加热系统、储热系统和换热系统，所述储热系统包括主储能罐和备用储能罐，所述熔盐储热系统用于在高温气冷堆正常运行时，若收到向下调节的调峰调频指令，则利用所述加热系统对所述储热系统中的熔盐进行加热，从而完成调峰调频；在高温气冷堆处于启动调试阶段时，利用所述主储能罐存储的热能经所述换热系统对给水加热以产生第一辅助蒸汽，在所述主储能罐存储的剩余热能不满足要求时利用所述高温气冷堆二回路系统产生第二辅助蒸汽，若所述高温气冷堆二回路系统异常，则启动所述备用储能罐，利用所述备用储能罐存储的热能经所述换热系统对给水加热以产生第三辅助蒸汽；

5、所述高温气冷堆二回路系统与所述换热系统并联，所述高温气冷堆二回路系统包括辅助电锅炉，所述辅助电锅炉用于在二回路系统正常运行时对给水进行加热以产生第二辅助蒸汽。

6、在本公开的一个实施例中，所述主储能罐存储的剩余热能不满足要求指的是主储能罐存储的剩余热能所支持的工作时间不大于预设倍数的所述辅助电锅炉的启动时间。

7、在本公开的一个实施例中，所述加热系统包括预设数量的电加热器，所述预设数量根据高温气冷堆机组的调峰容量和所述熔盐储热系统的参数确定。

8、在本公开的一个实施例中，所述加热系统还包括智能功率调节装置和电加热器控制开关，所述电加热器控制开关的数量等于所述电加热器的数量，每个电加热器连接一个电加热器控制开关，所述智能功率调节装置用于基于所述向下调节的调峰调频指令进行计算分析，以控制各所述电加热器控制开关的通断。

9、在本公开的一个实施例中，所述储热系统包括低温熔盐罐和高温熔盐罐，所述高温熔盐罐的数量等于所述电加热器的数量，每个高温熔盐罐连接一个电加热器。

10、在本公开的一个实施例中，所述储热系统还包括低温熔盐泵、低温熔盐流量控制器和低温熔盐控制阀，所述低温熔盐控制阀的数量等于所述电加热器的数量，每个低温熔盐控制阀经一个电加热器与一个高温熔盐罐连接，所述低温熔盐罐经所述低温熔盐泵、所述低温熔盐流量控制器与所述低温熔盐控制阀连接。

11、在本公开的一个实施例中，所述换热系统包括换热器，所述换热器包括熔盐入口、熔盐出口、给水入口和蒸汽出口。

12、在本公开的一个实施例中，所述换热系统还包括高温熔盐控制阀、止回阀、高温熔盐泵和高温熔盐流量控制器，所述高温熔盐罐经所述高温熔盐控制阀、所述止回阀、所述高温熔盐泵和所述高温熔盐流量控制器与所述换热器连接。

13、在本公开的一个实施例中，所述换热系统还包括换热器给水流量控制阀和换热器蒸汽流量控制阀，所述换热器给水流量控制阀设置在所述给水入口处的管路上，所述换热器蒸汽流量控制阀设置在所述蒸汽出口处的管路上。

14、根据本公开的第二方面实施例，提供了一种基于第一方面实施例所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行方法，包括：

15、在高温气冷堆正常运行时，若收到向下调节的调峰调频指令，则控制熔盐储热系统的加热系统对储热系统中的熔盐进行加热，从而完成调峰调频；

16、在高温气冷堆处于启动调试阶段时，启动所述储热系统的主储能罐，利用所述主储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第一辅助蒸汽；

17、在所述主储能罐存储的剩余热能不满足要求时，利用高温气冷堆二回路系统产生第二辅助蒸汽；

18、若所述高温气冷堆二回路系统异常，则启动所述储热系统的备用储能罐，利用所述备用储能罐存储的热能经所述换热系统对给水加热以产生第三辅助蒸汽。

19、在本公开一个或多个实施例中，耦合运行系统包括熔盐储热系统和高温气冷堆二回路系统；熔盐储热系统包括加热系统、储热系统和换热系统，储热系统包括主储能罐和备用储能罐，熔盐储热系统用于在高温气冷堆正常运行时，若收到向下调节的调峰调频指令，则利用加热系统对储热系统中的熔盐进行加热，从而完成调峰调频；在高温气冷堆处于启动调试阶段时，利用主储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第一辅助蒸汽，在主储能罐存储的剩余热能不满足要求时利用高温气冷堆二回路系统产生第二辅助蒸汽，若高温气冷堆二回路系统异常，则启动备用储能罐，利用备用储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第三辅助蒸汽；高温气冷堆二回路系统与换热系统并联，高温气冷堆二回路系统包括辅助电锅炉，辅助电锅炉用于在二回路系统正常运行时对给水进行加热以产生第二辅助蒸汽。在这种情况下，在需要调峰调频时不需要快速调节反应堆功率，利用熔盐储热系统即可实现调频调峰功能；在启动调试阶段利用熔盐储热系统与辅助电锅炉联合运行为高温气冷堆机组提供辅助蒸汽，并在辅助电锅炉失效时，利用熔盐储热系统独立提供辅助蒸汽，因此实现了在辅助电锅炉失效时提供辅助蒸汽、且能够进行调频调峰。

20、本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

技术特征：

1.一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，包括熔盐储热系统和高温气冷堆二回路系统；

2.如权利要求1所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述主储能罐存储的剩余热能不满足要求指的是主储能罐存储的剩余热能所支持的工作时间不大于预设倍数的所述辅助电锅炉的启动时间。

3.如权利要求2所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述加热系统包括预设数量的电加热器，所述预设数量根据高温气冷堆机组的调峰容量和所述熔盐储热系统的参数确定。

4.如权利要求3所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述加热系统还包括智能功率调节装置和电加热器控制开关，所述电加热器控制开关的数量等于所述电加热器的数量，每个电加热器连接一个电加热器控制开关，所述智能功率调节装置用于基于所述向下调节的调峰调频指令进行计算分析，以控制各所述电加热器控制开关的通断。

5.如权利要求4所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述储热系统包括低温熔盐罐和高温熔盐罐，所述高温熔盐罐的数量等于所述电加热器的数量，每个高温熔盐罐连接一个电加热器。

6.如权利要求5所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述储热系统还包括低温熔盐泵、低温熔盐流量控制器和低温熔盐控制阀，所述低温熔盐控制阀的数量等于所述电加热器的数量，每个低温熔盐控制阀经一个电加热器与一个高温熔盐罐连接，所述低温熔盐罐经所述低温熔盐泵、所述低温熔盐流量控制器与所述低温熔盐控制阀连接。

7.如权利要求6所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述换热系统包括换热器，所述换热器包括熔盐入口、熔盐出口、给水入口和蒸汽出口。

8.如权利要求7所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述换热系统还包括高温熔盐控制阀、止回阀、高温熔盐泵和高温熔盐流量控制器，所述高温熔盐罐经所述高温熔盐控制阀、所述止回阀、所述高温熔盐泵和所述高温熔盐流量控制器与所述换热器连接。

9.如权利要求8所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述换热系统还包括换热器给水流量控制阀和换热器蒸汽流量控制阀，所述换热器给水流量控制阀设置在所述给水入口处的管路上，所述换热器蒸汽流量控制阀设置在所述蒸汽出口处的管路上。

10.一种基于如权利要求1-9中任意一项所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行方法，其特征在于，包括：

技术总结
本公开提出一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统及方法，该系统包括熔盐储热系统和高温气冷堆二回路系统；熔盐储热系统包括加热系统、储热系统和换热系统，储热系统包括主储能罐和备用储能罐，在高温气冷堆正常运行时，若收到向下调节的调峰调频指令则利用熔盐储热系统完成调峰调频；在启动调试阶段时，利用主储能罐存储的热能对给水加热以产生第一辅助蒸汽，在主储能罐存储的剩余热能不满足要求时利用高温气冷堆二回路系统产生第二辅助蒸汽，若高温气冷堆二回路系统异常，则启动备用储能罐，利用备用储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第三辅助蒸汽。根据本公开的系统，实现了在辅助电锅炉失效时提供辅助蒸汽、且能够进行调频调峰。

技术研发人员：康祯,刘俊峰,程书培,王宇航,高美,张瑞祥,余俨,令彤彤,李长海,马晓珑,韩传高,安春生
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13