一种高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114215617A(43)申请公布日2022.03.22(21)申请号202111295635.5F01K25/08(2006.01)(22)申请日2021.11.03F01D15/10(2006.01)F01D15/08(2006.01)(71)申请人华能核能技术研究院有限公司F01K17/02(2006.01)地址200126上海市中国(上海)自由贸易F04B41/06(2006.01)试验区世博馆路200号A座5层A508房F04B39/06(2006.01)间C25B1/042(2021.01)申请人华能山东石岛湾核电有限公司C25B9/67(2021.01)(72)发明人周振德孙惠敏汪景新席京彬F24D3/00(2022.01)伍龙燕张振鲁张进孟剑肖三平田洪志周勤许杰(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人赵迪(51)Int.Cl.F01K11/02(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统及方法(57)摘要本发明提供了一种高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统及方法，其中系统包括反应堆堆芯、蒸汽发生器、电解池、氦气透平、发电机、低压压缩机、高压压缩机、中间冷却器、预冷却器、回热器。蒸汽发生器的入口与反应堆堆芯的出口连通，蒸汽发生器的蒸汽管道与电解池连通；氦气透平的进气口与蒸汽发生器的出口连通，氦气透平通过主轴连接发电机、高压压缩机和低压压缩机。本发明所述高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统，利用高温气冷堆输出高品质工艺热的特点，使用氦气透平发电和高温电解制氢来实现高温发电和制氢，并利用透平发电中的余热实现制氢、发电和供热三联产，可达到“热尽其用”的目的。CN114215617ACN114215617A权利要求书1/1页1.一种高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统，其特征在于，包括：反应堆堆芯，所述反应堆堆芯产生热氦气；蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的入口与反应堆堆芯的出口连通，蒸汽发生器的蒸汽管道与电解池连通；氦气透平，所述氦气透平的进气口与蒸汽发生器的出口连通，氦气透平通过主轴连接发电机、高压压缩机和低压压缩机；回热器，所述回热器入口连通氦气透平出口，回热器的换热管入口连通高压压缩机氦气出口，回热器换热管出口连通反应堆堆芯氦气入口；预冷却器，所述预冷却器入口连通回热器出口，预冷却器出口连通低压压缩机氦气入口，预冷却器的换热管连通换热站；中间冷却器，所述中间冷却器入口连通低压压缩机氦气出口，中间冷却器出口连通高压压缩机入口，中间冷却器的换热管连通换热站。2.根据权利要求1所述的高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统，其特征在于，所述蒸汽发生器顶部安装有主氦风机，且两者为一体式结构。3.根据权利要求1所述的高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统，其特征在于，所述电解池为固体氧化物电解池。4.根据权利要求1所述的高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统，其特征在于，预冷却器的换热管和中间冷却器的换热管的换热介质均为水。5.根据权利要求1所述的高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统，其特征在于，所述发电机为励磁同步发电机。6.根据权利要求1所述的高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统，其特征在于，所述氦气透平和高压压缩机位于发电机和低压压缩机之间，且高压压缩机紧邻低压压缩机。7.根据权利要求1所述的高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统，其特征在于，所述回热器为稳定流动回热器。8.一种采用如权利要求1至7任意一项所述的系统进行发电、制氢和供暖的方法，其特征在于：包括将来自反应堆堆芯的氦气首先加热蒸汽发生器中的水，使其形成过热蒸汽进入电解池制氢的步骤；将与蒸汽发生器换热后的氦气进入透平发电的步骤；将氦气在透平发电系统中的部分余热经预冷却器和中间冷却器的冷却水热阱带出，经换热站进入供热管网供暖的步骤。9.根据权利要求8所述的发电、制氢和供暖的方法，其特征在于：加热蒸汽发生器中的氦气温度在950‑1150℃之间；过热蒸汽的温度在800‑900℃之间。10.根据权利要求8或9所述的发电、制氢和供暖的方法，其特征在于：与蒸汽发生器换热后的氦气在进入透平发电的同时，氦气透平尾气经回热器低压侧后将余热传输给高压侧氦气,然后进入预冷却器降至低温，低温氦气进入带有中间冷却器的低压压缩机后被压缩成高压氦气，该高压氦气进入回热器高压侧后被加热至接近氦气透平的排气温度,最后再进入反应堆堆芯重复被加热。2CN114215617A说明书1/6页一种高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统及方法技术领域[0001]本发明属于热量回收技术领域，尤其涉及一种