高温气冷堆直接制氢耦合蒸汽循环发电系统及其方法.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CN105551554A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201510886653.9(22)申请日2015.12.07(71)申请人集美大学地址361021福建省厦门市集美区银江路185号(72)发明人陈志强何宏舟张亮(74)专利代理机构厦门市新华专利商标代理有限公司35203代理人朱凌(51)Int.Cl.G21D5/14(2006.01)G21D9/00(2006.01)C01B3/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称高温气冷堆直接制氢耦合蒸汽循环发电系统及其方法(57)摘要本发明公开了一种高温气冷堆直接制氢耦合蒸汽循环发电系统及方法，它包括高温气冷堆、转化反应器、蒸汽发生器、冷却剂循环泵、蒸汽过热器、汽轮发电机组、冷凝器、给水泵、中温变换器、抽汽管道、天然气管道。高温气冷堆的氦气出口与转化反应器的氦气进口连接；转化反应器的氦气出口与蒸汽发生器连接，转化反应器的转化气出口与蒸汽过热器连接；蒸汽发生器的水蒸汽出口与蒸汽过热器的水蒸汽进口连接；蒸汽过热器的水蒸汽出口与汽轮发电机组的进汽口连接；汽轮发电机组的抽汽口引出一股蒸汽与转化反应器的原料进口连接；本发明实现了氢电联产模式，具有温度匹配、热利用率高、制氢成本低、蒸汽循环效率高等特点，具有良好的经济效益和应用前景。CN105551554ACN105551554A权利要求书1/1页1.一种高温气冷堆直接制氢耦合蒸汽循环发电系统，其特征在于：它包括高温气冷堆、转化反应器、蒸汽发生器、冷却剂循环泵、蒸汽过热器、汽轮发电机组、冷凝器、给水泵、中温变换器、抽汽管道、天然气管道；所述的高温气冷堆的氦气出口与转化反应器的氦气进口连接，高温气冷堆的氦气进口与蒸汽发生器的氦气出口连接，并在连接管道上布置冷却剂循环泵；所述的转化反应器的氦气出口与蒸汽发生器的氦气进口连接，转化反应器的转化气出口与蒸汽过热器的转化气进口连接；所述的蒸汽发生器的水蒸汽出口与蒸汽过热器的水蒸汽进口连接，蒸汽发生器的给水进口与汽轮发电机组的排汽口连接，并在连接管道上布置冷凝器和给水泵；所述的蒸汽过热器的转化气出口与中温变换器连接，蒸汽过热器的水蒸汽出口与汽轮发电机组的进汽口连接；所述的汽轮发电机组从汽缸某级抽汽口引出一股蒸汽通过抽汽管道与转化反应器的原料进口连接；所述的天然气管道与转化反应器的原料进口连接。2.根据权利要求1所述的高温气冷堆直接制氢耦合蒸汽循环发电系统，其特征在于：所述的转化反应器的氦气出口温度在400～450℃之间，转化反应器的转化气出口温度在750～800℃之间；所述的蒸汽发生器的水蒸汽出口温度在324～374℃之间；所述的蒸汽过热器的转化气出口温度在350～400℃之间，蒸汽过热器的水蒸汽出口温度在500～550℃之间；所述的汽轮发电机组的抽汽口温度在245～300℃之间。3.采用权利要求1所述的高温气冷堆直接制氢耦合蒸汽循环发电系统的方法，其特征在于：包括以下过程：1)从高温气冷堆引出的超过950℃的高温氦气进入转化反应器的壳程进行放热变成400～450℃的中温氦气，中温氦气进入蒸汽发生器进行放热变成低温氦气，低温氦气经冷却剂循环泵重新送至高温气冷堆完成一次氦气循环；2）从冷凝器引出的凝结水经给水泵加压后进入蒸汽发生器进行吸热变成温度为324～374℃、湿度为0.5%的饱和蒸汽，饱和蒸汽进入蒸汽过热器进行吸热变成500～550℃的过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮发电机组做功发电，对应的排汽进入冷凝器进行放热变成凝结水完成一次汽水循环；3）从汽轮发电机组引出的245～300℃的抽汽与来自天然气管道的预热天然气一起进入转化反应器的转化传热管内进行吸热并发生化学反应得到750～800℃的高温转化气，高温转化气经过蒸汽过热器进行放热变成350～400℃的中温转化气，中温转化气进入中温变换器并进行后续的制氢流程。2CN105551554A说明书1/4页高温气冷堆直接制氢耦合蒸汽循环发电系统及其方法技术领域[0001]本发明属于核能应用技术领域，特别是涉及一种高温气冷堆直接制氢耦合蒸汽循环发电系统及其方法。背景技术[0002]随着我国核电事业的发展，高温气冷堆有可能成为今后主要实施的先进堆型。目前高温气冷堆的堆芯出口温度已高达950℃，不仅可用于高效发电，还可用于提供高温工艺热，其中最具前景的热利用方式是制氢。高温气冷堆用于发电可采用的热力循环方式有氦气循环、蒸汽循环和氦气-蒸汽联合循环三种。现阶段的主流是带有间冷器和回热器的布雷顿闭式氦气循环，该循环的效率可高达48%，但是制造高性能的氦气轮机和高效紧凑的回热器仍是待解决的关键难题，除此之外，随着高温气冷堆的技术发展，堆芯的出口温度将进一