[go: up one dir, main page]

CN1240079C - 布雷顿循环核电站以及启动布雷顿循环的方法 - Google Patents

布雷顿循环核电站以及启动布雷顿循环的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1240079C
CN1240079C CNB02807520XA CN02807520A CN1240079C CN 1240079 C CN1240079 C CN 1240079C CN B02807520X A CNB02807520X A CN B02807520XA CN 02807520 A CN02807520 A CN 02807520A CN 1240079 C CN1240079 C CN 1240079C
Authority
CN
China
Prior art keywords
turbine
pressure
low
valve
booster
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB02807520XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN1526143A (zh
Inventor
迈克尔·科雷亚
威廉·阿德里安·奥登达尔·克里尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pebble Bed Modular Reactor Pty Ltd
Original Assignee
Pebble Bed Modular Reactor Pty Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pebble Bed Modular Reactor Pty Ltd filed Critical Pebble Bed Modular Reactor Pty Ltd
Publication of CN1526143A publication Critical patent/CN1526143A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1240079C publication Critical patent/CN1240079C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/05—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly characterised by the type or source of heat, e.g. using nuclear or solar energy
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/24—Promoting flow of the coolant
    • G21C15/253—Promoting flow of the coolant for gases, e.g. blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/10—Closed cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16—Control of working fluid flow
    • F02C9/18—Control of working fluid flow by bleeding, bypassing or acting on variable working fluid interconnections between turbines or compressors or their stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16—Control of working fluid flow
    • F02C9/24—Control of the pressure level in closed cycles
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/04—Thermal reactors ; Epithermal reactors
    • G21C1/06—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
    • G21C1/07—Pebble-bed reactors; Reactors with granular fuel
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D1/00—Details of nuclear power plant
    • G21D1/02—Arrangements of auxiliary equipment
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D3/00—Control of nuclear power plant
    • G21D3/08—Regulation of any parameters in the plant
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D5/00—Arrangements of reactor and engine in which reactor-produced heat is converted into mechanical energy
    • G21D5/04—Reactor and engine not structurally combined
    • G21D5/06—Reactor and engine not structurally combined with engine working medium circulating through reactor core
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/10—Kind or type
    • F05D2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/06—Purpose of the control system to match engine to driven device
    • F05D2270/061—Purpose of the control system to match engine to driven device in particular the electrical frequency of driven generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/11—Purpose of the control system to prolong engine life
    • F05D2270/112—Purpose of the control system to prolong engine life by limiting temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/303—Temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

一种核电站，该核电站包括一个闭合循环发电回路，其利用布雷顿循环作为热力学转换循环。该核电站还包括启动增压系统，该系统具有轴阀，以及与该轴阀并联连接的增压器。而且，常闭增压器隔离阀与增压器以及与该增压器并联的增压器旁路结构串联设置。一种启动布雷顿循环的方法包括：将发电回路切换到备用模式，在该模式下，氦依靠启动增压系统和在回路中所产生的增加的电能而环绕发电回路循环，直到氦依靠独立于启动增压系统的压缩机而围绕发电回路循环。

Description

布雷顿循环核电站以及启动布雷顿循环的方法
本发明涉及一种核电站。特别是，其涉及一种利用布雷顿循环作为热力学转换循环的核电站，并涉及一种启动布雷顿循环的方法。
在包括一个闭合循环发电回路的核电站中，该发电回路利用布雷顿循环作为热力学转换循环，它所遇到的一个问题在于，布雷顿循环不是从零质量流量自行启动。
根据本发明的一个方面，在使用氦作为工作流体并具有闭合循环发电回路的核电站中，其中该发电回路利用布雷顿循环作为热力学转换循环，并包括具有入口和出口的核反应堆；透平装置，该透平装置的上游侧连接到反应堆出口；至少一个压缩机，透平装置传动地连接于其上；以及至少一个热交换器，提供了一种启动布雷顿循环的方法，该方法包括下述步骤：
如果发电回路不处于备用模式，则将其切换到备用模式，在该模式下，氦依靠启动增压系统环绕发电回路循环；以及
增加在发电回路中所产生的电能，直到至少一个压缩机能够不依靠启动增压系统的帮助而使氦在发电回路中环绕。
当该核电站包括发电机并且透平装置包括传动上连接到发电机的发电透平时，该方法可以包括下述步骤：
向发电透平施加负载，并调节发电透平的转速，使其转速低于发电透平的正常运转转速；
减少所施加的负载，以使发电透平的转速增加到发电透平的正常运转转速；
使发电机的输出与配电网同步；
当发电机输出与电网保持同步时，增加发电透平的电力输出。
可以通过连接到发电机的可变电阻器组向发电透平施加负载。
通过减少可变电阻器组的电阻可以实现减少所施加的负载。
该方法可以包括，在发电机输出已经与配电网同步并且发电回路已经稳定后，将可变电阻器组与发电机断开。
减少所施加的负载可以包括将负载从约1MW减少到约300MW。
该方法可以包括调节发电透平的转速到正常运转转速的55％到65％之间。
当发电透平的正常运转转速为3000rpm时，该方法可以包括调节发电透平的转速到约1800rpm。
当发电回路包括低压压缩机和高压压缩机，而透平装置包括分别传动上连接到低压压缩机和高压压缩机的低压透平和高压透平，并且发电回路包括其中安装有低压再循环阀的低压再循环管线，以及其中安装有高压再循环阀的高压再循环管线，低压和高压再循环管线分别从低压和高压压缩机的下游位置延伸到其上游位置，在此情形下，该方法可以包括利用低压和高压再循环阀中的至少一个来稳定发电回路。
当发电回路包括同流换热器，该同流换热器具有高压侧和低压侧，从同流换热器高压侧的上游位置延伸到下游位置的同流换热器旁路管线，以及安装在同流换热器旁路管线中用于调节流经其中的氦流量的同流换热器旁路阀，在此情形下，增加由发电回路所发电能可以包括将同流换热阀中的至少一个和旁路阀从开启位置移向关闭位置。阀的关闭导致布雷顿循环的效率的明显增加。
一旦启动，布雷顿循环可以自保持，而发电回路中氦的循环将由压缩机实现。
该方法可以包括在布雷顿循环变为自保持的时候关闭该启动增压系统。一种用于确定布雷顿循环何时变为自保持的方法，是当启动增压系统两侧的压差降到低于预定压差以下时，通常，该预定压差为20kPa。
启动增压系统可以包括，并联的至少一个增压器和启动增压系统轴阀，以及与增压器相串联的增压器隔离阀。在备用模式，发电回路这样构造，以使得启动增压器轴阀关闭，该增压器或每个增压器隔离阀开启，并且该增压器或每个增压器都运行。于是，增压器使氦在发电回路中循环。关闭启动增压系统可以包括启动增压系统轴阀的开启，增压器的停止运转以及增压器隔离阀的关闭。
根据本发明的另一个方面，提供了一种核电站，其包括：
闭合循环发电回路；以及
启动增压系统，该系统包括
常开轴阀；
至少一个与轴阀并联连接的增压器；
与该或各个增压器串联的常闭增压器隔离阀；以及
与该或每个增压器并联的增压器旁路装置。
闭合循环发电回路可以包括具有入口和出口的核反应堆，其上游侧连接到反应堆出口的透平装置，具有低压侧和高压侧并且其每侧都具有入口和出口的同流换热器，透平装置传动上与其连接的至少一个压缩机，以及至少一个热交换器，闭合循环发电回路被设置为利用布雷顿循环作为热力学转换循环，该核电站还包括透平装置传动上与其连接的发电机，以及以可断开的方式与该发电机相连接的可变电阻器组。
发电回路可以包括高压压缩机和低压压缩机，透平装置，该透平装置包括与高压压缩机传动上相连接的高压透平，与低压压缩机传动上相连接的低压透平，以及与发电机传动上相连接的发电透平。
发电回路可以包括连接在同流换热器低压侧出口和低压压缩机入口之间的预冷却器，以及连接在低压压缩机出口和高压压缩机入口之间的中间冷却器。
启动增压系统可以设置于同流换热器低压侧和预冷却器之间。
发电回路可以包括其中安装有低压再循环阀的低压压缩机循环管线，低压再循环管线从低压压缩机下游侧和中间冷却器入口之间的位置延伸到启动增压系统和预冷却器入口之间的位置。
发电回路可以包括其中安装有高压压缩机再循环阀的高压压缩机再循环管线，该管线从高压压缩机下游侧和同流换热器高压侧入口之间的位置延伸到低压压缩机出口和中间冷却器入口之间的位置。
发电回路可以包括其中安装有同流换热器旁路阀的同流换热器旁路管线，该同流换热器旁路管线从同流换热器高压侧入口的上游位置延伸到同流换热器高压侧出口的下游位置。
发电回路还可以包括高压冷却剂阀和低压冷却剂阀，高压冷却剂阀被构造为在其开启时提供从高压压缩机高压侧到低压透平入口的氦的旁路，而低压冷却剂阀被构造为提供从高压压缩机高压侧到发电透平入口的氦的旁路。
该反应堆可以是利用球形燃料元件的球床型。
启动增压系统可以包括两个与启动增压器轴阀并联的增压器以及一个与各增压器相关联的增压器隔离阀。
增压器旁路阀用于避免增压器的压力骤增。
在备用模式下，同流换热器旁路阀运行以将反应堆入口温度保持在一个这样的水平，以使得启动增压系统的出口温度低于预定温度，通常，该预定温度为250℃。高压冷却剂阀和低压冷却剂阀运行以确保同流换热器的最高温度保持在预定温度之下，通常，该预定温度为600℃。高压压缩机再循环阀和低压压缩机再循环阀运行以调节发电透平所产生的电能。
而且，反应堆出口温度被调节到750℃和900℃之间的温度。预冷却器和中间冷却器确保进入低压和高压压缩机的氦处于大约30℃的温度。在发电回路中氦的压力保持在20到50bar之间。
本发明将在此参考所附简图、以示例的方式进行说明。该图示出了根据本发明的核电站的示意表示图。
在附图中，参考标号10表示根据本发明的核电站的一部分。
核电站10包括以参考标号12表示的闭合循环发电回路。发电回路12包括反应堆14，高压透平16，低压透平18，发电透平20，同流换热器22，预冷却器24，低压压缩机26，中间冷却器28以及高压压缩机30。
反应堆14为使用球状燃料元件的球床型反应堆。反应堆14具有入口14.1，通过该入口氦形式的工作流体能够被引入反应堆14和出口14.2。
高压透平16传动上连接到高压压缩机30，并具有上游侧或入口16.1以及下游侧或出口16.2，入口16.1连接到反应堆14的出口14.2。
低压透平18传动上连接到低压压缩机26，并具有上游侧或入口18.1以及下游侧或出口18.2。入口18.1连接到高压透平16的出口16.2。
发电透平20传动上连接到发电机32。发电透平20包括上游侧或入口20.1以及下游侧或出口20.2。发电透平20的入口20.1连接到低压透平18的出口18.2。
该核电站还包括可变电阻器组33，该可变电阻器组以可断开的方式连接到发电机32。
同流换热器22具有热或低压侧34以及冷或高压侧36。同流换热器34的低压侧具有入口34.1和出口34.2。低压侧的入口34.1连接到发电透平20的出口20.2。
预冷却器24为氦-水热交换器并包括氦入口24.1和氦出口24.2。预冷却器24的入口24.1连接到同流换热器22的低压侧34的出口34.2。
低压压缩机26具有上游侧或入口26.1以及下游侧或出口26.2。低压压缩机26的入口26.1连接到预冷却器24的氦出口24.2。
中间冷却器28为氦-水热交换器，并包括氦入口28.1和氦出口28.2。氦入口28.1连接到低压压缩机26的出口26.2。
高压压缩机30包括上游侧和入口30.1以及下游侧或出口30.2。高压压缩机30的入口30.1连接到中间冷却器28的氦出口28.2。高压压缩机30的出口30.2连接到同流换热器22高压侧的入口36.1。同流换热器22高压侧的出口36.2连接到反应堆14的入口14.1。
核电站10包括由参考标号38表示的启动增压系统，该系统连接到同流换热器22低压侧34的出口34.2和预冷却器24的入口24.1之间。
启动增压系统38包括常开启动增压系统轴阀40，该阀连接在同流换热器低压侧出口34.2和预冷却器24的入口24.1之间的管线中。两个增压器42与启动增压系统轴阀40并联连接，而常闭隔离阀44与各增压器42相关联并与各增压器串联连接。另外，增压器旁路阀装置45与各增压器44相关联并与各增压器并联连接。每个增压器旁路阀装置45可以包括一个或多个能够被独立地控制的旁路阀。应当理解，增压器旁路阀装置45能够由用于两个增压器的一个单个的阀构成。
低压压缩机再循环管线46从低压压缩机26的出口或下游侧26.2和中间冷却器28的入口28.1之间的位置延伸到启动增压系统38和预冷却器24的入口24.1之间的位置。常闭低压再循环阀48安装在低压压缩机再循环管线46中。
高压压缩机再循环管线50从高压压缩机的出口或下游侧30.2和同流换热器22高压侧36的入口36.1之间的位置延伸到低压压缩机26的出口或下游侧26.2和中间冷却器28的入口28.1之间的位置。常闭高压再循环阀51安装在高压压缩机再循环管线50中。
同流换热器旁路管线52从同流换热器22高压侧36入口36.1的上游位置延伸到同流换热器22高压侧36出口36.2的下游位置。常闭同流换热器旁路阀54安装在同流换热器旁路管线52中。
核电站10包括高压冷却剂阀56和低压冷却剂阀58。高压冷却剂阀56被构造为当其开启时提供从高压压缩机30的高压侧或出口30.2到低压透平18的入口或低压侧18.1的氦的旁路。低压冷却剂阀58被构造为，当其开启时，提供从高压压缩机30的高压侧或出口30.2到发电透平20的入口20.1的氦的旁路。
发电回路12被构造为工作在作为热力学转换循环的布雷顿循环中。当布雷顿循环运行时，发电回路中的循环流量由压缩机26、30提供。
在应用中，为启动布雷顿循环，通过启动增压系统38获得环绕发电回路的质量流量。更具体地说，启动增压系统轴阀40关闭，隔离阀44开启而增压器42运行。在增压器42运行时，利用增压器旁路阀装置45以避免增压器42的压力骤增。
在开始启动布雷顿循环的操作之前，如果发电回路没有处于备用模式，其将被切换到备用模式。备用模式的主要特征是增压器42在运行。
为降低损坏增压器42的风险，重要的是将增压器中的最高温度保持在预定温度以下，典型地，该预定温度为250℃。基于此种考虑，运行同流换热器旁路阀54，以控制堆芯入口温度，并因此间接地控制启动增压系统38的最高温度。另外，如上述提及的，增压器旁路阀装置45用来避免增压器44的压力骤增，并从而把对其造成损坏的风险减到最小。
而且，为调节同流换热器22中的最高温度，运行高压冷却剂再循环阀56和低压冷却剂再循环阀58中的一个或两个，以确保同流换热器中的最高温度保持在预定温度以下，典型地，该预定温度为600℃。
而且，在发电透平中产生的电能通常由运行高压再循环阀51和/或低压再循环阀48控制，以使得电能不超出预定水平，例如1MW，而发电透平20的转速被转速控制器调节在正常运转转速以下，即，典型地为1800rpm。
反应堆14的出口温度由反应堆出口温度控制器调节到处于750℃和900℃之间的一个温度。
预冷却器24和中间冷却器28在其正常运转模式其作用为，确保了低压压缩机26和高压压缩机30的入口温度大致在30℃。
而且，发电回路中的压力水平处在20bar和50bar之间。
为启动布雷顿循环，在上述提及的处于其备用模式的核电站中，使用高压再循环阀和低压再循环阀控制由发电机产生的电能，可变电阻器组33连接到发电机32。转速控制器将透平转速控制在透平的正常运转转速以下的一个转速，即，大约1800rpm。
当条件稳定时，可变电阻器组33的电能从大约1MW降至大约300kW。在电能上的这一减少导致透平20转速的升高，并因而使发电机32的转速升高。当透平20达到预期运转转速时，典型地，该预期运转转速为3000rpm，可变电阻器组的电能再一次增加到预定水平，典型地为1MW，而透平转速被转速控制器控制在3000rpm。
在情况稳定后，执行使发电机输出与电网同步的操作。
较短时间后，通常大约10分钟，在系统与电网同步并稳定后，转速控制器关闭，也就是说，可变电阻器组从发电机32断开而再循环阀开始关闭。更具体地说，低压再循环阀48和高压再循环阀51和同流换热器旁路阀54一起关闭。在此过程中，在通过关闭再循环阀48、51而使布雷顿循环的性能明显改善的同时，发电透平20的输出增加。
在上述一个程序性步骤中，根据系统中的压力和温度，将启动布雷顿循环并接管启动增压系统38的压缩机功能。
典型地，当启动增压系统两侧的压差(出口压力减去入口压力)降低到预定水平以下，通常，该预定水平为20kPa，布雷顿循环的压缩机功能可以自保持。在布雷顿循环自保持之后，启动增压系统将关闭。
上述过程的一个重要特征在于，布雷顿循环的实际启动可以发生在执行上述过程中的任何时刻。它不影响该系统其它的过程步骤的执行，而系统表现也不会受到真正影响。

Claims (22)

1.一种在核电站中启动布雷顿循环的方法，其中该核电站使用氦作为工作流体并具有闭合循环发电回路，所述发电回路利用布雷顿循环作为热力学转换循环并且包括：具有入口和出口的核反应堆；透平装置，其上游侧连接到反应堆出口，该透平装置包括发电透平；至少一个压缩机，所述透平装置传动上连接于所述至少一个压缩机；以及至少一个热交换器；该方法包括下列步骤：
如果发电回路尚未处于备用模式，则将其设置到备用模式，其中借助于启动增压系统氦环绕发电回路循环；以及
向发电透平施加负载并调节发电透平的转速，使其转速低于发电透平的正常运转转速；
减少所施加负载，以使发电透平的转速增加到发电透平的正常运转转速；以及
增加发电回路所发电能，直到至少一个压缩机能够使氦环绕发电回路循环而不需要启动增压系统的帮助。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当核电站包括透平装置传动上与其连接的发电机时，该方法包括下列步骤：
使发电机的输出与配电网同步；以及
在发电机的输出与电网保持同步时，增加发电透平的电力输出。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于通过与发电机相连接的可变电阻器向发电透平施加负载。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所施加负载的减少是通过减少可变电阻器组的电阻而实现的。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于包括在发电机输出已经与配电网同步并且发电回路已经稳定后，将可变电阻器组与发电机断开。
6.根据权利要求2到4任一项所述的方法，其特征在于减少所施加的负载包括将负载从1MW减少到300kW。
7.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于包括将发电透平的转速调节到正常运转转速的55％到65％之间的一个转速。
8.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于包括当透平的正常运转转速为3000rpm时，调节发电透平转速到约1800rpm。
9.根据权利要求1到4任一项所述的方法，其特征在于，发电回路包括低压压缩机和高压压缩机，而透平装置包括分别传动上连接到低压压缩机和高压压缩机的低压透平和高压透平，并且发电回路包括其中安装有低压再循环阀的低压再循环管线以及其中安装有高压再循环阀的高压再循环管线，低压和高压再循环管线分别从低压和高压压缩机的下游位置延伸到其上游位置，在上述情形下，该方法包括利用低压和高压再循环阀中的至少一个稳定发电回路。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，发电回路包括具有高压侧和低压侧的同流换热器，从同流换热器高压侧的上游位置向其下游位置延伸的同流换热器旁路管线，以及安装在同流换热器旁路管线中用于调节流经其中的氦流量的同流换热器旁路阀，在此情形下，增加由发电回路产生的电能包括将再循环阀中的至少一个和旁路阀从开启位置移向关闭位置。
11.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，在布雷顿循环开始自保持时，关闭启动增压系统。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，启动增压系统包括并联设置的至少一个增压器和启动增压系统轴阀，以及与增压器相串联的增压器隔离阀，在此情形下，关闭启动增压系统包括开启启动增压系统轴阀，停止增压器的运行和关闭增压器隔离阀。
13.一种核电站，包括
闭合循环发电回路，该发电回路包括：具有入口和出口的反应堆；透平装置，其上游侧连接到反应堆出口；同流换热器，其具有低压侧和高压侧，同流换热器的各侧具有入口和出口；至少一个压缩机，所述透平装置传动上连接于所述至少一个压缩机；以及至少一个热交换器，该闭合循环发电回路被设置为利用布雷顿循环作为热力学转换循环；
发电机，所述透平装置传动上连接于该发电机；
以可断开的方式与发电机相连接的可变电阻器组；以及
启动增压系统，该启动增压系统包括
常开轴阀；
至少一个与该轴阀并联连接的增压器；
与所述增压器相串联的常闭增压器隔离阀；以及
与发电回路和所述增压器并联的增压器旁路装置。
14.根据权利要求13所述的核电站，其特征在于发电回路包括高压压缩机和低压压缩机，以及透平装置，该透平装置包括传动上连接到高压压缩机的高压透平，传动上连接到低压压缩机的低压透平，以及传动上连接到发电机的发电透平。
15.根据权利要求14所述的核电站，其特征在于，发电回路包括连接在同流换热器低压侧出口和低压压缩机入口之间的预冷却器，以及连接在低压压缩机出口和高压压缩机入口之间的中间冷却器。
16.根据权利要求15所述的核电站，其特征在于，启动增压系统设置在同流换热器低压侧和预冷却器之间。
17.根据权利要求15或16所述的核电站，其特征在于，发电回路包括其中安装有低压再循环阀的低压压缩机再循环管线，该低压再循环管线从低压压缩机下游侧和中间冷却器入口之间的位置延伸到启动增压系统和预冷却器入口之间的位置。
18.根据权利要求15或16所述的核电站，其特征在于，发电回路包括其中安装有高压压缩机再循环阀的高压压缩机再循环管线，该管线从高压压缩机下游侧和同流换热器高压侧入口之间的位置延伸到低压压缩机出口和中间冷却器入口之间的位置。
19.根据权利要求15或16所述的核电站，其特征在于，发电回路包括其中安装有同流换热器旁路阀的同流换热器旁路管线，同流换热器旁路管线从同流换热器高压侧入口的上游位置延伸到同流换热器高压侧出口的下游位置。
20.根据权利要求15或16所述的核电站，其特征在于，发电回路包括高压冷却剂阀和低压冷却剂阀，高压冷却剂阀被构造为，在其开启时提供从高压压缩机的高压侧到低压透平入口的氦的旁路，而低压冷却剂阀被构造为提供从高压压缩机的高压侧到发电透平入口的氦的旁路。
21.根据权利要求13到16中任一项所述的核电站，其特征在于该反应堆为球床型。
22.根据权利要求13到16中任一项所述的核电站，其特征在于，启动增压系统包括两个与启动增压器轴阀并联的增压器以及一个与各增压器相关联的增压器隔离阀。
CNB02807520XA 2001-05-25 2002-05-22 布雷顿循环核电站以及启动布雷顿循环的方法 Expired - Fee Related CN1240079C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ZA2001/4319 2001-05-25
ZA200104319 2001-05-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1526143A CN1526143A (zh) 2004-09-01
CN1240079C true CN1240079C (zh) 2006-02-01

Family

ID=25589177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB02807520XA Expired - Fee Related CN1240079C (zh) 2001-05-25 2002-05-22 布雷顿循环核电站以及启动布雷顿循环的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20040131138A1 (zh)
EP (1) EP1397810A1 (zh)
JP (1) JP2005508492A (zh)
KR (1) KR20040004644A (zh)
CN (1) CN1240079C (zh)
CA (1) CA2440701A1 (zh)
WO (1) WO2002095768A1 (zh)

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005233148A (ja) * 2004-02-23 2005-09-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスータービンプラント
US7418814B1 (en) 2005-06-30 2008-09-02 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Dual expander cycle rocket engine with an intermediate, closed-cycle heat exchanger
US7436922B2 (en) * 2005-12-21 2008-10-14 General Electric Company Electricity and steam generation from a helium-cooled nuclear reactor
JP4774028B2 (ja) 2007-10-12 2011-09-14 三菱重工業株式会社 クローズドサイクルプラント
US9334800B2 (en) * 2008-03-28 2016-05-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method of controlling turbine equipment and turbine equipment
CN102187064B (zh) * 2008-03-28 2015-09-16 三菱重工业株式会社 控制涡轮机设备的方法和涡轮机设备
KR101138223B1 (ko) * 2010-04-30 2012-04-24 한국과학기술원 혼합 가스를 이용한 임계점 이동을 통한 초임계 브레이튼 사이클의 효율 향상 시스템
US20120039701A1 (en) * 2010-08-12 2012-02-16 Nuovo Pignone S.P.A. Closed Cycle Brayton Cycle System and Method
JP5816057B2 (ja) * 2011-11-11 2015-11-17 三菱日立パワーシステムズ株式会社 冷却系統の制御方法及び装置
EP2679786A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-01 Alstom Technology Ltd Stand-by operation of a gas turbine
CN102789824B (zh) * 2012-08-08 2015-12-16 中广核工程有限公司 一种核电厂闭环控制系统的调试方法和系统
CN105027223B (zh) * 2012-09-12 2018-07-17 标识技术有限责任公司 模块化的能够运输的核发电机
KR101412693B1 (ko) * 2013-07-19 2014-07-01 한국원자력연구원 두 개의 역방향 회전자 발전기를 갖는 초임계 브레이튼 사이클 시스템
US10436064B2 (en) 2016-02-12 2019-10-08 United Technologies Corporation Bowed rotor start response damping system
US10539079B2 (en) 2016-02-12 2020-01-21 United Technologies Corporation Bowed rotor start mitigation in a gas turbine engine using aircraft-derived parameters
US10443505B2 (en) 2016-02-12 2019-10-15 United Technologies Corporation Bowed rotor start mitigation in a gas turbine engine
US10443507B2 (en) 2016-02-12 2019-10-15 United Technologies Corporation Gas turbine engine bowed rotor avoidance system
US10508567B2 (en) 2016-02-12 2019-12-17 United Technologies Corporation Auxiliary drive bowed rotor prevention system for a gas turbine engine through an engine accessory
US10508601B2 (en) 2016-02-12 2019-12-17 United Technologies Corporation Auxiliary drive bowed rotor prevention system for a gas turbine engine
US10125636B2 (en) 2016-02-12 2018-11-13 United Technologies Corporation Bowed rotor prevention system using waste heat
US9664070B1 (en) 2016-02-12 2017-05-30 United Technologies Corporation Bowed rotor prevention system
US10174678B2 (en) 2016-02-12 2019-01-08 United Technologies Corporation Bowed rotor start using direct temperature measurement
US10125691B2 (en) 2016-02-12 2018-11-13 United Technologies Corporation Bowed rotor start using a variable position starter valve
US10040577B2 (en) 2016-02-12 2018-08-07 United Technologies Corporation Modified start sequence of a gas turbine engine
US10598047B2 (en) 2016-02-29 2020-03-24 United Technologies Corporation Low-power bowed rotor prevention system
US10787933B2 (en) 2016-06-20 2020-09-29 Raytheon Technologies Corporation Low-power bowed rotor prevention and monitoring system
US10358936B2 (en) 2016-07-05 2019-07-23 United Technologies Corporation Bowed rotor sensor system
EP3273016B1 (en) 2016-07-21 2020-04-01 United Technologies Corporation Multi-engine coordination during gas turbine engine motoring
US10384791B2 (en) 2016-07-21 2019-08-20 United Technologies Corporation Cross engine coordination during gas turbine engine motoring
US10221774B2 (en) 2016-07-21 2019-03-05 United Technologies Corporation Speed control during motoring of a gas turbine engine
EP3273006B1 (en) 2016-07-21 2019-07-03 United Technologies Corporation Alternating starter use during multi-engine motoring
US10618666B2 (en) 2016-07-21 2020-04-14 United Technologies Corporation Pre-start motoring synchronization for multiple engines
US10787968B2 (en) 2016-09-30 2020-09-29 Raytheon Technologies Corporation Gas turbine engine motoring with starter air valve manual override
US10443543B2 (en) 2016-11-04 2019-10-15 United Technologies Corporation High compressor build clearance reduction
US10823079B2 (en) 2016-11-29 2020-11-03 Raytheon Technologies Corporation Metered orifice for motoring of a gas turbine engine
CN106887265B (zh) * 2017-03-14 2018-05-15 国核电力规划设计研究院有限公司 一种球床模块式高温气冷堆的启停堆系统
US10753235B2 (en) * 2018-03-16 2020-08-25 Uop Llc Use of recovered power in a process
CN108735308A (zh) * 2018-03-27 2018-11-02 江苏核电有限公司 一种压水堆无外加中子源的首次物理启动方法
CN111524624A (zh) * 2020-04-03 2020-08-11 哈尔滨工程大学 一种热离子转换与布雷顿循环联合发电反应堆系统
US12162607B2 (en) * 2020-11-12 2024-12-10 Hamilton Sundstrand Corporation Environmental control system for supersonic commercial aircraft
CN112834922B (zh) * 2020-12-25 2023-09-08 北京动力机械研究所 闭式布雷顿循环发电系统双机并联试验台
CN113793700B (zh) * 2021-08-30 2022-10-28 西安交通大学 小型氟盐冷却高温堆自适应布雷顿循环能量转换系统
CN114093532A (zh) * 2021-11-04 2022-02-25 江苏核电有限公司 一种核电站换热器维修后在线充水系统
CN116072318B (zh) * 2023-01-18 2024-01-23 哈尔滨工程大学 用于热管堆的多环路布雷顿循环能量转换系统及运行方法
CN116705370A (zh) * 2023-04-14 2023-09-05 西安交通大学 热管堆与sCO2布雷顿循环耦合的核动力装置控制系统及方法
CN120032929B (zh) * 2025-02-18 2025-08-22 上海交通大学 微型气冷反应堆余热排出系统载热能力检测装置及方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2989380A (en) * 1953-11-24 1961-06-20 Exxon Research Engineering Co Apparatus for carrying out chemical reactions
US3210254A (en) * 1961-02-10 1965-10-05 Gen Dynamics Corp Heat extraction system for a nuclear reactor
CH488103A (de) * 1968-04-24 1970-03-31 Siemens Ag Gasturbinenkraftwerk zur Ausnutzung der durch Kernspaltung bzw. Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugten Wärme
CH512808A (de) * 1970-03-09 1971-09-15 Bbc Brown Boveri & Cie Kernkraftwerk mit geschlossenem Kühlkreislauf
GB1549730A (en) * 1975-06-12 1979-08-08 Kernforschungsanlage Juelich Method of operating a nuclear energy installation having a closed working gas circuit and nuclear energy installation for carrying out the method
DE2923639A1 (de) * 1979-06-11 1980-12-18 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Verfahren zum wiederbeladen der kaverne eines reaktordruckbehaelters mit kugelfoermigen betriebselementen
DE3030697A1 (de) * 1980-08-14 1982-03-18 Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 5000 Köln Gasgekuehlter kernreaktor
US4495140A (en) * 1981-11-24 1985-01-22 Westinghouse Electric Corp. Permanent deactivation of nuclear reactor
DE3335451A1 (de) * 1983-09-30 1985-04-18 Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 4600 Dortmund Kernreaktoranlage
GB2216191B (en) * 1988-03-31 1992-08-12 Aisin Seiki Gas turbine cogeneration apparatus for the production of domestic heat and power
US5212026A (en) * 1991-10-04 1993-05-18 Mitchell Danny E Circular battery for flywheel
US5309492A (en) * 1993-04-15 1994-05-03 Adams Atomic Engines, Inc. Control for a closed cycle gas turbine system
US5428653A (en) * 1993-08-05 1995-06-27 University Of New Mexico Apparatus and method for nuclear power and propulsion
JP2000154733A (ja) * 1998-11-19 2000-06-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd クローズドブレイトンサイクルガスタービン装置
ATE450310T1 (de) * 2000-09-04 2009-12-15 Pebble Bed Modular Reactor Pty Kernreaktor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005508492A (ja) 2005-03-31
CA2440701A1 (en) 2002-11-28
WO2002095768A1 (en) 2002-11-28
US20040131138A1 (en) 2004-07-08
KR20040004644A (ko) 2004-01-13
CN1526143A (zh) 2004-09-01
EP1397810A1 (en) 2004-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1240079C (zh) 布雷顿循环核电站以及启动布雷顿循环的方法
CN1266708C (zh) 核电站及调整其发电电路的方法
JP6290909B2 (ja) ガスタービンエネルギー補助システムおよび加熱システム、ならびに、その製造方法および使用方法
US3703807A (en) Combined gas-steam turbine power plant
CN1484836A (zh) 一种核动力设备及操作核动力设备的方法
EP3314096B1 (en) Power system and method for producing useful power from heat provided by a heat source
CN1154787C (zh) 组合循环发电装置及其冷却用蒸汽供给方法
EP2602438A1 (en) Power generation plant facilities and method for operating same
JPS6388227A (ja) ガスタ−ビンユニツト作動方法
JP2005508492A5 (zh)
KR20020077098A (ko) 파워 증강 입구 가압 시스템 및 가스 터빈 시스템과 파워증강 방법
CN113710885A (zh) 加压空气供给系统及具备该加压空气供给系统的燃料电池系统、以及该加压空气供给系统的起动方法
CN110067604B (zh) 一种多级膨胀发电机启动阶段排气调节系统和方法
JP2013536911A (ja) 電力ステーション
US20220252006A1 (en) System for startup support of externally heated turbine engine
RU2731144C2 (ru) Компрессор с приводом от установки для утилизации тепла с органическим циклом Ренкина и способ регулирования
CN1206449C (zh) 透平机及其运行方法
KR101692173B1 (ko) 배열 회수 시스템 및 배열 회수 방법
RU2326252C1 (ru) Газотурбинная установка
CN1568526A (zh) 运转核电站的方法
KR20220023113A (ko) 가스엔진 히트펌프
CN113692479A (zh) 蒸汽涡轮机设备及运行方法以及联合循环设备及运行方法
JPH07332109A (ja) 圧縮空気貯蔵形発電プラント
CN1681186A (zh) 发电机设备以及操作发电机设备的方法
JPH01117903A (ja) 組合されたガス‐蒸気タービン‐発電装置の出力調整装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee