用于由鈉冷卻快中子反應(yīng)堆產(chǎn)生的蒸汽的能量轉(zhuǎn)化循環(huán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于由鈉冷卻快中子反應(yīng)堆產(chǎn)生的蒸汽的能量轉(zhuǎn)化循環(huán)，所述循環(huán)具有：第一階段，其中，來(lái)自與反應(yīng)堆(1)相連的蒸汽發(fā)生器(2)的蒸汽進(jìn)行第一次膨脹，以便使蒸汽從“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)(21)到達(dá)所述蒸汽的溫度和壓力的中間狀態(tài)，中間狀態(tài)對(duì)應(yīng)于“核循環(huán)”初始狀態(tài)(22)；第二階段，其中，蒸汽從中間狀態(tài)(22)進(jìn)行第二次膨脹，直到獲得處于蒸汽飽和曲線(S)下方的第一濕狀態(tài)(23)的蒸汽；第三階段，其中，蒸汽被干燥和過(guò)熱；以及第四階段，其中，蒸汽從其過(guò)熱狀態(tài)(24)進(jìn)行第三次膨脹至第二濕狀態(tài)(25)。
【專利說(shuō)明】用于由鈉冷卻快中子反應(yīng)堆產(chǎn)生的蒸汽的能量轉(zhuǎn)化循環(huán)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于轉(zhuǎn)化由鈉冷卻快中子反應(yīng)堆(所謂的鈉快中子反應(yīng)堆-FNR)所供能量的能量轉(zhuǎn)化循環(huán)。
[0002]本發(fā)明涉及一種核裝置，所述裝置包括至少一個(gè)核反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器、蒸汽渦輪，以及干燥器和/或過(guò)熱器。
【背景技術(shù)】
[0003]氣態(tài)的或液態(tài)的水在閉合回路中循環(huán)通過(guò)單元，并且經(jīng)受溫度和壓力變化。
[0004]術(shù)語(yǔ)“循環(huán)”指蒸汽發(fā)生器出口的氣態(tài)或液態(tài)水和返回到蒸汽發(fā)生器內(nèi)的所述氣態(tài)或液態(tài)水之間的溫度和壓力改變。
[0005]為獲得最好的循環(huán)效率，采用鈉冷卻快中子反應(yīng)堆是有利的。
[0006]然而，鈉冷卻快中子反應(yīng)堆出口處的溫度和壓力值比通常在“核循環(huán)”中遇到的那些溫度和壓力值要高得多，并且接近于通常在“礦物燃料循環(huán)”中遇到的那些溫度和壓力值。
[0007]“核循環(huán)”對(duì)應(yīng)于通常在核裝置內(nèi)遇到的溫度和壓力變化，所述核裝置通常利用來(lái)自蒸汽發(fā)生器出口的蒸汽運(yùn)行，所述蒸汽接近于飽和曲線。
[0008]“礦物燃料循環(huán)”對(duì)應(yīng)于通常在利用燃燒礦物燃料的鍋爐的熱發(fā)電站遇到的溫度和壓力變化。
[0009]法國(guó)鳳凰(Phenix)FNR發(fā)電站的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆采用了蒸汽渦輪技術(shù)，使得能夠采用蒸汽在接近于在“礦物燃料循環(huán)”中遇到的那些溫度和壓力條件下運(yùn)行，從而允許蒸汽在蒸汽在干蒸汽條件下通過(guò)高壓渦輪和中壓渦輪時(shí)進(jìn)行膨脹。
[0010]在裝置的不同部件(即渦輪和過(guò)熱器)內(nèi)的溫度和壓力條件必須不能太高，以便具有長(zhǎng)達(dá)60年的使用壽命。
[0011]較低的溫度降低了不同部件中的蠕變風(fēng)險(xiǎn)。
[0012]在本文中，本發(fā)明的主題為用于由鈉冷卻快中子反應(yīng)堆產(chǎn)生的蒸汽的能量轉(zhuǎn)化循環(huán)，所述能量轉(zhuǎn)化循環(huán)改善了設(shè)備的壽命。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]為此，用于由鈉冷卻快中子反應(yīng)堆產(chǎn)生的蒸汽的有創(chuàng)造性的能量轉(zhuǎn)化循環(huán)的顯著性在于其具有:
[0014]第一階段，其中，來(lái)自與反應(yīng)堆相連的蒸汽發(fā)生器的蒸汽進(jìn)行第一次膨脹，以使蒸汽從“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)到達(dá)所述蒸汽的溫度和壓力的中間狀態(tài)，所述中間狀態(tài)對(duì)應(yīng)于“核循環(huán)”初始狀態(tài)，
[0015]第二階段，其中，蒸汽從中間狀態(tài)進(jìn)行第二次膨脹，直到獲得處于蒸汽飽和曲線下方的第一濕狀態(tài)的蒸汽，
[0016]第三階段，其中，蒸汽從其第一濕狀態(tài)被干燥并被過(guò)熱，以使其到達(dá)處于飽和曲線上方的干燥且過(guò)熱狀態(tài)，以及
[0017]第四階段，其中，蒸汽從其過(guò)熱狀態(tài)進(jìn)行第三次膨脹至處于蒸汽飽和曲線下方的第二濕狀態(tài)，所述蒸汽隨后被冷凝并且被送回到蒸汽發(fā)生器。
[0018]在本發(fā)明中要求保護(hù)的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆的循環(huán)比現(xiàn)有技術(shù)的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆的循環(huán)更多地處于飽和蒸汽區(qū)域，同時(shí)在蒸汽發(fā)生器的出口處附近有相同的溫度和壓力條件的情況下工作，所述條件接近于在熱發(fā)電站遇到的那些條件。
[0019]與當(dāng)前采用法國(guó)鳳凰FNR發(fā)電站的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆獲得的循環(huán)相比，在本發(fā)明中要求保護(hù)的循環(huán)允許效率增加。
[0020]該循環(huán)能夠被用于1500MWe以上級(jí)別的高電功率反應(yīng)堆。
[0021]本發(fā)明允許鈉冷卻快中子反應(yīng)堆和當(dāng)前用于礦物燃料或核發(fā)電站的標(biāo)準(zhǔn)部件一起使用。
[0022]本發(fā)明因此使得能夠避免實(shí)現(xiàn)過(guò)熱器，諸如在法國(guó)FNR發(fā)電站中用于鈉冷卻快中子反應(yīng)堆的那些，這些過(guò)熱器難以設(shè)計(jì)并且制作成本高。
[0023]處于其“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)的蒸汽處于被包含在150和200巴之間的壓力以及被包含在450和570°C之間的溫度下。
[0024]將被包含在30和50巴之間的壓力以及被包含在234和300°C之間的溫度限定為中間狀態(tài)。
[0025]處于其第一濕狀態(tài)的蒸汽在第二次膨脹后處于被包含在152和188°C之間的溫度以及被包含在5和12巴之間的壓力下。
[0026]處于其干燥和過(guò)熱狀態(tài)的蒸汽處于被包含在215和255°C之間的溫度以及被包含在5和12巴之間的壓力下。
[0027]處于其最后狀態(tài)的蒸汽在一定溫度下被冷凝，所述溫度取決于所使用的冷源。
[0028]本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)現(xiàn)先前限定的循環(huán)的蒸汽渦輪裝置，包括鈉冷卻快中子反應(yīng)堆，并且所述裝置包括:
[0029]至少一個(gè)蒸汽發(fā)生器，
[0030]特高壓/高溫渦輪，所述特高壓/高溫渦輪被連接到所述核反應(yīng)堆的蒸汽發(fā)生器上，其中，來(lái)自反應(yīng)堆的蒸汽發(fā)生器的蒸汽進(jìn)行第一次膨脹，以使蒸汽從“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)到達(dá)所述蒸汽的溫度和壓力的中間狀態(tài)，所述中間狀態(tài)對(duì)應(yīng)于“核循環(huán)”初始狀態(tài)，
[0031]中間渦輪，所述中間渦輪被連接到所述特高壓/高溫渦輪上，并且部分地采用飽和蒸汽運(yùn)行，其中，蒸汽從中間狀態(tài)進(jìn)行第二次膨脹，直到獲得處于蒸汽飽和曲線下方的第一濕狀態(tài)的蒸汽，
[0032]干燥器和過(guò)熱器，所述干燥器和過(guò)熱器被連接到所述中間渦輪上，其中，蒸汽從其第一濕狀態(tài)被干燥，并且隨后被過(guò)熱，以使其到達(dá)飽和曲線上方的干燥和過(guò)熱狀態(tài)，以及:
[0033]出口渦輪，所述出口渦輪被連接到所述干燥器和過(guò)熱器上，其中，蒸汽從其被過(guò)熱狀態(tài)進(jìn)行第三次膨脹至第二濕狀態(tài)，所述蒸汽隨后被冷凝并且被送回到蒸汽發(fā)生器。
[0034]有利地，連接所述特高壓渦輪的出口和過(guò)熱器的管道允許受熱的蒸汽從所述特高壓渦輪的下游被抽出，所述蒸汽被過(guò)熱器使用。
[0035]所述中間渦輪為高壓渦輪，并且所述出口渦輪為中壓和低壓渦輪或者僅為低壓渦輪。所述低壓渦輪被并聯(lián)設(shè)置。[0036]所述高壓和中壓渦輪(當(dāng)存在于第二實(shí)施例中時(shí))被設(shè)置成組合單元。
[0037]所述特高壓/高溫和中間渦輪被設(shè)置成使蒸汽在第一次膨脹和第二次膨脹后從處于被包含在150和200巴之間的壓力以及被包含在450和570°C之間的溫度下的礦物燃料循環(huán)初始狀態(tài)膨脹至濕蒸汽狀態(tài)，所述濕蒸汽狀態(tài)的溫度被包含在152和188°C之間并且壓力被包含在5和12巴之間。
[0038]所述干燥器和過(guò)熱器允許蒸汽在第二次膨脹后從溫度被包含在152和188°C之間以及壓力被包含在5和12巴之間的初始濕蒸汽狀態(tài)變?yōu)閴毫Ρ话?和12巴之間并且溫度被包含在215和255 °C之間的干燥且過(guò)熱的狀態(tài)。
[0039]所述特高壓/高溫渦輪、中間渦輪和出口渦輪(無(wú)中壓渦輪)使產(chǎn)生小于1200MWe電功率的交流發(fā)電機(jī)輸入軸以網(wǎng)絡(luò)頻率(例如3000rpm)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0040]所述特高壓/高溫渦輪、中間渦輪和出口渦輪(具有中壓渦輪)使產(chǎn)生大于1200MWe電功率的交流發(fā)電機(jī)輸入軸以網(wǎng)絡(luò)頻率的一半(例如1500rpm)轉(zhuǎn)動(dòng)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0041]參照附圖，通過(guò)閱讀以下作為非限定性實(shí)例給出的詳細(xì)說(shuō)明，將更好地理解本發(fā)明，并且本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯。
[0042]圖1示意性地示出了如本發(fā)明要求保護(hù)的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆FNR的第一個(gè)實(shí)施例。
[0043]圖2示意性地示出了如本發(fā)明要求保護(hù)的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆FNR的第二個(gè)實(shí)施例。
[0044]圖3為焓圖，亦稱Mollier圖，在曲線A上示出了接近于在法國(guó)鳳凰發(fā)電站的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆FNR中使用的部分循環(huán)的一個(gè)實(shí)例，并且在曲線B上示出了如本發(fā)明要求保護(hù)的用在鈉冷卻快中子反應(yīng)堆中的部分循環(huán)的一個(gè)實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0045]如圖3示出的本發(fā)明要求保護(hù)的循環(huán)能夠通過(guò)兩個(gè)不同的蒸汽渦輪裝置實(shí)現(xiàn)，每個(gè)裝置均存在一個(gè)鈉冷卻快中子核反應(yīng)堆1、1'(所述反應(yīng)堆允許能量被釋放以便在蒸汽發(fā)生器2、2'中產(chǎn)生蒸汽)、特高壓/高溫渦輪3、3'、中間渦輪4、3"以及出口渦輪5、4'、5',這些潤(rùn)輪適合于使產(chǎn)生電的交流發(fā)電機(jī)6、6'的輸入軸6a、6a'轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0046]特高壓/高溫渦輪3、3'通過(guò)一個(gè)或多個(gè)管道而連接到核反應(yīng)堆1、1'的一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器2、2'上，并且允許進(jìn)行蒸汽的第一次膨脹，以便使其從反應(yīng)堆1、1'的蒸汽發(fā)生器2、2'的出口處的“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)到達(dá)蒸汽的溫度和壓力的中間狀態(tài)，中間狀態(tài)有“核循環(huán)”初始狀態(tài)的特征。
[0047]閥V、V'允許來(lái)自蒸汽發(fā)生器2、2'的蒸汽的流速被調(diào)節(jié)。
[0048]在圖1示出的第一個(gè)實(shí)施例中，中間渦輪為通過(guò)管道而連接至特高壓/高溫渦輪3上的高壓渦輪4，其主要采用飽和蒸汽運(yùn)行。
[0049]高壓渦輪4允許蒸汽從對(duì)應(yīng)于“核循環(huán)”初始狀態(tài)的中間狀態(tài)進(jìn)行第二次膨脹，直到獲得處于飽和曲線S下方的第一濕狀態(tài)的蒸汽。
[0050]接下來(lái)，通過(guò)使蒸汽相繼進(jìn)入干燥器7內(nèi)，物理地分離液態(tài)水和蒸汽，接著進(jìn)入過(guò)熱器8內(nèi)而進(jìn)行蒸汽的干燥和過(guò)熱，這些裝置位于高壓渦輪4和低壓渦輪5之間的管道12內(nèi)。
[0051]過(guò)熱器8位于干燥器7的下游以及低壓渦輪5的上游，并且抽出離開(kāi)特高壓/高溫渦輪3的蒸汽允許蒸汽過(guò)熱，以使其到達(dá)飽和曲線S上方的過(guò)熱狀態(tài)。連接特高壓渦輪3的出口和過(guò)熱器8的管道13允許受熱的蒸汽被抽出，從而蒸汽被特高壓渦輪3下游的過(guò)熱器8使用。
[0052]被并聯(lián)設(shè)置并且通過(guò)管道12連接到干燥器7和過(guò)熱器8上的兩個(gè)低壓渦輪5允許蒸汽從其過(guò)熱狀態(tài)進(jìn)行第三次膨脹至最終狀態(tài)?？梢允褂枚嘤趦蓚€(gè)的低壓渦輪5進(jìn)行這種第三次膨脹。
[0053]從干燥器7和過(guò)熱器8回收的水經(jīng)管道11而被送回入循環(huán)內(nèi)。
[0054]具有冷凝器、再熱器和泵的系統(tǒng)9、10用于使冷凝的蒸汽進(jìn)入蒸汽發(fā)生器2內(nèi)，但是這里未進(jìn)行描述并且是現(xiàn)有技術(shù)公知的。
[0055]該裝置能夠生產(chǎn)大約600至1200MWe的電功率。
[0056]在圖2示出的第二個(gè)實(shí)施例中，中間渦輪為通過(guò)管道而連接到特高壓/高溫渦輪3'上的高壓渦輪3"，其主要采用飽和蒸汽運(yùn)行。
[0057]高壓渦輪3"允許蒸汽從對(duì)應(yīng)于“核循環(huán)”初始狀態(tài)的中間狀態(tài)進(jìn)行第二次膨脹，直到獲得處于飽和曲線S下方的第一濕狀態(tài)的蒸汽。
[0058]接下來(lái)，通過(guò)使所述蒸汽相繼地進(jìn)入干燥器7，物理地分離液態(tài)水和蒸汽，隨后進(jìn)入過(guò)熱器8內(nèi)而進(jìn)行蒸汽的干燥和過(guò)熱，這些裝置位于高壓渦輪3"和中壓渦輪4'之間的管道內(nèi)。
[0059]過(guò)熱器8'位于干燥器7'的下游以及中壓渦輪4'的下游，并且抽出離開(kāi)特高壓/高溫渦輪3'的蒸汽，允許蒸汽過(guò)熱，以使所述蒸汽到達(dá)飽和曲線S上方的過(guò)熱狀態(tài)。
[0060]連接特高壓渦輪3'的出口和過(guò)熱器8'的管道13'允許受熱的蒸汽在特高壓渦輪3'的下游被抽出，并被過(guò)熱器8'使用。
[0061]圖2示出了高壓渦輪3"和中壓渦輪4'被設(shè)置在單個(gè)的組合單元中。
[0062]中壓渦輪4'和兩個(gè)被并聯(lián)設(shè)置且通過(guò)管道12連接到中壓渦輪4'上的低壓渦輪5'允許蒸汽從其過(guò)熱狀態(tài)進(jìn)行第三次膨脹至最終狀態(tài)?？梢允褂枚嘤趦蓚€(gè)的低壓渦輪5'以產(chǎn)生這種第三次膨脹。
[0063]在干燥器7'的水平面回收并且來(lái)自過(guò)熱器8'的水通過(guò)管道11'被送回到循環(huán)內(nèi)。
[0064]具有冷凝器、再熱器和泵的系統(tǒng)9'、10'用于使冷凝的蒸汽進(jìn)入蒸汽發(fā)生器2'內(nèi)，但是這里未進(jìn)行描述并且是現(xiàn)有技術(shù)公知的。
[0065]如圖3所示，Mollier圖的橫坐標(biāo)代表熵并且縱坐標(biāo)代表流體焓。
[0066]特別地，它允許流體根據(jù)溫度和壓力而改變狀態(tài)。
[0067]這里，所述流體為水，并且在該圖中示出了水的飽和曲線S。
[0068]飽和曲線S對(duì)應(yīng)于兩個(gè)區(qū)域之間的界限，對(duì)于特定的熵，當(dāng)焓大于飽和曲線S的焓時(shí)，水呈現(xiàn)干蒸汽形式，并且當(dāng)焓小于飽和曲線S的焓時(shí)，水呈現(xiàn)飽和蒸汽(或者濕蒸汽)形式。干飽和蒸汽的名字被給予剛好位于飽和曲線S上的水的狀態(tài)。濕蒸汽的含水量隨著焓降低而增加，直到獲得為I的含水量，此時(shí)所有的蒸汽相被冷凝為液態(tài)水。[0069]換句話說(shuō)，對(duì)應(yīng)于干的過(guò)熱蒸汽的氣態(tài)區(qū)域SI，飽和曲線S限定了飽和濕蒸汽的區(qū)域S2。
[0070]曲線A代表一種循環(huán)，其類似于用在法國(guó)鳳凰發(fā)電站FNR的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆中的循環(huán)。
[0071]曲線B代表一種用在如本發(fā)明要求保護(hù)的鈉冷卻快中子反應(yīng)堆FNR中的循環(huán)。
[0072]在現(xiàn)有技術(shù)的曲線A的循環(huán)中，來(lái)自反應(yīng)堆的一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的蒸汽處于大約500°C的溫度以及大約180巴的壓力下。
[0073]在特高壓渦輪中、在點(diǎn)11和12之間的第一次膨脹后，蒸汽處于大約250°C的溫度以及大約30巴的壓力下。
[0074]蒸汽隨后被過(guò)熱至點(diǎn)13。在點(diǎn)12和13之間，溫度從250°C增加到380°C，而壓力整體上保持不變，為大約30巴。
[0075]蒸汽隨后通過(guò)中壓渦輪膨脹直到點(diǎn)14。在點(diǎn)13和14之間，壓力從30巴降低到5巴，并且溫度從380°C降低到180°C。
[0076]蒸汽隨后通過(guò)低壓渦輪膨脹至點(diǎn)15。
[0077]冷凝器和熱交換器及泵的系統(tǒng)隨后允許冷凝蒸汽被再次注入反應(yīng)堆的蒸汽發(fā)生器內(nèi)。
[0078]在如本發(fā)明要求保護(hù)的循環(huán)中，如圖3所示，來(lái)自反應(yīng)堆1、1'的蒸汽發(fā)生器2、2，的蒸汽處于大約500°C的溫度以及大約180巴的壓力下，該初始狀態(tài)由點(diǎn)21示出，這與點(diǎn)11相符。
[0079]但是，在“核循環(huán)”中，初始點(diǎn)通常接近于飽和曲線S。
[0080]因此，第一次膨脹使在點(diǎn)21處處于500°C的溫度以及180巴的壓力下的蒸汽到達(dá)對(duì)應(yīng)于點(diǎn)22的溫度和壓力的中間狀態(tài)，特性接近于“傳統(tǒng)的核循環(huán)”的初始點(diǎn)。
[0081]因此，第一次膨脹使蒸汽從點(diǎn)21到達(dá)點(diǎn)22，點(diǎn)22對(duì)應(yīng)于處于飽和曲線S上方的“核循環(huán)”初始狀態(tài)。
[0082]在圖3中的點(diǎn)22處，蒸汽基本上處于280°C的溫度以及40巴的壓力下。
[0083]蒸汽在點(diǎn)22和點(diǎn)23之間被膨脹，在點(diǎn)23，蒸汽處于第一濕狀態(tài)。
[0084]在點(diǎn)23處，蒸汽基本上處于170°C的溫度和7巴的壓力下。
[0085]蒸汽從其在點(diǎn)23處的第一濕狀態(tài)被干燥和過(guò)熱至用點(diǎn)24表示的第一干燥和過(guò)熱狀態(tài)，壓力基本保持不變。
[0086]在點(diǎn)24處，蒸汽基本處于240°C的溫度以及7巴的壓力下。
[0087]蒸汽隨后在點(diǎn)24和最終點(diǎn)25之間膨脹。
[0088]在點(diǎn)25處，蒸汽基本上處于35 °C的溫度和60毫巴的壓力下。
[0089]這些數(shù)值僅作為實(shí)例而給出，并且取決于蒸汽條件，假定熱源處于點(diǎn)21處并且冷源處于點(diǎn)25處。
[0090]對(duì)于點(diǎn)21，它可以被設(shè)置成使蒸汽在“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)處于被包含在450和570°C之間的溫度以及被包含在150和200巴之間的壓力下。
[0091]對(duì)于點(diǎn)22，它可以被設(shè)置成使蒸汽在第二次膨脹后處于被包含在234和300°C之間的溫度以及被包含在30和50巴之間的壓力下。
[0092]對(duì)于點(diǎn)23，它可以被設(shè)置成使第一濕狀態(tài)的蒸汽在第二次膨脹后處于被包含在152和188°C之間的溫度以及被包含在5和12巴之間的壓力下。
[0093]對(duì)于點(diǎn)24，它可以被設(shè)置成蒸汽在干燥和過(guò)熱后處于被包含在215和255°C之間的溫度以及被包含在5和12巴之間的壓力下。
[0094]對(duì)于點(diǎn)25，在第三次膨脹后，第二濕狀態(tài)的蒸汽在一定溫度下被冷凝，溫度取決于用于反應(yīng)堆的冷源。
【權(quán)利要求】
1.一種用于由鈉冷卻快中子反應(yīng)堆產(chǎn)生的蒸汽的能量轉(zhuǎn)化循環(huán)，其中，所述循環(huán)具有: 第一階段，其中，來(lái)自與所述反應(yīng)堆(I)相連的蒸汽發(fā)生器(2)的蒸汽進(jìn)行第一次膨脹，以便使蒸汽從“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)(21)到達(dá)所述蒸汽的溫度和壓力的中間狀態(tài)，所述中間狀態(tài)對(duì)應(yīng)于“核循環(huán)”初始狀態(tài)(22)， 第二階段，其中，蒸汽從所述中間狀態(tài)(22)進(jìn)行第二次膨脹，直到獲得處于蒸汽飽和曲線(S)下方的第一濕狀態(tài)(23)的蒸汽， 第三階段，其中，蒸汽從其第一濕狀態(tài)(23)被干燥和過(guò)熱，以便使其到達(dá)處于所述飽和曲線⑶上方的干燥和過(guò)熱狀態(tài)(24)，以及 第四階段，其中，蒸汽從其過(guò)熱狀態(tài)(24)進(jìn)行第三次膨脹至處于所述蒸汽飽和曲線(S)下方的第二濕狀態(tài)(25)，蒸汽隨后被冷凝并且被送回到所述蒸汽發(fā)生器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)，其中，處于其“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)(21)的蒸汽處于被包含在150和200巴之間的壓力以及被包含在450和570°C之間的溫度下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)，其中，被包含在30巴和50巴之間的壓力以及被包含在234和300°C之間的溫度限定為所述中間狀態(tài)(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的循環(huán)，其中，處于其第一濕狀態(tài)(23)的蒸汽在第二次膨脹后處于被包含在152和188°C之間的溫度以及被包含在5和12巴之間的壓力下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的循環(huán)，其中，處于其干燥和過(guò)熱狀態(tài)(24)的蒸汽處于被包含在215和255°C之間的溫度以及被包含在5和12巴之間的壓力下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的循環(huán)，其中，處于其最終狀態(tài)(25)的蒸汽在一定溫度下被冷凝，所述溫度取決于所使用的冷源。
7.一種蒸汽渦輪裝置，包括鈉冷卻快中子核反應(yīng)堆(1，I')，其中，為實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的循環(huán)，所述裝置包括: 至少一個(gè)蒸汽發(fā)生器(2，2')， 特高壓/高溫渦輪(3，3')，所述特高壓/高溫渦輪(3，3')被連接到所述核反應(yīng)堆(1，1')的所述蒸汽發(fā)生器(2，2')上，其中，來(lái)自所述反應(yīng)堆(1，I')的蒸汽發(fā)生器(2，2，)的蒸汽進(jìn)行第一次膨脹，以便使蒸汽從“礦物燃料循環(huán)”初始狀態(tài)(21)到達(dá)所述蒸汽的溫度和壓力的中間狀態(tài)，所述中間狀態(tài)對(duì)應(yīng)于“核循環(huán)”初始狀態(tài)(22)， 中間渦輪(4，3")，所述中間渦輪(4，3")被連接到所述特高壓/高溫渦輪(3，3')上并且部分地采用飽和蒸汽運(yùn)行，其中，蒸汽從所述中間狀態(tài)(22)進(jìn)行第二次膨脹，直到獲得處于蒸汽飽和曲線(S)下方的第一濕狀態(tài)(23)的蒸汽， 干燥器(7，7')和過(guò)熱器(8，8')，所述干燥器(7，7')和過(guò)熱器(8，8')被連接到中間渦輪(4，3")上，其中，蒸汽從其第一濕狀態(tài)(23)被干燥并且隨后被過(guò)熱，以使其到達(dá)處于所述飽和曲線(S)上方的干燥和過(guò)熱狀態(tài)(24)，以及 出口渦輪(5，4' ,5/ )，所述出口渦輪(5，4' ,5/ )被連接到所述干燥器(7，7')和所述過(guò)熱器(8，8')上，其中，蒸汽從其過(guò)熱狀態(tài)(24)進(jìn)行第三次膨脹至第二濕狀態(tài)(25)，蒸汽隨后被冷凝并且被送回到所述蒸汽發(fā)生器(2，2')。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蒸汽渦輪裝置，其中，連接所述特高壓渦輪(3，3')的出口和所述過(guò)熱器(8，8')的管道(13,13')允許受熱的蒸汽在所述特高壓渦輪(3，3')的下游被抽出，所述蒸汽被所述過(guò)熱器(8，8')使用。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的蒸汽渦輪裝置，其中，所述中間渦輪為高壓渦輪(4)，并且所述出口渦輪為并聯(lián)設(shè)置的低壓渦輪(5)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的蒸汽渦輪裝置，其中，所述中間渦輪為高壓渦輪(3")，并且所述出口渦輪為中壓渦輪(4')和并聯(lián)設(shè)置的低壓渦輪(5')。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的蒸汽渦輪裝置，其中，所述高壓渦輪(3")和所述中壓渦輪(4')被設(shè)置成組合單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的蒸汽渦輪裝置，其中，所述特高壓/高溫渦輪(3，3')以及所述中間渦輪(4，3")被設(shè)置成使蒸汽在第一次膨脹和第二次膨脹后從處于被包含在150和200巴之間的壓力和被包含在450和570°C之間的溫度下的礦物燃料循環(huán)初始狀態(tài)(21)膨脹至濕蒸汽狀態(tài)(23)，所述濕蒸汽狀態(tài)(23)的溫度被包含在152和188°C之間，以及所述濕蒸汽狀態(tài)(23)的壓力被包含在5和12巴之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的蒸汽渦輪裝置，其中，所述干燥器a，r)和所述過(guò)熱器(8，8')允許蒸汽在第二次膨脹之后從溫度被包含在152和188°C之間并且壓力被包含在5和12巴之間的初始濕蒸汽狀態(tài)(23)變成壓力被包含在5和12巴之間并且溫度被包含在215和255°C之間的干燥和過(guò)熱狀態(tài)(24)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7、8、9、12和13中任一項(xiàng)所述的蒸汽渦輪裝置，其中，所述特高壓/高溫渦輪⑶、所述中間渦輪⑷和所述出口渦輪(5)使產(chǎn)生小于1200MWe的電功率的交流發(fā)電機(jī)輸入軸出)以網(wǎng)絡(luò)頻率轉(zhuǎn)動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求7、8、10、11、12和13中任一項(xiàng)所述的蒸汽渦輪裝置，其中，所述特高壓/高溫渦輪(3')、所述中間渦輪(3〃)和所述出口渦輪(4'，5')使產(chǎn)生大于1200MWe的電功率的交流發(fā)電機(jī)輸入軸出')以網(wǎng)絡(luò)頻率的一半轉(zhuǎn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】F01K25/00GK103670552SQ201310552440
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月19日
【發(fā)明者】F·拉馬奎, B·雷納德 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司