核能閉式Brayton-氨水聯(lián)合循環(huán)的熱力學(xué)研究.pdf

1、隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，能源消費總量增長很快，化石能源特別是煤炭的大規(guī)模利用，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。核電作為一種清潔、高效、優(yōu)質(zhì)的現(xiàn)代能源，發(fā)展核電對優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障國家能源安全具有重要意義。高溫氣冷堆是一種具有固有安全性的堆型，合理的循環(huán)是保證其具有高效率的保證。在核能閉式 Brayton循環(huán)或氦氣/蒸汽聯(lián)合循環(huán)中，預(yù)冷器中有大量余熱未有效利用，且進入此設(shè)備的氦氣溫度低于150℃，在此溫度范圍內(nèi)，利用水作為工質(zhì)回收利用余熱的效率低

2、，而以氨水為工質(zhì)的Goswami循環(huán)和Kalina循環(huán)在此溫度區(qū)間能較好地將低溫余熱回收利用，將核能閉式 Brayton循環(huán)和氨水循環(huán)組成聯(lián)合循環(huán)來回收低溫余熱，不僅可以提高電廠效率節(jié)約核燃料的消耗，而且可以減輕核電廠的循環(huán)水系統(tǒng)的壓力，減少熱污染，因此具有非常重要的工程意義。
　　本文首先構(gòu)建核能閉式 Brayton/Goswami聯(lián)合循環(huán)以回收閉式 Brayton循環(huán)預(yù)冷器中的余熱，并從熱力學(xué)性能、經(jīng)濟性能的角度對聯(lián)合循環(huán)進行

3、了參數(shù)分析、單目標(biāo)優(yōu)化及多目標(biāo)優(yōu)化。研究結(jié)果表明：較低的吸收器壓力和環(huán)境壓力、較高的透平入口壓力和溫度及基礎(chǔ)溶液濃度都有利于提高聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的熱效率和輸出功率，而較低的吸收器壓力、環(huán)境壓力及透平入口溫度有助于獲得較好的經(jīng)濟性能，LEC及回收周期隨透平入口壓力和基礎(chǔ)氨水溶液濃度的變化存在最佳值。聯(lián)合循環(huán)的最大系統(tǒng)輸出功率為284.39MW，比閉式Brayton系統(tǒng)提高了2.70％；聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)熱效率最大值為47.91%，比閉式 Brayt

4、on系統(tǒng)提高了2.81%；聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)最短投資回收周期為5.02年，比閉式Brayton系統(tǒng)縮短了0.3%；聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)最小 LEC為0.0706USD/(kWh)，比原系統(tǒng)降低了0.7%；因此，通過構(gòu)建的核能閉式Brayton/Goswami聯(lián)合循環(huán)來回收利用預(yù)冷器中的余熱是可行的。
　　本文還在相同熱源背景和外界溫度條件下，對Kalina循環(huán)及Goswami循環(huán)進行了對比分析，從熱力學(xué)性能、經(jīng)濟性能兩個角度出發(fā)分析了兩個循環(huán)的