本發(fā)明涉及海洋船舶設備，尤其涉及一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術：

1、超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)具有更廣泛的應用前景，其與熱管反應堆的耦合使得整個動力系統(tǒng)同時具備高效率、能量密度大、高緊湊和高穩(wěn)定性的優(yōu)點，可作為海洋船舶的動力源。

2、傳統(tǒng)的反應堆與超臨界二氧化碳耦合的發(fā)電系統(tǒng)中，由于單根熱管的換熱功率有限，要想從反應堆中獲得更多熱能來增大整個系統(tǒng)的發(fā)電能力，就需不斷地疊加反應堆中熱管的數(shù)量，多根熱管的堆疊排布使得反應堆堆芯的尺寸變得非常龐大，需要非常大的空間來容納反應堆。然而，在海洋船舶中，為適應船舶比較有限的利用空間，反應堆的外徑通常較小，從而導致整個發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率水平比較有限，能源動力不足，無法滿足對海洋船舶的供電需求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術中存在發(fā)電功率難以提升，能源動力不足，無法滿足對海洋船舶的供電需求的問題。

2、本發(fā)明提供一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，包括：反應堆、第一熱管單元、第二熱管單元、熱管換熱器及超臨界二氧化碳發(fā)電裝置；

3、所述第一熱管單元和所述第二熱管單元分別插設于所述反應堆，并分別位于所述反應堆的堆芯的相對側；

4、所述熱管換熱器內的工作介質為二氧化碳，所述第一熱管單元和所述第二熱管單元分別與一所述熱管換熱器連接，用于將所述反應堆的熱能載入所述熱管換熱器內；

5、所述超臨界二氧化碳發(fā)電裝置設有兩套；兩個所述熱管換熱器的介質出口分別和兩套所述超臨界二氧化碳發(fā)電裝置連接。

6、根據本發(fā)明提供的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，所述超臨界二氧化碳發(fā)電裝置包括發(fā)電機和依次連接的透平、回熱器、冷卻器及壓縮機；

7、所述透平的進氣口和所述熱管換熱器的介質出口連通，所述發(fā)電機的轉子軸靠近所述透平的一端和所述透平的轉子軸連接，

8、所述透平的出氣口和所述回熱器的低溫側的進口連通，所述低溫側的出口和所述冷卻器的進氣口連通，所述冷卻器的出氣口與所述壓縮機的進氣口連通，所述壓縮機的出氣口和所述回熱器的高溫側的進口連通，所述高溫側的出口和所述熱管換熱器的介質進口連通。

9、根據本發(fā)明提供的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，所述發(fā)電機的轉子軸遠離所述透平的一端和所述壓縮機的曲軸連接。

10、根據本發(fā)明提供的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，所述第一熱管單元包括若干根熱管，所述熱管插設于所述反應堆，每一所述熱管的端部連接于所述熱管換熱器的入口，若干根所述熱管沿同一方向延伸。

11、根據本發(fā)明提供的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，若干根所述熱管呈環(huán)形排列或呈直形排列。

12、根據本發(fā)明提供的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，所述熱管的工作介質為液態(tài)鈉或液態(tài)鉛。

13、根據本發(fā)明提供的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，所述熱管的外徑為10mm~200mm。

14、根據本發(fā)明提供的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，所述第一熱管單元的熱管的數(shù)量為20根~2000根。

15、根據本發(fā)明提供的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，所述第二熱管單元的具體結構和所述第一熱管單元的具體結構相同，且所述第二熱管單元的熱管的延伸方向和所述第一熱管單元的熱管的延伸方向平行設置。

16、根據本發(fā)明提供的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，所述反應堆為全固態(tài)型核反應堆。

17、本發(fā)明提供一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，?第一熱管單元和第二熱管單元分別插設于反應堆，并分別位于反應堆的堆芯的相對側，第一熱管單元和第二熱管單元分開設置，既能夠減小反應堆堆芯的外徑，減少對海洋船舶空間的占用，又能夠充分接觸反應堆堆芯以高效率地吸收反應堆堆芯產生的熱能；第一熱管單元和第二熱管單元分別與一熱管換熱器連接，用于將反應堆的熱能載入熱管換熱器內，兩個熱管換熱器的介質出口分別和兩套超臨界二氧化碳發(fā)電裝置連接，當海洋船舶的用電需求量較大時，兩套超臨界二氧化碳發(fā)電裝置同時為用電設備供電，避免單一的發(fā)電裝置因自身功率受限而影響整個系統(tǒng)的熱電轉換效率，提升了整個系統(tǒng)的發(fā)電功率，能夠滿足海洋船舶的用電需求。

技術特征：

1.一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括：反應堆、第一熱管單元、第二熱管單元、熱管換熱器及超臨界二氧化碳發(fā)電裝置；

2.根據權利要求1所述的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述超臨界二氧化碳發(fā)電裝置包括發(fā)電機和依次連接的透平、回熱器、冷卻器及壓縮機；

3.根據權利要求2所述的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機的轉子軸遠離所述透平的一端和所述壓縮機的曲軸連接。

4.根據權利要求1所述的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一熱管單元包括若干根熱管，所述熱管插設于所述反應堆，每一所述熱管的端部連接于所述熱管換熱器的入口，若干根所述熱管沿同一方向延伸。

5.根據權利要求4所述的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，若干根所述熱管呈環(huán)形排列或呈直形排列。

6.根據權利要求4所述的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述熱管的工作介質為液態(tài)鈉或液態(tài)鉛。

7.根據權利要求4所述的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述熱管的外徑為10mm~200mm。

8.根據權利要求4所述的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一熱管單元的熱管的數(shù)量為20根~2000根。

9.根據權利要求4-8任一項所述的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述第二熱管單元的具體結構和所述第一熱管單元的具體結構相同，且所述第二熱管單元的熱管的延伸方向和所述第一熱管單元的熱管的延伸方向平行設置。

10.根據權利要求1所述的一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述反應堆為全固態(tài)型核反應堆。

技術總結
本發(fā)明涉及海洋船舶設備技術領域，提供一種基于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的雙回路發(fā)電系統(tǒng)，包括：反應堆、第一熱管單元、第二熱管單元、熱管換熱器及超臨界二氧化碳發(fā)電裝置；第一熱管單元和第二熱管單元分別插設于反應堆，并分別位于反應堆的堆芯的相對側；第一熱管單元和第二熱管單元分別與一熱管換熱器連接，用于將反應堆的熱能載入熱管換熱器內；超臨界二氧化碳發(fā)電裝置設有兩套；兩個熱管換熱器的介質出口分別和兩套超臨界二氧化碳發(fā)電裝置連接。兩套超臨界二氧化碳發(fā)電裝置同時或單獨為海洋船舶供電，避免單一的發(fā)電裝置因自身功率受限而影響整個系統(tǒng)的熱電轉換效率，提升了整個系統(tǒng)的發(fā)電功率，能夠滿足海洋船舶的用電需求。

技術研發(fā)人員：宋蘋,汪功慶,徐廣展,何濤,馬燦,鄭召利,陳凱,黃崇海
受保護的技術使用者：中國船舶集團有限公司第七一九研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/12