一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统的制作方法

本发明涉及海洋船舶设备，尤其涉及一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统。

背景技术：

1、超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统具有更广泛的应用前景，其与热管反应堆的耦合使得整个动力系统同时具备高效率、能量密度大、高紧凑和高稳定性的优点，可作为海洋船舶的动力源。

2、传统的反应堆与超临界二氧化碳耦合的发电系统中，由于单根热管的换热功率有限，要想从反应堆中获得更多热能来增大整个系统的发电能力，就需不断地叠加反应堆中热管的数量，多根热管的堆叠排布使得反应堆堆芯的尺寸变得非常庞大，需要非常大的空间来容纳反应堆。然而，在海洋船舶中，为适应船舶比较有限的利用空间，反应堆的外径通常较小，从而导致整个发电系统的发电功率水平比较有限，能源动力不足，无法满足对海洋船舶的供电需求。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，用以解决现有技术中存在发电功率难以提升，能源动力不足，无法满足对海洋船舶的供电需求的问题。

2、本发明提供一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，包括：反应堆、第一热管单元、第二热管单元、热管换热器及超临界二氧化碳发电装置；

3、所述第一热管单元和所述第二热管单元分别插设于所述反应堆，并分别位于所述反应堆的堆芯的相对侧；

4、所述热管换热器内的工作介质为二氧化碳，所述第一热管单元和所述第二热管单元分别与一所述热管换热器连接，用于将所述反应堆的热能载入所述热管换热器内；

5、所述超临界二氧化碳发电装置设有两套；两个所述热管换热器的介质出口分别和两套所述超临界二氧化碳发电装置连接。

6、根据本发明提供的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，所述超临界二氧化碳发电装置包括发电机和依次连接的透平、回热器、冷却器及压缩机；

7、所述透平的进气口和所述热管换热器的介质出口连通，所述发电机的转子轴靠近所述透平的一端和所述透平的转子轴连接，

8、所述透平的出气口和所述回热器的低温侧的进口连通，所述低温侧的出口和所述冷却器的进气口连通，所述冷却器的出气口与所述压缩机的进气口连通，所述压缩机的出气口和所述回热器的高温侧的进口连通，所述高温侧的出口和所述热管换热器的介质进口连通。

9、根据本发明提供的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，所述发电机的转子轴远离所述透平的一端和所述压缩机的曲轴连接。

10、根据本发明提供的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，所述第一热管单元包括若干根热管，所述热管插设于所述反应堆，每一所述热管的端部连接于所述热管换热器的入口，若干根所述热管沿同一方向延伸。

11、根据本发明提供的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，若干根所述热管呈环形排列或呈直形排列。

12、根据本发明提供的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，所述热管的工作介质为液态钠或液态铅。

13、根据本发明提供的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，所述热管的外径为10mm~200mm。

14、根据本发明提供的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，所述第一热管单元的热管的数量为20根~2000根。

15、根据本发明提供的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，所述第二热管单元的具体结构和所述第一热管单元的具体结构相同，且所述第二热管单元的热管的延伸方向和所述第一热管单元的热管的延伸方向平行设置。

16、根据本发明提供的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，所述反应堆为全固态型核反应堆。

17、本发明提供一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统， 第一热管单元和第二热管单元分别插设于反应堆，并分别位于反应堆的堆芯的相对侧，第一热管单元和第二热管单元分开设置，既能够减小反应堆堆芯的外径，减少对海洋船舶空间的占用，又能够充分接触反应堆堆芯以高效率地吸收反应堆堆芯产生的热能；第一热管单元和第二热管单元分别与一热管换热器连接，用于将反应堆的热能载入热管换热器内，两个热管换热器的介质出口分别和两套超临界二氧化碳发电装置连接，当海洋船舶的用电需求量较大时，两套超临界二氧化碳发电装置同时为用电设备供电，避免单一的发电装置因自身功率受限而影响整个系统的热电转换效率，提升了整个系统的发电功率，能够满足海洋船舶的用电需求。

技术特征：

1.一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，其特征在于，包括：反应堆、第一热管单元、第二热管单元、热管换热器及超临界二氧化碳发电装置；

2.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳发电装置包括发电机和依次连接的透平、回热器、冷却器及压缩机；

3.根据权利要求2所述的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，其特征在于，所述发电机的转子轴远离所述透平的一端和所述压缩机的曲轴连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，其特征在于，所述第一热管单元包括若干根热管，所述热管插设于所述反应堆，每一所述热管的端部连接于所述热管换热器的入口，若干根所述热管沿同一方向延伸。

5.根据权利要求4所述的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，其特征在于，若干根所述热管呈环形排列或呈直形排列。

6.根据权利要求4所述的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，其特征在于，所述热管的工作介质为液态钠或液态铅。

7.根据权利要求4所述的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，其特征在于，所述热管的外径为10mm~200mm。

8.根据权利要求4所述的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，其特征在于，所述第一热管单元的热管的数量为20根~2000根。

9.根据权利要求4-8任一项所述的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，其特征在于，所述第二热管单元的具体结构和所述第一热管单元的具体结构相同，且所述第二热管单元的热管的延伸方向和所述第一热管单元的热管的延伸方向平行设置。

10.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，其特征在于，所述反应堆为全固态型核反应堆。

技术总结本发明涉及海洋船舶设备技术领域，提供一种基于超临界二氧化碳布雷顿循环的双回路发电系统，包括：反应堆、第一热管单元、第二热管单元、热管换热器及超临界二氧化碳发电装置；第一热管单元和第二热管单元分别插设于反应堆，并分别位于反应堆的堆芯的相对侧；第一热管单元和第二热管单元分别与一热管换热器连接，用于将反应堆的热能载入热管换热器内；超临界二氧化碳发电装置设有两套；两个热管换热器的介质出口分别和两套超临界二氧化碳发电装置连接。两套超临界二氧化碳发电装置同时或单独为海洋船舶供电，避免单一的发电装置因自身功率受限而影响整个系统的热电转换效率，提升了整个系统的发电功率，能够满足海洋船舶的用电需求。技术研发人员：宋苹,汪功庆,徐广展,何涛,马灿,郑召利,陈凯,黄崇海受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一九研究所技术研发日：技术公布日：2024/12/12