[发明专利]一种用于聚变堆的熔盐储能耦合发电系统及发电方法

权利要求书

1.一种用于聚变堆的熔盐储能耦合发电系统，其特征在于，包括一回路、储能回路以及二回路；

所述一回路包括聚变堆和连接在聚变堆的氦气出口的蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的出气口与所述聚变堆的入气口连接；

所述蒸汽发生器的蒸汽出口与所述二回路连接；

所述储能回路包括与所述聚变堆的氦气出口连接的储热换热器、同时与所述储热换热器连接的热熔盐罐和冷熔盐罐；

所述聚变堆工作时产生的一部分高温氦气流动至蒸汽发生器后与二回路的水换热，所述聚变堆产生的另外一部分高温氦气流动至储热换热器内，所述冷熔盐罐内的冷熔盐进入所述储热换热器内与所述高温氦气换热之后进入所述热熔盐罐内储能，高温氦气的流量分配通过储热换热器出口的调节阀进行控制；

所述聚变堆间歇停止时所述蒸汽发生器产生的低温氦气进入所述储热换热器内，所述热熔盐罐内的热熔盐进入所述储热换热器内与所述低温氦气换热后形成高温氦气，该高温氦气流动至蒸汽发生器后与二回路的水换热；

所述蒸汽发生器的氦气出口和所述储热换热器的冷氦气出口均通过氦气风机与聚变堆的入气口连接；所述聚变堆的氦气出口与所述蒸汽发生器的氦气入口之间的管路上设有第一气阀，所述聚变堆的氦气出口与所述储热换热器之间的管路上设有第二气阀，所述储热换热器与所述蒸汽发生器的氦气入口之间的管路上设有第三气阀，所述储热换热器的氦气出口与所述聚变堆的入气口之间的管路上设有第四气阀；

所述聚变堆工作时，所述第一气阀、所述第二气阀和所述第四气阀均开启，所述第三气阀关闭；

所述聚变堆间歇停止时，所述第一气阀和所述第四气阀关闭，所述第二气阀和所述第三气阀开启。

2.根据权利要求1所述的用于聚变堆的熔盐储能耦合发电系统，其特征在于，所述冷熔盐罐与所述储热换热器之间的管路上设有冷熔盐泵和与冷熔盐泵并联的冷熔盐旁路，所述冷熔盐旁路上设有第一旁路阀，所述冷熔盐泵的入口处设有冷熔盐泵前阀，所述冷熔盐泵的出口处设有冷熔盐泵后阀；

所述热熔盐罐与所述储热换热器之间的管路上设有热熔盐泵和与热熔盐泵并联的热熔盐旁路，所述热熔盐旁路上设有第二旁路阀，所述热熔盐泵的入口处设有热熔盐泵前阀，所述热熔盐泵的出口处设有热熔盐泵后阀；

所述聚变堆工作时，所述冷熔盐泵前阀、所述冷熔盐泵后阀和所述第二旁路阀开启，冷熔盐由冷熔盐泵驱动至储热换热器内，所述第一旁路阀、所述热熔盐泵前阀和所述热熔盐泵后阀关闭，热熔盐由储热换热器流动至热熔盐罐内；

所述聚变堆间歇停止时，所述热熔盐泵前阀、所述热熔盐泵后阀和所述第一旁路阀开启，热熔盐由热熔盐泵驱动至储热换热器内，所述第二旁路阀、所述冷熔盐泵前阀和所述冷熔盐泵后阀关闭，冷熔盐由储热换热器流动至冷熔盐罐内。

3.一种权利要求1-2任一项所述的用于聚变堆的熔盐储能耦合发电系统的发电方法，其特征在于，

S1，在第一时段，聚变堆工作时产生的一部分高温氦气流动至蒸汽发生器，蒸汽发生器内注入冷水与高温氦气换热产生蒸汽，蒸汽传送至二回路以驱动汽轮机发电；

S2，在第一时段，聚变堆工作时产生的另外一部分高温氦气流动至储热换热器内，同时冷熔盐罐内的冷熔盐进入储热换热器内与高温氦气换热，换热之后形成的热熔盐进入所述热熔盐罐内储能；

S3，在第二时段，聚变堆间歇停止时蒸汽发生器产生的低温氦气进入储热换热器内，热熔盐罐内的热熔盐进入储热换热器内与低温氦气换热后形成高温氦气，该高温氦气流动至蒸汽发生器后与二回路的水换热产生蒸汽，蒸汽传送至二回路以驱动汽轮机发电。

4.根据权利要求3所述的用于聚变堆的熔盐储能耦合发电系统的发电方法，其特征在于，所述聚变堆的氦气出口与所述蒸汽发生器的氦气入口之间的管路上设有第一气阀，所述聚变堆的氦气出口与所述储热换热器之间的管路上设有第二气阀，所述储热换热器与所述蒸汽发生器的氦气入口之间的管路上设有第三气阀，所述储热换热器的氦气出口与所述聚变堆的入气口之间的管路上设有第四气阀；

所述聚变堆工作时，所述第一气阀、所述第二气阀和所述第四气阀均开启，所述第三气阀关闭；

所述聚变堆间歇停止时，所述第一气阀和所述第四气阀关闭，所述第二气阀和所述第三气阀开启。

5.根据权利要求4所述的用于聚变堆的熔盐储能耦合发电系统的发电方法，其特征在于，所述冷熔盐罐与所述储热换热器之间的管路上设有冷熔盐泵和与冷熔盐泵并联的冷熔盐旁路，所述冷熔盐旁路上设有第一旁路阀，所述冷熔盐泵的入口处设有冷熔盐泵前阀，所述冷熔盐泵的出口处设有冷熔盐泵后阀；

所述热熔盐罐与所述储热换热器之间的管路上设有热熔盐泵和与热熔盐泵并联的热熔盐旁路，所述热熔盐旁路上设有第二旁路阀，所述热熔盐泵的入口处设有热熔盐泵前阀，所述热熔盐泵的出口处设有热熔盐泵后阀；

所述聚变堆工作时，所述冷熔盐泵前阀、所述冷熔盐泵后阀和所述第二旁路阀开启，冷熔盐由冷熔盐泵驱动至储热换热器内，所述第一旁路阀、所述热熔盐泵前阀和所述热熔盐泵后阀关闭，热熔盐由储热换热器流动至热熔盐罐内；

所述聚变堆间歇停止时，所述热熔盐泵前阀、所述热熔盐泵后阀和所述第一旁路阀开启，热熔盐由热熔盐泵驱动至储热换热器内，所述第二旁路阀、所述冷熔盐泵前阀和所述冷熔盐泵后阀关闭，冷熔盐由储热换热器流动至冷熔盐罐内；

所述蒸汽发生器的氦气出口和所述第四气阀均通过氦气风机与聚变堆的入气口连接。