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随着中国经济的高速发展,能源消费总量增长很快,化石能源特别是煤炭的大规模利用,对生态环境造成严重影响。核电作为一种清洁、高效、优质的现代能源,发展核电对优化能源结构、保障国家能源安全具有重要意义。高温气冷堆是一种具有固有安全性的堆型,合理的循环是保证其具有高效率的保证。在核能闭式Brayton循环或氦气/蒸汽联合循环中,预冷器中有大量余热未有效利用,且进入此设备的氦气温度低于150℃,在此温度范围内,利用水作为工质回收利用余热的效率低,而以氨水为工质的Goswami循环和Kalina循环在此温度区间能较好地将低温余热回收利用,将核能闭式Brayton循环和氨水循环组成联合循环来回收低温余热,不仅可以提高电厂效率节约核燃料的消耗,而且可以减轻核电厂的循环水系统的压力,减少热污染,因此具有非常重要的工程意义。本文首先构建核能闭式Brayton/Goswami联合循环以回收闭式Brayton循环预冷器中的余热,并从热力学性能、经济性能的角度对联合循环进行了参数分析、单目标优化及多目标优化。研究结果表明:较低的吸收器压力和环境压力、较高的透平入口压力和温度及基础溶液浓度都有利于提高联合循环系统的热效率和输出功率,而较低的吸收器压力、环境压力及透平入口温度有助于获得较好的经济性能,LEC及回收周期随透平入口压力和基础氨水溶液浓度的变化存在最佳值。联合循环的最大系统输出功率为284.39MW,比闭式Brayton系统提高了2.70%;联合循环系统热效率最大值为47.91%,比闭式Brayton系统提高了2.81%;联合循环系统最短投资回收周期为5.02年,比闭式Brayton系统缩短了0.3%;联合循环系统最小LEC为0.0706USD/(kWh),比原系统降低了0.7%;因此,通过构建的核能闭式Brayton/Goswami联合循环来回收利用预冷器中的余热是可行的。本文还在相同热源背景和外界温度条件下,对Kalina循环及Goswami循环进行了对比分析,从热力学性能、经济性能两个角度出发分析了两个循环的差异,并进行了参数分析和多目标优化。参数分析结果表明:相同热源背景条件及环境条件下,Kalina循环系统输出功率高于Goswami循环,但是系统热效率Goswami循环明显要高于Kalina循环;Kalina循环的系统LEC和系统投资回收周期低于Goswami循环;如果热源温度高于380K,选用Kalina循环更为合适,但如果电厂中有冷量需求,且热源温度低于380K,则可以考虑使用Goswami循环。