[發明專利]一種基于超臨界二氧化碳的發電系統

無效

• 申請號: 201210103985.1
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN102606241A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 王磊;景玉鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

本發明涉及發電系統及方法技術領域，具體涉及一種基于超臨界二氧化碳的發電系統。

背景技術

目前能源問題困擾世界各國，尋找高效環保的發電方法迫在眉睫。世界上目前現有的發電形式大致有這么幾種：水力發電、火力發電、潮汐發電、原子能發電、風能發電和太陽能發電等。太陽能發電比較經濟，但由于收集裝置龐大、制作技術難度大等原因，不能形成較大規模來提供人們的日常生活需要。原子能發電也比較經濟，但由于安全問題令人恐懼，也不能迅速普及。火力發電占據著全世界發電量的首要，由于它是利用化學能轉變電能的一種裝置，在這個轉變過程中，大量的煤炭燃燒產生了大量的有害物質排入了大氣，給人類生活的基本條件帶來了災難性威脅。現有的水力發電裝置，雖屬再生性能源利用，但是，要建造一個全套裝置，需要攔河(江)筑壩、修建水庫、搬遷移民、修建導流明渠、船閘等配套工程，工程費用高得令人吃驚，以至于有些經濟貧困國家修建不起這種工程。另外，這種機組要求制作技術高、造價高、運行中高速葉輪磨損嚴重、維修費用高等原因，實際運行成本很高。更重要的是，這種水力發電裝置是利用流水的落差(水體的勢能)進行能量轉換的，在一條江河上，不能修建太多的同樣裝置。風力發電產業發展前景非常廣闊，因為風力發電沒有燃料問題，也不會產生輻射或空氣污染，但是其效率低，造價昂貴，技術有待改進，管理不夠完善。因此尋求高效、低廉、無危害和環保的新型發電技術迫在眉睫。

超臨界二氧化碳發電技術是當今國際上新型、高效的潔凈煤發電技術之一。CO₂被公認為是最環保、最清潔的天然性工質流體。CO₂工質不同于傳統的能源轉換和空調系統中的所使用的含氟、含氯等工質，其地球溫暖化指數和臭氧層破壞指數都遠遠低于目前常用的流體工質。由于目前環境污染、臭氧層破壞以及地球溫暖化的日益嚴重化，歐洲等發達國家已經制定出了淘汰氟氯類在用流體的詳細時間表，所以逐步淘汰氟氯工質、采用CO₂等天然性工質已成為大勢所趨。同時由于CO₂特殊的物性等原因，將CO₂應用在太陽能轉換中，可以提高能源轉換的效率。同時由于超臨界流體在某些情況下擁有超強的傳熱性能，所以該系列技術整體的效率較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種發電效率高、無環境污染的基于超臨界二氧化碳的發電系統。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于超臨界二氧化碳的發電系統，包括壓縮機、集熱器、二氧化碳渦輪機、發電機和冷卻裝置；所述壓縮機的出口與所述集熱器的入口相連，所述集熱器的出口與所述二氧化碳渦輪機的入口相連，所述二氧化碳渦輪機的輸出端與所述發電機的輸入端相連；所述二氧化碳渦輪機的出口與所述冷卻裝置的入口相連，所述冷卻裝置的出口與所述壓縮機的入口相連，形成一個循環。

上述方案中，所述壓縮機的出口與所述二氧化碳渦輪機的入口相連。

上述方案中，所述發電系統還包括再生熱交換器，所述再生熱交換器的第一入口與所述壓縮機的出口相連，所述再生熱交換器的第一出口與所述集熱器的入口相連；所述再生熱交換器的第二入口與所述二氧化碳渦輪機的出口相連，所述再生熱交換器的第二出口與所述冷卻裝置的入口相連。

上述方案中，所述冷卻裝置為熱交換器。

上述方案中，所述冷卻裝置為吸收式冷卻器。

上述方案中，所述冷卻裝置為熱交換器和吸收式冷卻器，所述二氧化碳渦輪機的出口與所述壓縮機的入口之間的管路上依次設有吸收式冷卻器和熱交換器，或者，依次設有熱交換器和吸收式冷卻器。

上述方案中，所述熱交換器中的熱交換介質為水。

上述方案中，所述發電系統采用二氧化碳作為流體工質。

上述方案中，所述二氧化碳在80～200大氣壓、35～600℃溫度范圍內，進行壓縮、加熱、膨脹、冷卻的封閉循環。

上述方案中，所述集熱器采用外部熱源，所述外部熱源為太陽能、工業廢熱以及燃料產生的熱源。

與現有技術相比，本發明的技術方案產生的有益效果為：

本發明利用超臨界二氧化碳在封閉的循環中從外部吸熱進行熱力循環，不但可以發電，還可以為用戶提供空調制冷以及熱水。本發明與傳統的水蒸氣發電相比，發電效率高10％～20％，且本發明系統精巧，結構緊湊，設備費低廉，無環境污染。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的基于超臨界二氧化碳的發電系統的結構示意圖；