[發(fā)明專利]二氧化碳熱泵與有機(jī)工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310521694.9
• 申請(qǐng)日: 2013-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN103615293A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 婁愛宏;姚偉君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連葆光節(jié)能空調(diào)設(shè)備廠
• 主分類號(hào): F01K25/08
• 分類號(hào): F01K25/08;F24F5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種發(fā)電系統(tǒng)，特別是二氧化碳熱泵與有機(jī)工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

國(guó)內(nèi)外對(duì)于低溫?zé)崮芾玫难芯恐饕_始于20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)時(shí)期。其中，有機(jī)物朗肯循環(huán)與熱泵的研究和應(yīng)用最為廣泛。早在1924年，就有人開始研究采用二苯醚作為工質(zhì)的有機(jī)物朗肯循環(huán)。到目前為止，全世界已有2OOO多套ORC裝置在運(yùn)行，并且有十幾家生產(chǎn)制造企業(yè)，生產(chǎn)出單機(jī)容量為14000kW的ORC發(fā)電機(jī)組。對(duì)低溫?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：工質(zhì)的熱力學(xué)特性和環(huán)保性能；混合工質(zhì)的應(yīng)用；熱力循環(huán)的優(yōu)化等。國(guó)外有機(jī)朗肯循環(huán)低溫?zé)岚l(fā)電技術(shù)主要應(yīng)用于地?zé)岚l(fā)電，低溫有機(jī)工質(zhì)發(fā)電是通過利用低溫?zé)幔?00℃）來加熱某種沸點(diǎn)較低的工質(zhì)，使之變?yōu)楦邏河袡C(jī)蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)去帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。和常規(guī)的有機(jī)朗肯循環(huán)一樣，由蒸發(fā)器、汽輪機(jī)、冷凝器和工質(zhì)泵組成，工質(zhì)在熱力設(shè)備中不斷進(jìn)行等壓加熱、絕熱膨脹、等壓放熱和絕熱壓縮4個(gè)過程，使熱能不斷轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再由發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為人們所需要的電能。熱泵是全世界倍受關(guān)注的新節(jié)能技術(shù)。熱泵按熱源獲取來源的種類可分為：水源熱泵，地源熱泵，空氣源熱泵，雙源熱泵（水源熱泵和空氣源熱泵結(jié)合）。熱泵按工作環(huán)境溫度的種類可分為：低溫?zé)岜茫胀岜谩岜冒串a(chǎn)熱溫度的種類可分為：中溫?zé)岜茫?0-70度）高溫?zé)岜茫?0-90度）。其中CO₂熱泵就是采用CO₂作為制冷劑的熱泵或空調(diào)，普通熱泵一般采用氟利昂作為制冷劑，兩者的工作原理基本是一樣的，都屬于蒸汽壓縮式，但也稍有不同，CO₂熱泵屬于超臨界循環(huán)，即在冷凝器端，CO₂是不會(huì)被冷凝成液體的，而氟利昂冷媒在冷凝器端是被冷凝成液體再節(jié)流的。應(yīng)用CO₂做為制冷劑的主要原因是目前大量使用的氟利昂如R12、R22等被證明對(duì)環(huán)境有破壞作用，一個(gè)破壞作用是對(duì)臭氧層的破壞，一個(gè)是具有溫室效應(yīng)，而CO₂是地球本身就有的氣體，來自于地球，即使排放到地球?qū)Νh(huán)境也沒有影響。但CO₂作為制冷劑的熱泵系統(tǒng)，其工作壓力超高，高壓超過100kgf/cm²，而R22的熱泵系統(tǒng)高壓一般為2kgf/cm²多，因此，CO₂熱泵系統(tǒng)的配件、銅管等都需要耐高壓，由此導(dǎo)致其成本比一般的熱泵系統(tǒng)高很多。但作為熱泵來說，采用CO₂還有一個(gè)好處就是其排氣溫度較高，而且在低溫下的效果也比較好，作為熱泵熱水器來說，就意味著可以燒更高溫度的熱水，如90℃，也可以在更低環(huán)境溫度下工作，如-15℃等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明將CO₂熱泵和有機(jī)工質(zhì)發(fā)電技術(shù)結(jié)合起來，克服單一使用有機(jī)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組效率低高能耗的缺點(diǎn)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：整個(gè)系統(tǒng)包括：二級(jí)加熱循環(huán)子系統(tǒng)、有機(jī)工質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)、CO₂熱泵循環(huán)子系統(tǒng)；

汽輪機(jī)與二級(jí)加熱器、除氧器順次連接形成二級(jí)加熱子系統(tǒng)；二級(jí)加熱器順次連接膨脹器、有機(jī)工質(zhì)CO₂換熱器、工質(zhì)泵、一級(jí)冷凝換熱器、二級(jí)冷凝換熱器形成有機(jī)工質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)，其中膨脹器與發(fā)電機(jī)連接；有機(jī)工質(zhì)CO₂換熱器順次與CO₂空調(diào)換熱器、CO₂熱泵壓縮機(jī)、二級(jí)冷凝換熱器、一級(jí)冷凝換熱器、CO₂膨脹器連接形成CO₂熱泵循環(huán)子系統(tǒng)，其中CO₂空調(diào)換熱器與空調(diào)進(jìn)出水口連接；