[發(fā)明專利]一種利用地?zé)崮艿膬杉?jí)跨臨界朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710011675.X
• 申請(qǐng)日: 2017-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN106640248B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑軍江;張瑞祥;林巖;賀高紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F01K27/00
• 分類號(hào): F01K27/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本發(fā)明公開了一種利用地?zé)崮艿膬杉?jí)跨臨界朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，屬于地?zé)崮馨l(fā)電領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括低壓工質(zhì)泵，高壓工質(zhì)泵，預(yù)熱器，低壓工質(zhì)加熱器，高壓工質(zhì)加熱器，低壓膨脹機(jī)，高壓膨脹機(jī)，冷凝器，分離器，混合器。整個(gè)發(fā)電過程包括低壓跨臨界朗肯循環(huán)發(fā)電和高壓跨臨界朗肯循環(huán)發(fā)電兩個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地?zé)崮艿某浞掷茫瑴p少過程的不可逆損失，效率大幅提升，輸出功和熱效率也較高本，可廣泛應(yīng)用于地?zé)崮馨l(fā)電領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于利用地?zé)崮馨l(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種利用地?zé)崮艿膬杉?jí)跨臨界朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在能源危機(jī)日益嚴(yán)重的情況下，利用可再生能源顯的尤為重要，如果能經(jīng)濟(jì)合理地對(duì)地?zé)崮茏霭l(fā)電利用，將極大地促進(jìn)地?zé)豳Y源的開發(fā)，減少發(fā)電用化石燃料消耗以及相應(yīng)的溫室氣體，大氣污染物的排放，為可持續(xù)發(fā)展提供重要的能源支持。

對(duì)于地?zé)崮艿睦茫畛醯膯渭?jí)亞臨界朗肯循環(huán)輸出功很低，為了降低損失，提高輸出功，出現(xiàn)了兩種改進(jìn)方式：一種是從工質(zhì)入手，采用是循環(huán)性能優(yōu)異的工質(zhì)或采用非共沸混合工質(zhì)；另一種是從循環(huán)形式上入手，采用單級(jí)跨臨界循環(huán)或改變循環(huán)結(jié)構(gòu)。

對(duì)于目前較為新型的兩級(jí)蒸發(fā)朗肯循環(huán)，雖然輸出功和熱效率都得到了提高，但是由于加入了換熱器或者額外的循環(huán)，這種提高是以增加成本為代價(jià)的，因此其循環(huán)形式有待進(jìn)一步改善，在成本增加的同時(shí)，獲得更大的輸出功。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種利用地?zé)崮艿膬杉?jí)跨臨界朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠極大地改善熱源與工質(zhì)的溫度匹配，降低損失，提高輸出功，進(jìn)而充分利用地?zé)崽峁╇娔堋?/p>

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種利用地?zé)崮艿膬杉?jí)跨臨界朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包括低壓工質(zhì)泵、高壓工質(zhì)泵、預(yù)熱器、低壓工質(zhì)加熱器、高壓工質(zhì)加熱器、低壓膨脹機(jī)、高壓膨脹機(jī)、分離器、混合器、冷凝器和發(fā)電機(jī)組；

熱源為地?zé)崴来谓?jīng)過高壓工質(zhì)加熱器5、低壓工質(zhì)加熱器4和工質(zhì)預(yù)熱器3；

冷凝為水冷，冷卻水在冷凝器10中與工質(zhì)進(jìn)行換熱，將工質(zhì)冷凝為飽和液體；

工質(zhì)在冷凝器10中冷凝至飽和液體，由低壓工質(zhì)泵1加壓至高于臨界壓力后流入工質(zhì)預(yù)熱器3，將工質(zhì)加熱至臨界溫度，然后經(jīng)分離器8分為兩股物流：一股進(jìn)入低壓工質(zhì)加熱器4加熱為高溫高壓的超臨界流體，再進(jìn)入低壓膨脹機(jī)7膨脹對(duì)外做功，使所連接的發(fā)電機(jī)組11發(fā)電；另一股由高壓工質(zhì)泵2加壓，再流入高壓工質(zhì)加熱器5加熱，壓力更大的超臨界流體再進(jìn)入高壓膨脹機(jī)6膨脹對(duì)外做功，使所連接的發(fā)電機(jī)組11發(fā)電；兩股物流由混合器9合并為一股物流進(jìn)入冷凝器10冷凝為飽和液體，開始新的循環(huán)。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明由于地?zé)崮?可再生)進(jìn)行發(fā)電，在節(jié)能減排方面獲得較大收益，為可持續(xù)發(fā)展提供能源支持。

2.本發(fā)明采用兩級(jí)跨臨界循環(huán)，在地?zé)崴c工質(zhì)的換熱過程中，工質(zhì)與熱源溫度匹配良好，損失大幅度降低，提高了循環(huán)的輸出功。

3.本發(fā)明采用R125作為工質(zhì)，利用地?zé)崮馨l(fā)電，也可采其他工質(zhì)、利用其它熱源，可根據(jù)工程實(shí)際情況，由可利用的熱源確定合適的工質(zhì)，因而本發(fā)明在應(yīng)用上具有靈活方便的優(yōu)點(diǎn)。

4.本發(fā)明因?yàn)閮杉?jí)均為跨臨界循環(huán)，因此可以適當(dāng)提高工質(zhì)進(jìn)入高壓膨脹機(jī)和低壓膨脹機(jī)的溫度，產(chǎn)生更多電能，進(jìn)一步提高循環(huán)效率。

5.本發(fā)明該系統(tǒng)易于控制，避免了獨(dú)立循環(huán)回路多控制難，使用方便，可廣泛應(yīng)用于地?zé)崮馨l(fā)電領(lǐng)域。

綜上所述，本發(fā)明以地?zé)崴鳛闊嵩矗琑125作為工質(zhì)，采用兩級(jí)冷凝系統(tǒng)，可以降低傳熱過程的不可逆損失，獲得很高的輸出功，且系統(tǒng)使用方便靈活性好。

附圖說明