[發明專利]基于壓縮超臨界CO2

有效

• 申請號: 201710049485.7
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106704126B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 徐鋼;胡玥;鄭清清;包塞納;雷兢
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01K25/10;F01K7/32;F01D15/10;F04B41/02;F04B49/22;F24S20/20
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種基于壓縮超臨界CO₂氣體蓄能的塔式太陽能熱發電系統的發電方法，該系統包括一級壓縮機、二級壓縮機、三級壓縮機、1號預冷器、2號預冷器、高溫回熱器、低溫回熱器、S-CO₂透平、外補燃裝置、塔式太陽能鏡場、聚光塔、吸熱器、加熱器、儲氣罐、充氣罐以及儲熱裝置；其特征在于：一級壓縮機(16)、二級壓縮機(15)、三級壓縮機(11)與S-CO₂透平(8)串聯；一級壓縮機(16)的進氣口與1號預冷器(9)和三通閥(18)串聯后分別連接低溫回熱器(17)出口和二級壓縮機(15)的進氣口；一級壓縮機(16)出氣口連接低溫回熱器(17)上進氣口；二級壓縮機(15)的出氣口分別連接2號預冷器(10)和高溫回熱器(4)與低溫回熱器(17)的公共節點上；高溫回熱器(4)的下出口與低溫回熱器(17)的下進氣口連接；高溫回熱器(4)的上進氣口通過第六閥門(23)與S-CO₂透平(8)出口連接，高溫回熱器(4)的上出氣口與加熱器(5)上管道、調節閥(24)、外補燃裝置(7)和S-CO₂透平(8)串聯；加熱器(5)下管道與塔式太陽能吸熱器(6)并聯；2號預冷器(10)通過進氣閥(19)與三級壓縮機(11)的進氣口連接，三級壓縮機(11)的出氣口通過出氣閥(20)與儲熱裝置(12)連接；儲熱裝置(12)還分別連接第一閥門(1)、第二閥門(2)、第三閥門(3)、第四閥門(21)和調節閥(24)與外補燃裝置(7)的公共節點；儲熱裝置(12)通過第一閥門(1)、第四閥門(21)與儲氣罐(13)連接，通過第三閥門(3)與S-CO₂透平(8)連接，通過第二閥門(2)與充氣罐(14)、第五閥門(22)及三通閥(18)串聯；

充氣罐(14)的一部分CO₂氣體通過第五閥門(22)和三通閥(18)，經過三通閥(18)的CO₂氣體與經低溫回熱器(17)的CO₂氣體混合進入1號預冷器(9)后進入一級壓縮機(16)，被壓縮至24.8MPa的高壓，從一級壓縮機(16)出口、低溫回熱器(17)上進口進入低溫回熱器(17)中，預熱至二級壓縮機(15)出口溫度260℃，與二級壓縮機(15)出口的一部分CO₂氣體混合，混合后的CO₂氣體繼續在高溫回熱器(4)中升溫至500℃，然后經過加熱器(5)被高溫熔融鹽加熱，高溫熔融鹽從塔式太陽能吸熱器(6)中吸取熱量；高溫的超臨界CO₂氣體經過調節閥(24)進入外補燃裝置(7)，被補燃燃料進一步加熱至500℃～600℃后到S-CO₂透平(8)膨脹做功，驅動發動機運行，輸出電量。

2.根據權利要求1所述一種基于壓縮超臨界CO₂氣體蓄能的塔式太陽能熱發電系統的發電方法，其特征在于，二級壓縮機(15)出口的另一部分CO₂氣體通過2號預冷器(10)冷卻后經過進氣閥(19)進入三級壓縮機(11)進一步升壓至28MPa～30MPa，然后高溫高壓的CO₂氣體經過出氣閥20進入儲熱裝置(12)，然后通過第四閥門(21)進入儲氣罐(13)儲存，以供夜間使用；在白天太陽充足的時候，除了第一閥門(1)、第二閥門(2)、第三閥門(3)關閉以外，其余閥門全部開啟，經過二級壓縮機(15)壓縮的CO₂氣體，一部分與經低溫回熱器(17)升溫后的氣體混合，依次進入高溫回熱器(4)、加熱器(5)和外補燃裝置(7)加熱后進入S-CO₂透平(8)膨脹做功；在夜晚太陽不足的時候，除了第一閥門(1)、第二閥門(2)、第三閥門(3)開啟之外，其余閥門全部關閉，儲氣罐(13)中的超臨界CO₂經過儲熱裝置(12)加熱后經外補燃裝置(7)補燃至500℃～600℃，進入S-CO₂透平(8)膨脹做功，驅動發動機運行，輸出電量。

3.根據權利要求1所述一種基于壓縮超臨界CO₂氣體蓄能的塔式太陽能熱發電系統的發電方法，其特征在于，所述S-CO₂透平(8)膨脹做功后的高溫CO₂乏氣在儲熱裝置(12)中釋放熱量并進入充氣罐(14)存儲；充氣罐(14)與儲熱裝置(12)串聯連接，并與S-CO₂透平(8)出口和1號預冷器(9)入口并聯，在用電低谷，當超臨界CO₂氣體源源不斷的儲存到儲氣罐(13)中時，充氣罐(14)中CO₂氣體就會補充到循環中以維持外部循環CO₂流量恒定的狀態。