[發明專利]超臨界CO2和氨水聯合循環系統及發電系統

有效

• 申請號: 201811258125.9
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109519243B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 韓巍;陳宜;金紅光;洪慧;劉啟斌;韓東江
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01K23/10;F01K7/32;F01D15/10;F25B15/06;F25B27/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本公開提供了一種超臨界CO₂和氨水聯合循環系統及發電系統，該超臨界CO₂和氨水聯合循環系統包括：超臨界CO₂朗肯循環發電系統、氨水朗肯循環發電系統和溴化鋰吸收式制冷機。該系統利用中高溫顯熱熱源，加熱超臨界CO₂朗肯循環發電系統的CO₂工質；超臨界CO₂朗肯循環的透平排氣余熱用于驅動氨水朗肯循環，并且和氨水朗肯循環的透平排汽共同驅動溴化鋰吸收式制冷機；制冷機產生的冷量用于完全冷凝CO₂工質。該聯合循環發電系統利用自身循環余熱驅動溴化鋰吸收式制冷機，為超臨界CO₂朗肯循環中的冷凝過程提供低溫冷量，保證系統穩定運行。

技術領域

本公開涉及閉式發電裝置技術領域，尤其涉及一種超臨界CO₂和氨水聯合循環系統及發電系統。

背景技術

超臨界二氧化碳(S-CO₂)的臨界點為7.38MPa，30.98℃，對于閉式發電裝置是一種理想的工質，它的成本低、不可燃、無腐蝕性、化學性質穩定。超臨界二氧化碳流體的密度較大(約為常溫常壓水的密度的60％)，相應的渦輪機械的尺寸將會非常小，系統的結構將會非常緊湊。超臨界二氧化碳對熱的利用效率多數情況下比蒸汽更高，這是因為相比水的蒸發過程或者有機朗肯循環中的有機工質的蒸發過程來說，工質CO₂在臨界點附近的熱容可以更好的同顯熱熱源的降溫過程相匹配。

超臨界CO₂循環主要包括超臨界CO₂布雷頓循環和超臨界CO₂朗肯循環。對于前者，循環工質的加熱和放熱過程全部處于超臨界壓力狀態，通過壓縮機對降壓冷卻后的CO₂工質進行加壓；對于后者，循環工質加熱過程處于超臨界壓力，而放熱過程的壓力小于臨界壓力，通過循環泵對臨界點以下的液態CO₂進行加壓。

一般而言，要獲得較高的超臨界CO₂循環效率，系統需要進行回熱。而阻礙效率進一步提高的原因主要在于回熱器中由于夾點問題引起的較大的換熱溫差和不可逆損失。而且，由于CO₂循環運行壓力非常高，高壓一般在20MPa左右，低壓也一般都在臨界壓力(7.38MPa)附近，回熱器冷、熱流體兩側的工作壓力都非常高，加工制造難度極大，導致成本很高。另一方面，對于顯熱熱源而言，由于回熱器提高了CO₂工質從熱源吸熱的初始溫度，導致顯熱熱源不能得到充分利用。除此之外，對于超臨界 CO₂朗肯循環而言，由于環境溫度受限，較低的冷凝溫度常常難以滿足，影響系統穩定運行。

公開內容

(一)要解決的技術問題

基于上述技術問題，本公開提供一種超臨界CO₂和氨水聯合循環系統及發電系統，以緩解現有技術中的超臨界CO₂朗肯循環系統回熱器冷、熱流體兩側的工作壓力較高，加工制造難度極大，從而導致成本提高；并且回熱器提高了CO₂工質從熱源吸熱的初始溫度，導致顯熱熱源不能得到充分利用的技術問題。

(二)技術方案