[實用新型]一種二氧化碳跨臨界循環冷電聯產系統

有效

• 申請號: 201920597124.0
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN209925039U
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 胡開永;張怡;王雅穎;李春麗;李昆澤
• 申請（專利權）人: 天津商業大學
• 主分類號: F01K27/02
• 分類號: F01K27/02;F01K25/10;F25B9/00
• 代理公司: 12107 天津市三利專利商標代理有限公司
• 代理人: 仝林葉

本實用新型公開了一種二氧化碳跨臨界循環冷電聯產系統。本實用新型結構包括壓縮機、冷凝換熱器、節流閥、蒸發器、膨脹機、發電機、冷凝器、工質泵，所述壓縮機、冷凝換熱器、節流閥和蒸發器。壓縮機、冷凝換熱器、節流閥和蒸發器依次相連形成二氧化碳跨臨界循環；膨脹機、冷凝器、工質泵、冷凝蒸發器依次相連形成發電循環。兩個循環通過冷凝換熱器進行復合。本實用新型通過利用有機朗肯循環作為發電系統，回收二氧化碳跨臨界循環的冷凝廢熱，減少能源浪費，實現提高系統效率的目的。

技術領域

本實用新型屬于中低溫余熱利用，動力工程及工程熱物理技術領域，具體涉及一種二氧化碳跨臨界循環冷電聯產系統。

背景技術

伴隨著我國經濟的不斷發展和人們生活水平的日益提高，我國對于能源的需求也日益加劇。2017年，中國能源消耗占全球能源消費量的23.2％和全球能源消費增長的33.6％，中國已經連續17年穩居全球能源增長榜首。因此，節能減排是我國目前轉變經濟模式和實現可持續發展的共識。

二氧化碳跨作為制冷劑有著天然的優勢，其ODP為0，GWP為1，滿足目前最為嚴厲的環保要求，并且二氧化碳單位容積制冷量大，可以減小壓縮機、換熱器和管道的設計尺寸，從而減小初投資。此外二氧化碳換熱性能好，并且在高壓力下運行，二氧化碳密度較大，換熱性能更加。但是二氧化碳的臨界點較低(臨界壓力：7.37MPa,臨界溫度：304.1K)，為了提高二氧化碳制冷循環的效率，通常循環要采用跨臨界循環，在跨臨界區域內，二氧化碳的排放溫度比較高(大于100℃)，如果將此熱量直接排放到外界，是一種能源的極大浪費。

有機朗肯循環是一種比較有潛力的中低溫發電技術，可以將中低溫熱能轉化成電能。目前相應的研究也比較多。但是并沒有發現將二氧化碳跨臨界循環和有機朗肯循環耦合在一起進行利用的方法。

實用新型內容

本實用新型主要解決的技術問題是提供了一種二氧化碳跨臨界循環冷電聯產系統，該系統利用有機朗肯循環技術回收二氧化碳跨臨界循環的冷凝廢熱，同單一的二氧化碳跨臨界循環相比，可以有效提高系統效率。

為了實現上述目的，本實用新型提供了一種二氧化碳跨臨界循環冷電聯產系統，該系統包括：工質泵，冷凝器，膨脹機，發電機，冷凝換熱器，膨脹閥，蒸發器，壓縮機等設備以及連接管道組成。該系統分為兩部分：一部分是有機朗肯循環系統，由工質泵出口和冷凝換熱器連接，通過冷凝換熱器后連接的是膨脹機和發電機，膨脹機的出口與冷凝器的入口進行連接，最后回到工質泵。另一部分是二氧化碳跨臨界循環，由冷凝換熱器導出與膨脹閥連接，膨脹閥的出口與蒸發器的入口連接，最后與壓縮機導通，回到兩個系統的共同部分——冷凝換熱器。

本實用新型的有益效果是：將二氧化碳跨臨界循環和有機朗肯循環相結合，前者循環產生的余熱供給后者，從而推動系統循環，二者通過同一冷凝換熱器連接。利用有機朗肯循環工質泵出口高壓液態工質作為驅動流的新型冷電聯產系統，拓寬了傳統冷電聯產系統中制冷部分的調節范圍，從而提高復合系統的綜合能源利用系數。

附圖說明

圖1是一種二氧化碳跨臨界循環冷電聯產系統示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

如圖1，一種二氧化碳跨臨界循環冷電聯產系統，包括：工質泵1，冷凝器2，膨脹機3，發電機4，冷凝換熱器5，膨脹閥6，蒸發器7，壓縮機8等設備以及連接管道。

首先在二氧化碳跨臨界循環系統中，二氧化碳在蒸發器7中吸熱成為氣體，經壓縮機進行壓縮為高溫高壓氣體，高溫高壓氣體在氣體冷凝換熱器進行冷卻，再流經膨脹閥6節流降壓，完成整個循環。其中二氧化碳跨臨界循環所產生的余熱通過冷凝換熱器5，供給有機朗肯循環系統，然后低沸點工質(在這里使用R245)吸收。