[發明專利]一種超臨界二氧化碳分流再壓縮循環發電系統

有效

• 申請號: 202010623030.3
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111810260B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 鄭開云;梁宏;蔣勵;張成義
• 申請（專利權）人: 上海發電設備成套設計研究院有限責任公司
• 主分類號: F01K7/32
• 分類號: F01K7/32;F01K11/02;F01K25/10;F01K23/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發明公開了一種超臨界二氧化碳分流再壓縮循環發電系統，屬于動力循環技術領域，其中的壓縮預冷回路組件包括主壓縮預冷管路組件、前壓縮預冷管路組件和旁通管路組件，前壓縮預冷管路組件包括前壓縮預冷管路、前置壓縮機和前置預冷器，主壓縮預冷管路組件的進口與前壓縮預冷管路的出口連接，主壓縮預冷管路組件的出口與循環發電回路組件的進口連接，前壓縮預冷管路的進口與循環發電回路組件的出口連接，前置預冷器設置于前置壓縮機的上游，旁通管路組件的進口連接于前置壓縮機進口和前置預冷器出口之間，旁通管路組件的出口連接于主壓縮預冷管路組件的進口，二氧化碳工質可選擇性地通過旁通管路組件或前置壓縮機，實現了主壓縮機實時穩定運行的目的。

技術領域

本發明涉及動力循環技術領域，尤其涉及一種超臨界二氧化碳分流再壓縮循環發電系統。

背景技術

二氧化碳由于其臨界壓力(7.38MPa)相對適中，具有較好的穩定性和物理性質，在一定的溫度范圍內表現出惰性氣體的性質，以及其無毒、儲量豐富、天然存在等特性，被認為是最具應用前景的能量傳輸和能量轉換工質之一。由于超臨界二氧化碳在一定的運行參數范圍內密度較大且無相變，因此以超臨界二氧化碳為工質的壓縮機、透平等動力系統設備體積較小。

傳統的超臨界二氧化碳分流再壓縮循環發電系統發電效率高、系統緊湊、結構簡單。作為發電系統，其在向用戶提供電力時，既要滿足供電量的要求，又要保證供電品質。隨著外部用電負荷的變化，循環系統必須相應地調節，以產生相適應的供電量。供電品質主要體現在頻率和電壓兩個指標，這兩者均與透平轉速有關，透平轉速必須始終保持在規定范圍內。供電量通過循環系統的功率控制實時調節。為了保證高的循環效率，保持壓比基本不變，調整循環回路壓力的方法，即壓力控制，通常被認為是最佳的控制方法。當功率下降時，一部分工質從循環回路中放出，循環回路高壓側和低壓側的壓力均下降，反之，則充入工質，循環回路高壓側和低壓側的壓力均上升。當進口壓力下降，如果壓比保持不變，進口溫度和轉速保持不變，則對于遠離臨界點工作的透平和壓縮機，其效率幾乎保持不變，但是對于臨界點附近工作的壓縮機，由于工質物性隨參數急劇變化，壓縮機有可能達不到穩定的運行工況，或者效率大幅降低，進而影響到循環回路的穩定、高效運行。

因此，亟需一種能夠實時保證主壓縮機穩定運行的超臨界二氧化碳分流再壓縮循環發電系統，以解決現有技術中存在的上述技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提出一種超臨界二氧化碳分流再壓縮循環發電系統，該系統在變功率運行過程中，能夠保證主壓縮機實時穩定運行，保證系統具有較高的循環效率。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種超臨界二氧化碳分流再壓縮循環發電系統，包括：

發電機；

循環發電回路組件，包括透平，所述透平與所述發電機連接；

壓縮預冷回路組件，包括主壓縮預冷管路組件、前壓縮預冷管路組件和旁通管路組件，所述前壓縮預冷管路組件包括前壓縮預冷管路、前置壓縮機和前置預冷器，所述主壓縮預冷管路組件的進口與所述前壓縮預冷管路的出口連接，所述主壓縮預冷管路組件的出口與所述循環發電回路組件的進口連接，所述前壓縮預冷管路的進口與所述循環發電回路組件的出口連接，所述前置預冷器設置于所述前置壓縮機的上游，所述旁通管路組件的進口連接于所述前置壓縮機進口和所述前置預冷器出口之間，所述旁通管路組件的出口連接于所述主壓縮預冷管路組件的進口，二氧化碳工質可選擇性地通過所述旁通管路組件或所述前置壓縮機。

作為一種超臨界二氧化碳分流再壓縮循環發電系統的優選技術方案，所述主壓縮預冷管路組件包括主壓縮預冷管路、主壓縮機和主預冷器，所述主預冷器位于所述主壓縮機的上游，所述主壓縮預冷管路的進口與所述前壓縮預冷管路的出口連接，所述主壓縮預冷管路的出口與所述循環發電回路組件的進口連接。