[發明專利]一種超臨界二氧化碳擴展型循環發電系統及方法

在審

• 申請號: 202011257602.7
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112267919A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 姜玉雁;郭朝紅;胡和敏;郭永獻;梁世強;岳鵬;曾秒
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F01K7/32
• 分類號: F01K7/32;F01K11/02;F01K13/02;F01K25/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

1.一種超臨界二氧化碳擴展型循環發電系統，其特征在于，包括：

冷卻器(101)，用于冷卻吸收超臨界二氧化碳的熱量；

主壓縮機(401)，用于將經過所述冷卻器(101)后的超臨界二氧化碳壓強提升至高壓；

回熱器(301)，用于吸收經過所述主壓縮機(401)升壓后超臨界二氧化碳的回流熱量；

取熱器(201)，用于將經過所述回熱器(301)后的超臨界二氧化碳加熱至高溫；

主膨脹機(501)，用于將經過所述取熱器(201)后的超臨界二氧化碳進行膨脹做功，并輸出電能；

副膨脹機(502)，用于將經過所述主膨脹機(501)后的超臨界二氧化碳再次膨脹做功，并輸出電能；其中，經過所述主膨脹機(501)做功后的超臨界二氧化碳或經過所述副膨脹機(502)再次膨脹做功后的二氧化碳分別經過所述回熱器(301)吸收回流熱量；

預壓縮機(402)，用于將經過所述回熱器(301)后的二氧化碳壓強壓縮到臨界壓強及以上；

經過所述回熱器(301)或所述預壓縮機(402)處理后的超臨界二氧化碳進入所述冷卻器(101)釋放余熱，并進入下一個發電循環。

2.根據權利要求1所述的超臨界二氧化碳擴展型循環發電系統，其特征在于，所述系統還包括冷源(601)和熱源(701)，所述冷源(601)用于將所述冷卻器(101)中的超臨界二氧化碳進行降溫處理，所述熱源(701)用于加熱取熱器(201)中的超臨界二氧化碳。

3.根據權利要求1所述的超臨界二氧化碳擴展型循環發電系統，其特征在于，所述主壓縮機(401)用于將所述超臨界二氧化碳壓縮至12MPa及以上，所述主膨脹機(501)用于將所述超臨界二氧化碳膨脹做功膨脹后的壓強高于二氧化碳的臨界壓強值。

4.根據權利要求2所述的超臨界二氧化碳擴展型循環發電系統，其特征在于，所述熱源(701)溫度為450℃及以上，以使所述主膨脹機(501)的單位質量流量的凈輸出功率為62.5kW/kg及以上。

5.根據權利要求1所述的超臨界二氧化碳擴展型循環發電系統，其特征在于，所述副膨脹機(502)將所述超臨界二氧化碳再次做功膨脹后的壓強降低至其臨界壓強及以下，并使其為氣體狀態實現跨臨界循環。

6.一種超臨界二氧化碳擴展型循環發電方法，其特征在于，包括：

S1，判斷所述系統用電負荷是否達到一負荷閾值；若是，依次循環執行S2～S9；否則，依次循環執行S2～S6及S8；

S2，采用冷卻器(101)冷卻吸收超臨界二氧化碳的熱量；

S3，采用主壓縮機(401)將經過所述冷卻器(101)后的超臨界二氧化碳壓強提升至高壓；

S4，采用回熱器(301)將吸收經過所述主壓縮機(401)升壓后超臨界二氧化碳的回流熱量；

S5，采用取熱器(201)將經過所述回熱器(301)后的超臨界二氧化碳加熱至高溫；

S6，采用主膨脹機(501)將經過所述取熱器(201)后的超臨界二氧化碳進行膨脹做功，并輸出電能；

S7，采用副膨脹機(502)將經過所述主膨脹機(501)后的超臨界二氧化碳再次膨脹做功，并輸出電能；

S8，經過所述主膨脹機(501)做功后的超臨界二氧化碳或經過所述副膨脹機(502)再次膨脹做功后的二氧化碳經過所述回熱器(301)吸收回流熱量；

S9，采用預壓縮機(402)將經過所述回熱器(301)后的二氧化碳壓強壓縮到臨界壓強及以上；

其中，經過所述回熱器(301)或所述預壓縮機(402)處理后的超臨界二氧化碳進入所述冷卻器(101)釋放余熱，并進入下一個發電循環。