[發明專利]一種超臨界CO2

在審

• 申請號: 202011282685.5
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112377281A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 郭東奇;劉沖;黃運波;王新平;王偉;倪玖欣;閆蕾;李昆;李國平
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司;山西意迪光華電力勘測設計有限公司
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01K7/32;F01K17/06;F03G6/00;F03G4/00;F24D15/00
• 代理公司: 山西華炬律師事務所 14106
• 代理人: 陳奇

本發明公開了一種超臨界CO₂發電與長距離蒸汽輸送的耦合互補系統，解決了如何將長距離輸送工業蒸汽系統與超臨界CO₂循環系統有效耦合的問題。已分別設置有利用地熱的超臨界CO₂循環發電系統、利用長距離輸送蒸汽進行換熱的汽水換熱系統；工業園區使用熱水負荷跳躍性比較大，間歇性用蒸汽特征非常顯著；本發明的總體構思是通過超臨界CO₂與水蒸汽換熱器，將超臨界CO₂發電系統與長距離輸送蒸汽的汽水換熱系統耦合起來，在間歇性用蒸汽時，將多余的蒸汽換熱給超臨界CO₂，將這部分蒸汽熱能轉換成電能，在園區熱水使用負荷較大時，長距離輸送來的蒸汽只保證生產用汽水換熱器使用，從而實現了長距離蒸汽輸送管路中負荷的穩定。

技術領域

本發明涉及一種耦合互補系統，特別涉及一種將超臨界CO₂發電系統與為間歇性使用蒸汽用戶提供工業用蒸汽的長距離輸送管網進行耦合互補系統。

背景技術

超臨界CO₂循環系統（Supercritical Carbon Dioxide Cycle）是一種利用超臨界CO₂作為工質的發電系統，該系統采用超臨界壓力狀態的CO₂作為循環工質，在換熱器中吸收熱量，然后轉換成高溫工質，進入渦輪機膨脹做功，從而帶動發電機進行發電，完成做功的超臨界CO₂，通過冷卻器和循環泵重新再回到換熱器中吸收熱量，之后再進入渦輪機膨脹做功，如此循環，完成發電任務；超臨界CO₂循環系統中的換熱器，一般選擇地熱換熱器，當地熱換熱器所能提供的換熱溫度較低時，需要對超臨界CO₂進行二次加熱，才能使超臨界CO₂循環系統完成發電任務。

在現有的工業園區中，產業聚集效應越來越突出，帶來了生產工藝用能周期趨同，工業園區的用熱水管道通過汽水換熱器與長距離輸送蒸汽管道連接，長距離輸送蒸汽作為熱源為熱水管道中的熱水加熱，由于工業園區使用熱水負荷變動周期一致，導致使用蒸汽熱能負荷變動周期也一致，并且負荷跳躍性比較大，間歇性用蒸汽特征非常顯著；工業園區所使用的蒸汽一般是通過長距離輸送來的，由于長距離輸送蒸汽管網的負荷調節具有滯后性的特點，無法實現供蒸汽負荷即時響應，頻繁調整長距離工業蒸汽輸送系統的運行負荷，會導致管網疏水過多，降低管網經濟性，降低供熱管網的使用壽命，而且容易引起管網發生汽錘等安全事故。

對于間歇性使用蒸汽的用戶的長距離輸送工業蒸汽系統，在不使用蒸汽時段，如何將長距離平穩輸送的蒸汽充分利用，避免頻繁調整長距離工業蒸汽輸送系統的運行負荷，成為現場急需要解決的一個問題；在許多現有的工業園區中設置有超臨界CO₂循環系統，為了解決CO₂循環系統中地熱溫度不高的問題，該循環系統中配置有超臨界CO₂太陽能集熱器，實現對超臨界CO₂二次加熱，如何將長距離輸送工業蒸汽系統、超臨界CO₂太陽能集熱器和超臨界CO₂循環系統有效耦合在一起，即解決了間歇性使用蒸汽的用戶的長距離輸送蒸汽管網的負荷調節困難，又克服了超臨界CO₂循環發電系統中地熱溫度低不利于發電的缺陷，成為現場需要攻克的一個課題。

發明內容

本發明提供了一種超臨界CO₂發電與長距離蒸汽輸送的耦合互補系統，解決了如何將長距離輸送工業蒸汽系統與超臨界CO₂循環系統有效耦合，即解決了間歇性使用蒸汽的用戶的長距離輸送蒸汽管網的負荷調節困難，又克服了超臨界CO₂循環發電系統中地熱溫度低不利于發電的技術問題。

本發明是通過以下技術方案解決以上技術問題的：