[發明專利]一種自冷卻超臨界CO2

在審

• 申請號: 202011317694.3
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112302749A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 高煒;李紅智;張純;姚明宇;喬永強;楊玉;韓萬龍;張磊
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F01K23/02
• 分類號: F01K23/02;F01K25/08;F01K25/10;F01K9/00;F01K7/00;F04D25/04;F01B23/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種自冷卻超臨界CO2發電系統，其特征在于，包括超臨界CO2發電系統本體、一級預冷器(1-6)、二級預冷器(1-7)、有機工質膨脹機(2-1)、有機工質壓縮機(2-2)、冷卻風扇(2-3)及有機工質冷凝器(2-4)；

超臨界CO2發電系統本體的出口經一級預冷器(1-6)的二氧化碳側入口相連通，一級預冷器(1-6)的二氧化碳側出口與二級預冷器(1-7)的入口相連通，二級預冷器(1-7)的出口與超臨界CO2發電系統本體的入口相連通；

一級預冷器(1-6)的有機工質側出口與有機工質膨脹機(2-1)的入口相連通，有機工質膨脹機(2-1)的出口與有機工質冷凝器(2-4)的入口相連通，有機工質冷凝器(2-4)的出口與有機工質壓縮機(2-2)的入口相連通，有機工質壓縮機(2-2)的出口與一級預冷器(1-6)的有機工質側入口相連通；有機工質膨脹機(2-1)的輸出軸與冷卻風扇(2-3)及有機工質壓縮機(2-2)的驅動軸相連接，冷卻風扇(2-3)正對二級預冷器(1-7)及有機工質冷凝器(2-4)。

2.根據權利要求1所述的自冷卻超臨界CO2發電系統，其特征在于，超臨界CO2發電系統本體包括熱源(1-1)、二氧化碳透平(1-2)、二氧化碳高溫回熱器(1-3)、二氧化碳低溫回熱器(1-4)、二氧化碳再壓縮機(1-5)及二氧化碳主壓縮機(1-8)；

熱源(1-1)的出口與二氧化碳透平(1-2)的進口相連通，二氧化碳透平(1-2)的出口與二氧化碳高溫回熱器(1-3)的熱側進口相連通，二氧化碳高溫回熱器(1-3)的熱側出口與二氧化碳低溫回熱器(1-4)的熱側進口相連通，二氧化碳低溫回熱器(1-4)的熱側出口分為兩路，一路與二氧化碳再壓縮機(1-5)的入口相連通，另一路與一級預冷器(1-6)的二氧化碳側入口相連通，二級預冷器(1-7)的出口與二氧化碳主壓縮機(1-8)的入口相連通，二氧化碳主壓縮機(1-8)出口與二氧化碳低溫回熱器(1-4)的冷側入口相連通，二氧化碳低溫回熱器(1-4)的冷側出口與二氧化碳再壓縮機(1-5)的出口通過管道并管后與二氧化碳高溫回熱器(1-3)的冷側入口連通，二氧化碳高溫回熱器(1-3)的冷側出口與熱源(1-1)的入口相連通。

3.根據權利要求1所述的自冷卻超臨界CO2發電系統，其特征在于，有機工質膨脹機(2-1)采用容積式膨脹機。

4.一種自冷卻超臨界CO2發電方法，其特征在于，基于權利要求1所述的自冷卻超臨界CO2發電系統，包括以下步驟：

超臨界CO2發電系統本體輸出的二氧化碳工質進入一級預冷器(1-6)中冷卻，再進入二級預冷器(1-7)中進一步冷卻，然后進入到超臨界CO2發電系統本體中；

有機工質在一級預冷器(1-6)中吸收二氧化碳釋放的熱量，然后進入有機工質膨脹機(2-1)中膨脹做功，做功后的有機工質進入有機工質冷凝器(2-4)中放熱，然后再進入有機工質壓縮機(2-2)中被壓縮，壓縮后的有機工質進入一級預冷器(1-6)中吸收熱量，完成整個循環；

有機工質膨脹機(2-1)帶動有機工質壓縮機(2-2)運動，同時帶動冷卻風扇(2-3)轉動，通過冷卻風扇(2-3)冷卻二級預冷器(1-7)及有機工質冷凝器(2-4)。

5.根據權利要求4所述的自冷卻超臨界CO2發電方法，其特征在于，有機工質膨脹機(2-1)采用容積式膨脹機，當熱二氧化碳進入一級預冷器(1-6)中加熱有機工質后，則逐步自行啟動并帶動有機工質壓縮機(2-2)及冷卻風扇(2-3)運行。