[發明專利]一種閥門切換的蓄熱式回熱超臨界二氧化碳循環系統

有效

• 申請號: 202011566771.9
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112683093B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 王渡;陳豪;陳穎;魏佳倩;張錦坤;呂力超
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;F01K25/10
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

1.一種閥門切換的蓄熱式回熱超臨界二氧化碳循環系統，其特征在于：包括，

加熱組件（100），包括儲存罐（101）、與所述儲存罐（101）連接的泵（102）、與所述泵（102）連接的熱源（103）；

發電組件（200），與所述泵（102）連接，包括透平（201）和與所述透平（201）連接的發電機（202）；

儲熱組件（300），與所述透平（201）連接，包括儲熱件（301）、與所述儲熱件（301）連接的冷卻器（302）、與所述冷卻器（302）連接的壓縮機（303）；

所述加熱組件（100）、發電組件（200）和儲熱組件（300）通過管道連接；所述泵（102）與熱源（103）之間設置有第一調節閥（101a）和第一三通閥（101b），所述第一三通閥（101b）連接第一調節閥（101a）、熱源（103）和透平（201）；所述儲熱件（301）包括第一回熱器（301a）和第二回熱器（301b），所述第一回熱器（301a）、第二回熱器（301b）和透平（201）之間連接有第二三通閥（301c）；所述第一回熱器（301a）和第二回熱器（301b）分別設置有填料口（301a-1）、蓄熱入口調節閥（301a-2）、蓄熱出口調節閥（301a-3）、放熱入口調節閥（301a-4）和放熱出口調節閥（301a-5），所述第一回熱器（301a）和第二回熱器（301b）內還放置有填充料（301a-6）；所述第一回熱器（301a）和第二回熱器（301b）的蓄熱入口調節閥（301a-2）與第二三通閥（301c）連接，其蓄熱出口調節閥（301a-3）與冷卻器（302）通過第三三通閥（301d）連接，其放熱入口調節閥（301a-4）與壓縮機（303）通過第四三通閥（301e）連接，其放熱出口調節閥（301a-5）與熱源（103）通過第五三通閥（301f）連接；

工作流程為：超臨界二氧化碳工質經過所述熱源（103）加熱，進入所述透平（201）做功，帶動所述發電機（202）發電，做功完成后超臨界二氧化碳從所述透平（201）排出，經過所述第二三通閥（301c）和第二回熱器（301b）的蓄熱入口調節閥（301a-2）進行蓄熱，超臨界二氧化碳工質的熱量被所述第二回熱器（301b）儲存溫度降低，降溫后的超臨界二氧化碳工質經過所述蓄熱出口調節閥（301a-3）流入冷卻器（302）溫度繼續降低，降溫后的超臨界二氧化碳進入所述壓縮機（303）進行加壓，壓力升高后的超臨界二氧化碳工質經過所述第四三通閥（301d）和第一回熱器（301a）的放熱入口調節閥（301a-4）流入第一回熱器（301a），超臨界二氧化碳工質吸收所述第一回熱器（301a）之前儲存的熱量溫度升高，升溫后的超臨界二氧化碳工質從所述第一回熱器（301a）的放熱出口調節閥（301a-5）排出，經過所述第五三通閥（301f）與熱源（103）繼續下一次循環;當機組穩定運行后，系統根據所述第一回熱器（301a）和第二回熱器（301b）的儲熱時間進行定時切換，當其中一個蓄熱式回熱器熱量蓄滿后，關閉其蓄熱側閥門，該蓄熱式回熱器切換至放熱回路進行放熱；另一個蓄熱式回熱器打開蓄熱側閥門進行蓄熱，關閉放熱側閥門；如此循環切換。

2.如權利要求1所述的閥門切換的蓄熱式回熱超臨界二氧化碳循環系統，其特征在于：所述壓縮機（303）還連接有電動機（303a）。

3.如權利要求2所述的閥門切換的蓄熱式回熱超臨界二氧化碳循環系統，其特征在于：所述熱源（103）采用太陽能、核反應堆、工業余熱等溫度為400~750℃的熱源。

4.如權利要求3所述的閥門切換的蓄熱式回熱超臨界二氧化碳循環系統，其特征在于：所述填充料（301a-6）填充度取值范圍為0.3~0.5，且其可選擇剛玉球、鑄造陶瓷和合金材料。

5.如權利要求4所述的閥門切換的蓄熱式回熱超臨界二氧化碳循環系統，其特征在于：所述第一回熱器（301a）和第二回熱器（301b）為一體成型，采用不銹鋼材料制成。