[實用新型]一種帶分流節流冷卻的超臨界布雷頓循環發電系統

有效

• 申請號: 202020901016.0
• 申請日: 2020-05-26
• 公開（公告）號: CN212202151U
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 高煒;姚明宇;李紅智;張一帆;吳帥帥;喬永強;楊玉
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F03G6/06;F01K27/00;F01K19/04;F25B9/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

本實用新型公開了一種帶分流節流冷卻的超臨界布雷頓循環發電系統，該系統包括依次連通的熱源、超臨界布雷頓循環系統、冷卻塔和CO2壓縮機中間級分流節流制冷系統；本實用新型通過制冷系統有效的控制了進入CO2壓縮機的工質溫度，使得超臨界布雷頓循環發電系統的冷端溫度在夏季高溫時也可以冷卻到較低，保持系統穩定可靠運行。并且最大限度的利用了系統中現有設備，節約了成本。

技術領域

本實用新型涉及發電系統技術領域，特別涉及一種帶分流節流冷卻的超臨界布雷頓循環發電系統。

背景技術

在能源匱乏及環境危機的大背景下，提高能源利用率日益受到人們的重視。目前在眾多熱力循環當中，超臨界布雷頓循環是一種最有優勢的循環形式。新型超臨界工質(二氧化碳、氦氣和氧化二氮等)具有能量密度大，傳熱效率高，系統簡單等先天優勢，可以大幅提高熱功轉換效率，減小設備體積，具有很高的經濟性。

但這類循環也存在一個明顯的技術難點，即冷卻問題。超臨界循環，尤其是像二氧化碳這樣的超臨界循環，其臨界溫度接近環境溫度(31℃)，當冷端溫度較低時其壓縮功耗較小，熱效率很高。但是它對冷端溫度十分敏感，稍稍超過設計冷端溫度后其熱效率將大幅下降。因此，其冷端溫度，即壓縮機入口溫度必須十分精確的控制。但是當來到夏季，在中國相當大的地區很難冷卻到其所需的冷端溫度，這將大大影響其效率，進而影響這項技術的推廣。

這個問題可以通過進一步制冷冷卻解決。一般來說，中國多數地區夏季平均平均氣溫仍然在40℃以下，若需要將其進一步冷卻至設計冷卻溫度以下所需要降低的溫度并不大，制冷量也不會太大。

而高壓CO2節流也是一種常見的制冷方式，利用系統自身的CO2壓縮機，從壓縮機中間級抽取一部分CO2氣體進行制冷，并冷卻主流CO2工質在最大限度上利用了系統本身設備，同時也可以很好起到控制系統冷端溫度的要求。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種帶分流節流冷卻的超臨界布雷頓循環發電系統，采用了技術難度相對較低，可行性較高的方法，提高系統熱效率。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種帶分流節流冷卻的超臨界布雷頓循環發電系統，包括透平2，透平2的入口與熱源1工質側出口相連通，透平2的出口與高溫回熱器3的放熱側入口相連通，高溫回熱器3的放熱側出口與低溫回熱器4放熱側入口相連通，低溫回熱器4的放熱側出口分流為兩路，一路與預冷器6工質側入口相連通，預冷器6的工質側出口與混合器7的一個入口相連通，混合器7的出口與主壓縮機8的入口相連通，主壓縮機8的分為末級出口和中間級出口兩路，末級與低溫回熱器4吸熱側入口相連通，低溫回熱器4放熱側出口分流出來的另一路與再壓縮機5入口相連通，再壓縮機5出口與低溫回熱器4吸熱側出口工質匯合后與高溫回熱器3吸熱側入口相連通，高溫回熱器3吸熱側出口與熱源1入口相連通，主壓縮機8中間級出口與分流冷卻器9工質側的入口相連通，分流冷卻器9工質側出口與節流噴嘴10入口相連通，節流噴嘴10出口與混合器7的另一個入口相連通。

所述熱源1為鍋爐、余熱換熱器或太陽能。

一種帶分流節流冷卻的超臨界布雷頓循環發電方法，在環境溫度不是很高，(水資源豐富地區小于等于30攝氏度；缺水地區小于等于24攝氏度)通過冷卻塔直接冷卻塔即可將工質冷卻至所要求溫度時，被熱源1加熱后的超臨界工質進入透平系統2做功，做功后的高溫低壓乏汽依次進入高溫回熱器3、低溫回熱器4的放熱側放熱，放熱后的低溫低壓工質分為兩路，一路進入預冷器6工質側被冷卻，一路進入再壓縮機5，被增壓后的高壓工質進入高溫回熱器3吸熱側吸熱，從低溫回熱器4放熱側出口分流出來的第二路工質直接進入預冷器6，被冷卻后進入混合器7后在進入主壓縮機8，被壓縮之后與進入低溫回熱器4吸熱側吸熱后，在于被再壓縮機壓縮過的第一路工質匯合，再進入高溫回熱器3吸熱側，在高溫回熱器3中吸熱后再進入熱源1中被加熱，完成整個工質循環流程；