[發明專利]一種混合物跨臨界循環余熱回收系統及方法

在審

• 申請號: 202110347234.3
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN112901295A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 高煒;李紅智;張磊;吳帥帥;李凱倫;張純
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F01K25/06
• 分類號: F01K25/06;F01K7/32;F01K13/00;F01K25/10;F01K27/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

1.一種混合物跨臨界循環余熱回收系統，其特征在于，包括高溫透平(1)，所述高溫透平(1)的介質出口與高溫回熱器(2)的熱側入口相連接，高溫回熱器(2)的熱側出口與中溫回熱器(3)的熱側入口相連接，中溫回熱器(3)的熱側出口與氣液分離器(4)的入口相連接，氣液分離器(4)的液體側出口與液體泵(5)的入口相連接，氣液分離器(4)的氣體側出口與低溫回熱器(6)的熱側入口相連接，低溫回熱器(6)的熱側出口與預冷器(7)的熱側入口相連接，預冷器(7)的熱側出口與主壓縮機(8)的入口相連接，主壓縮機(8)的出口分為兩路，一路與低溫煙氣加熱器(9)的低溫側入口相連通，另一路與低溫回熱器(6)的低溫側入口相連通，低溫回熱器(6)的低溫側出口與液體泵(5)的出口相匯合后與中溫回熱器(3)的冷側入口相連通，中溫回熱器(3)的冷側出口分為兩路，一路與中溫煙氣加熱器(10)的冷側入口相連通，另一路與高溫回熱器(2)的低溫側入口相連通，高溫回熱器(2)的低溫側出口與高溫煙氣加熱器(12)的低溫側入口相連通，高溫煙氣加熱器(12)的低溫出口與高溫透平(1)的入口相連通，低溫煙氣加熱器(9)的低溫側出口與中溫回熱器(3)的冷側出口匯合后與中溫煙氣加熱器(10)的冷側入口相連通，中溫煙氣加熱器(10)的冷側出口分為兩路，一路與低溫透平(11)的入口相連通，另一路與高溫煙氣加熱器(12)的低溫出口匯合后與高溫煙氣加熱器(12)的低溫側入口相連通，低溫透平(11)的出口與高溫回熱器(2)的熱側出口匯合后與中溫回熱器(3)的熱側入口相連接，高溫煙氣加熱器(12)的低溫側出口與高溫透平(1)的入口相連通，高溫煙氣加熱器(12)的高溫側出口與中溫煙氣加熱器(10)的高溫側入口相連通，中溫煙氣加熱器(10)的高溫側出口與低溫煙氣加熱器(9)的高溫側入口相連通。

2.根據權利要求1所述的一種混合物跨臨界循環余熱回收系統，其特征在于，所述氣液分離器(4)中的壓力在7.2MPa到7.6MPa之間，溫度在130℃到170℃之間。

3.根據權利要求1所述的一種混合物跨臨界循環余熱回收系統，其特征在于，所述氣液分離器(4)的罐體直徑與入口管道管徑之比大于10，罐體有效容積高度與罐體直徑之比大于1。

4.基于權利要求1所述的一種混合物跨臨界循環余熱回收系統的運行方法，其特征在于，包括以下步驟；

處于混合狀態的超臨界混合工質在高溫煙氣加熱器(12)中被加熱到最高參數，然后進入高溫透平(1)做功，壓力降低后的混合工質溫度仍然較高，仍然處于超臨界狀態，依次進入高溫回熱器(2)的熱側以及中溫回熱器(3)的熱側放熱，隨著工質溫度降低，混合物中的H₂O和CO₂在氣液分離器(4)中被分離，C₂O從頂部出口流出，進入低溫回熱器(6)、預冷器(7)的熱側繼續放熱，液態H₂O從氣液分離器(4)的底部流出進入液體泵(5)被增壓，被冷卻后的CO₂進入主壓縮機(8)被增壓，然后分為兩路，一路進入低溫煙氣加熱器(9)的低溫側吸熱，另一路進入低溫回熱器(6)的冷側吸熱，然后與液體泵(5)出口的高壓H2O匯合后進入中溫回熱器(3)的冷側吸收熱量，此時CO₂與H₂O又處于超臨界混合狀態，中溫回熱器(3)的冷側出口的超臨界混合物分為兩路，分別進入中溫煙氣加熱器(10)低溫側和高溫回熱器(2)的冷側吸收熱量，中溫煙氣加熱器(10)低溫側出口的部分超臨界混合工質直接進入低溫透平(11)做功，然后與高溫回熱器(2)熱側出的工質匯合后進入中溫回熱器(3)的熱側入口，另一部分工質與高溫回熱器(2)的冷側出口的工質匯合后進入高溫煙氣加熱器(12)繼續被加熱，完成整個循環。

5.根據權利要求4所述的一種混合物跨臨界循環余熱回收系統的運行方法，其特征在于，所述高溫煙氣從高溫煙氣加熱器(12)的高溫側入口進入，依次通過高溫煙氣加熱器(12)、中溫煙氣加熱器(10)、低溫煙氣加熱器(9)的高溫側放熱，之后從低溫煙氣加熱器(9)的高溫側出口排出外界中。