[發明專利]一種超臨界二氧化碳發電同軸一體設備及置換式儲能方法

在審

• 申請號: 202110536567.0
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113187573A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 李凱倫;李紅智;姚明宇;張一帆;楊浦;蔣世希;張旭偉;張天宇
• 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;F01D15/10;F01D15/08;F01D17/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

本發明公開了一種超臨界二氧化碳發電同軸一體設備及置換式儲能方法，包括透平、壓縮機及啟發一體電機，所述透平、壓縮機及啟發一體電機為同軸一體布置方式，所述透平與壓縮機之間布置超速離合器，壓縮機與啟發一體電機之間布置變速箱，其中啟發一體電機在啟動階段起到電動機作用，運行階段作為發電機進行發電；所述透平的高壓側與壓縮機高壓側上循環連接高壓儲存回路設備；所述透平的低壓側與壓縮機低壓側循環連接低壓儲存回路各設備。本發明節省了壓縮機電動機的費用及運行成本，能有效的達到儲能及調節負荷的目的。

技術領域

本發明涉及超臨界二氧化碳循環發電技術領域，特別涉及一種超臨界二氧化碳發電同軸一體設備一種超臨界二氧化碳發電同軸一體設備及置換式儲能方法。

背景技術

目前全世界范圍內大型發電廠的循環工質均為水蒸汽，然而隨著科技的發展，人們逐漸發現采用超臨界二氧化碳作為循環工質，在一定的功率范圍內具有循環效率高、設備結構緊湊、基建初投資小等優點，因此超臨界二氧化碳循環發電系統及其儲能系統是一項非常具有技術前景的循環方式。在現有的技術條件，如何通過設備及系統的布置方式來進一步提高二氧化碳循環發電的運行效率及安全性，是目前該領域的重點和難點。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種超臨界二氧化碳發電同軸一體設備及置換式儲能方法，通過將二氧化碳循環發電中的透平、壓縮機及啟發一體電機同軸布置，其中啟發一體電機為在啟動階段作為電動機，運行階段作為發電機，從而節省了壓縮機電動機的費用及運行成本；通過壓縮機及透平高壓側面對面式布置，相互抵消了軸向推力，減小了推力軸承的負載；同時通過在循環回路中設置高、低壓液態儲罐，并隨著電價或發電負荷的變化，或向高壓液罐中存儲工質、或向低壓液罐中泄放工質，從而達到儲能及調節負荷目的。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種超臨界二氧化碳發電同軸一體設備，包括透平1、壓縮機3及啟發一體電機5，所述透平1、壓縮機3及啟發一體電機5為同軸一體布置方式，所述透平1與壓縮機3之間布置超速離合器2，壓縮機3與啟發一體電機5之間布置變速箱4，其中啟發一體電機5在啟動階段起到電動機作用，運行階段作為發電機進行發電；

所述透平1的高壓側與壓縮機3高壓側上連接高壓儲存回路設備；

所述透平1的低壓側與壓縮機3低壓側連接低壓儲存回路各設備。

所述透平1高壓側與壓縮機3高壓側面對面布置。

系統啟動階段，當透平1轉速低于壓縮機3轉速時，超速離合器2脫開；機組運行階段，當透平1轉速高于壓縮機3轉速時，超速離合器2嚙合；所述超速離合器2能夠承受軸向推力。

所述高壓儲存回路設備包括依次相連的高壓存儲回路入口調節閥8、高壓存儲回路入口逆止閥9、高壓存儲回路冷卻器10、高壓存儲回路液態儲罐11、高壓存儲回路出口加熱器12、高壓存儲回路出口逆止閥13高壓存儲回路出口調節閥14，所述高壓存儲回路入口調節閥8的入口與壓縮機3的高壓側連接，高壓存儲回路出口調節閥14的出口與透平1的高壓側連接，高壓存儲回路入口調節閥8的入口與高壓存儲回路出口調節閥14的出口之間直接連接有主回路加熱器6

所述低壓儲存回路各設備包括依次連接的低壓存儲回路入口調節閥15、低壓存儲回路入口逆止閥16、低壓存儲回路冷卻器17、低壓存儲回路液態儲罐18、低壓存儲回路出口加熱器19、低壓存儲回路出口逆止閥20和低壓存儲回路出口調節閥21，所述低壓儲存回路各設備與主回路冷卻器7并聯布置。

一種超臨界二氧化碳發電同軸一體設備的置換式儲能方法，包括以下步驟；