超临界二氧化碳循环发电系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种超临界二氧化碳循环发电系统及方法，包括发电机组件和与发电机组件连接的循环组件，循环组件包括依次连接的第一冷却单元、压缩单元、第一加热单元和透平单元，压缩单元包括至少两个压缩机和至少一个第二冷却单元，相邻的压缩机通过第二冷却单元连接，第一个压缩机与第一个冷却单元连接，最后一个压缩机与第一加热单元连接，冷却单元用于冷却进入压缩机内的二氧化碳，以使进入各压缩机的二氧化碳具有相同的温度，透平单元与发电机组件连接，透平单元还与第一冷却单元连接，以使第一加热单元加热后的二氧化碳经透平单元做功排至第一冷却单元。本发明专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统，扩大了循环的回热范围，提高了循环热效率。

Supercritical carbon dioxide cycle power generation system and method

【技术实现步骤摘要】
超临界二氧化碳循环发电系统及方法
本专利技术涉及新能源
，尤其涉及一种超临界二氧化碳循环发电系统及方法。
技术介绍
目前，社会的发展面临着能源和环境两大难题，面对制约发展的瓶颈，亟需开发新型清洁能源，提高能源的利用效率。超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术，具有不污染环境，热效率高，经济性好等特点，且可与现有的多种热源系统结合应用，被视为未来发电极具前景的方向之一。现有技术中超临界二氧化碳布雷顿再压缩循环发电系统包括加热器、透平机、高低温回热器、主压缩机、再压缩机、冷却器和发电机。高压的工质在加热器中吸收热源的热量，温度升高，温度升高后的工质进入透平机做功，压力降至略高于临界压力值，温度有所下降，膨胀过后的二氧化碳流体先进入高温回热器进行放热，之后进入低温回热器进行放热，随后，一部分二氧化碳流体直接进入再压缩机被压缩，另一部分二氧化碳流体则先经冷却器冷却后再进入主压缩机被压缩，然后，经低温回热器加热到与直接被再压缩机压缩的流体混合，再一起流经高温回热器，最后进入加热器吸热形成闭合布雷顿循环。然而，由于二氧化碳在压缩过程中，吸收压缩机工作时产生的热量，温度和压力都有一定程度的升高，而温度的升高不利于压力的升高，温度越高的气体越难压缩，增加压缩机的功耗；在二氧化碳膨胀过程中，释放热量转为透平的动能，温度和压力都有一定的降低，而温度降低不利于透平机做功，降低透平的做功输出，因此，整体循环发电系统的循环热效率低。
技术实现思路
本专利技术提供一种超临界二氧化碳循环发电系统及方法，以解决现有超临界二氧化碳循环发电系统循环热效率低的问题。循环组件包括依次连接的第一冷却单元、压缩单元、第一加热单元和透平单元；压缩单元包括至少两个压缩机和至少一个第二冷却单元，相邻的压缩机通过第二冷却单元连接，第一个压缩机与第一冷却单元连接，最后一个压缩机与第一加热单元连接，冷却单元用于冷却进入压缩机内的二氧化碳，以使进入各压缩机的二氧化碳具有相同的温度；透平单元与发电组件连接，透平单元还与第一冷却单元连接，以使第一加热单元加热后的二氧化碳经透平单元做功排至第一冷却单元。作为一种可选的方式，本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统，透平单元包括至少两个透平机和至少一个第二加热单元，相邻的透平机通过第二加热单元连接，第一个透平机与第一加热单元连接，最后一个透平机与第一冷却单元连接，第二加热单元用于加热进入透平机内的二氧化碳，以使进入各透平机的二氧化碳具有相同的温度。作为一种可选的方式，本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统，循环组件还包括第三冷却单元和与第三冷却单元连接的回热单元，第三冷却单元与最后一个压缩机连接，回热单元与第一加热单元连接。作为一种可选的方式，本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统，回热单元还连接在最后一个透平机与第一冷却单元之间。作为一种可选的方式，本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统，回热单元具有相互独立的第一回热通道和第二回热通道，第一加热单元和第三冷却单元与第一回热通道连接，透平机和第一冷却单元与第二回热通道连接。作为一种可选的方式，本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统，各压缩机的压缩比相同。作为一种可选的方式，本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统，各透平机的膨胀比相同。作为一种可选的方式，本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统，压缩机为轴流式压缩机或径流式压缩机。作为一种可选的方式，本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统，透平机为轴流式透平机或径流式透平机。本专利技术提供一种超临界二氧化碳循环发电的方法，采用上述超临界二氧化碳循环发电系统，方法包括：第一冷却单元冷却进入第一冷却单元的二氧化碳，并将冷却后的二氧化碳输送至压缩单元；压缩单元中的至少两个压缩机分别为冷却后的二氧化碳增压，并将增压后的二氧化碳输送至第一加热单元，其中，各压缩机为冷却后的二氧化碳增压后通过冷却单元冷却进入下一个压缩机内的二氧化碳，以使进入各压缩机的二氧化碳具有相同的温度；第一加热单元加热增压后的二氧化碳，并将加热后的二氧化碳输送至透平单元；透平单元做功产生携带废热的二氧化碳，并将携带废热的二氧化碳输送至第一冷却单元。本专利技术实施例提供的超临界二氧化碳循环发电系统及方法，通过设置发电机组件和与发电机组件连接的循环组件，循环组件包括依次连接的第一冷却单元、压缩单元、第一加热单元和透平单元，压缩单元包括至少两个压缩机和至少一个第二冷却单元，相邻的压缩机通过第二冷却单元连接，第一个压缩机与第一个冷却单元连接，最后一个压缩机与第一加热单元连接，冷却单元用于冷却进入压缩机内的二氧化碳，以使进入各压缩机的二氧化碳具有相同的温度，透平单元与发电机组件连接，透平单元还与第一冷却单元连接，以使第一加热单元加热后的二氧化碳经透平单元做功排至第一冷却单元。本专利技术实施例提供的超临界二氧化碳循环发电系统及方法，通过在压缩单元中设置至少一个第二冷却单元，将压缩过程和冷却过程分开，时刻保证压缩机的入口是一个定温状态，实现等温压缩，等温压缩后二氧化碳的温度较低，透平单元做功后二氧化碳废热温度较高，因此，扩大了循环的回热范围，从而提高了循环热效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统一实施例的结构示意图；图2为本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统另一实施例的结构示意图；图3为本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统另一实施例的结构示意图；图4为本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电方法一实施例的流程图。附图标记说明：1-发电组件；2-循环组件；20-第一冷却单元；21-压缩单元；211-压缩机；212-第二冷却单元；22-第一加热单元；23-透平单元；231-透平机；232-第二加热单元；24-第三冷却单元；25-回热单元；251-第一回热通道；252-第二回热通道。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的优选实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术的描述中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，包括发电组件和与所述发电组件连接的循环组件；/n所述循环组件包括依次连接的第一冷却单元、压缩单元、第一加热单元和透平单元；/n所述压缩单元包括至少两个压缩机和至少一个第二冷却单元，相邻的所述压缩机通过所述第二冷却单元连接，第一个所述压缩机与所述第一冷却单元连接，最后一个所述压缩机与所述第一加热单元连接，所述冷却单元用于冷却进入所述压缩机内的二氧化碳，以使进入各所述压缩机的二氧化碳具有相同的温度；/n所述透平单元与所述发电组件连接，所述透平单元还与所述第一冷却单元连接，以使所述第一加热单元加热后的二氧化碳经所述透平单元做功排至所述第一冷却单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，包括发电组件和与所述发电组件连接的循环组件；
所述循环组件包括依次连接的第一冷却单元、压缩单元、第一加热单元和透平单元；
所述压缩单元包括至少两个压缩机和至少一个第二冷却单元，相邻的所述压缩机通过所述第二冷却单元连接，第一个所述压缩机与所述第一冷却单元连接，最后一个所述压缩机与所述第一加热单元连接，所述冷却单元用于冷却进入所述压缩机内的二氧化碳，以使进入各所述压缩机的二氧化碳具有相同的温度；
所述透平单元与所述发电组件连接，所述透平单元还与所述第一冷却单元连接，以使所述第一加热单元加热后的二氧化碳经所述透平单元做功排至所述第一冷却单元。


2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，所述透平单元包括至少两个透平机和至少一个第二加热单元，相邻的所述透平机通过所述第二加热单元连接，第一个所述透平机与所述第一加热单元连接，最后一个所述透平机与所述第一冷却单元连接，所述第二加热单元用于加热进入所述透平机内的二氧化碳，以使进入各所述透平机的二氧化碳具有相同的温度。


3.根据权利要求1或2所述的超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，所述循环组件还包括第三冷却单元和与所述第三冷却单元连接的回热单元，所述第三冷却单元与最后一个所述压缩机连接，所述回热单元与所述第一加热单元连接。


4.根据权利要求3所述的超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，所述回热单元还连接在最后一个所述透平机与所述第一冷却单元之间。


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【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，陈健，张胜龙，张少锋，
申请(专利权)人：上海朝临动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31