一种自冷却超临界CO2发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种自冷却超临界CO2发电系统，超临界CO2发电系统本体的出口经一级预冷器的二氧化碳侧入口相连通，一级预冷器的二氧化碳侧出口与二级预冷器的入口相连通，二级预冷器的出口与超临界CO2发电系统本体的入口相连通；一级预冷器的有机工质侧出口与有机工质膨胀机的入口相连通，有机工质膨胀机的出口与有机工质冷凝器的入口相连通，有机工质冷凝器的出口与有机工质压缩机的入口相连通，有机工质压缩机的出口与一级预冷器的有机工质侧入口相连通；有机工质膨胀机的输出轴与冷却风扇及有机工质压缩机的驱动轴相连接，冷却风扇正对二级预冷器及有机工质冷凝器，该系统能够节省冷却风扇的耗电，同时简便廉价。

【技术实现步骤摘要】
一种自冷却超临界CO2发电系统
本技术涉及一种超临界CO2发电系统，具体涉及一种自冷却超临界CO2发电系统。
技术介绍
在众多热力循环当中，超临界布雷顿循环是一种最有优势的循环形式。新型超临界工质(二氧化碳、氦气和氧化二氮等)具有能量密度大，传热效率高，系统简单等先天优势，可以大幅提高热功转换效率，减小设备体积，具有很高的经济性。尤其是当热端温度达到500℃以上后超临界二氧化碳布雷顿循环的优势会随着温度越来越明显，其热效率会逐渐拉开与传统蒸汽循环或其他工质循环的距离。超临界二氧化碳布雷顿循环与传统蒸汽朗肯循环不同，在其预冷器中的温降较大，从80℃左右降低至32℃左右，事实上这部分低温热量可以被利用，同时二氧化碳预冷器还需要冷却塔风扇消耗电能进行散热。如果可以将预冷器的这部分低温热量利用产生动力，带动冷却风扇可以省去冷却塔风扇消耗电，降低厂用电，提供实际发电效率。传统的低温热源发电装置早有开发，例如有机循环发电系统，但这些系统都是独立运行的有机循环发电系统，有机循环中压缩机或者泵以及风扇需要单独的电机带动，有机工质膨胀机产生的动能则用于发电。这样系统中需要配备发电机和电动机等设备，增加费用。若能够有一种系统及装置，即简便廉价，又可以节省冷却风扇耗电，对于超临界二氧化碳发电系统发电效率会有实质性的提高。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种自冷却超临界CO2发电系统，该系统能够节省冷却风扇的耗电，同时简便廉价。为达到上述目的，本技术所述的自冷却超临界CO2发电系统包括超临界CO2发电系统本体、一级预冷器、二级预冷器、有机工质膨胀机、有机工质压缩机、冷却风扇及有机工质冷凝器；超临界CO2发电系统本体的出口经一级预冷器的二氧化碳侧入口相连通，一级预冷器的二氧化碳侧出口与二级预冷器的入口相连通，二级预冷器的出口与超临界CO2发电系统本体的入口相连通；一级预冷器的有机工质侧出口与有机工质膨胀机的入口相连通，有机工质膨胀机的出口与有机工质冷凝器的入口相连通，有机工质冷凝器的出口与有机工质压缩机的入口相连通，有机工质压缩机的出口与一级预冷器的有机工质侧入口相连通；有机工质膨胀机的输出轴与冷却风扇及有机工质压缩机的驱动轴相连接，冷却风扇正对二级预冷器及有机工质冷凝器。超临界CO2发电系统本体包括热源、二氧化碳透平、二氧化碳高温回热器、二氧化碳低温回热器、二氧化碳再压缩机及二氧化碳主压缩机；热源的出口与二氧化碳透平的进口相连通，二氧化碳透平的出口与二氧化碳高温回热器的热侧进口相连通，二氧化碳高温回热器的热侧出口与二氧化碳低温回热器的热侧进口相连通，二氧化碳低温回热器的热侧出口分为两路，一路与二氧化碳再压缩机的入口相连通，另一路与一级预冷器的二氧化碳侧入口相连通，二级预冷器的出口与二氧化碳主压缩机的入口相连通，二氧化碳主压缩机出口与二氧化碳低温回热器的冷侧入口相连通，二氧化碳低温回热器的冷侧出口与二氧化碳再压缩机的出口通过管道并管后与二氧化碳高温回热器的冷侧入口连通，二氧化碳高温回热器的冷侧出口与热源的入口相连通。有机工质膨胀机采用容积式膨胀机。本技术具有以下有益效果：本技术所述的自冷却超临界CO2发电系统在具体操作时，有机工质在一级预冷器中吸收二氧化碳释放的热量，并以此带动膨胀机工作，膨胀机带动冷却风扇及有机工质膨胀机转动，通过冷却风扇冷却二级预冷器及有机工质冷凝器，同时膨胀机做功不用来发电，无需配备发电机，而是直接带动冷却风扇运行，系统简化，减少发电机投资，节省冷却风扇的耗电。同时有机工质膨胀机与有机工质压缩机直连，在实际操作时，可以在一个整体壳体内布置，减少外泄的可能性，也简化了系统。附图说明图1为本技术的结构示意图。其中，1-1为热源、1-2为二氧化碳透平、1-3为二氧化碳高温回热器、1-4为二氧化碳低温回热器、1-5为二氧化碳再压缩机、1-6为一级预冷器、1-7为二级预冷器、1-8为二氧化碳主压缩机、2-1为有机工质膨胀机、2-2为有机工质压缩机、2-3为冷却风扇、2-4为有机工质冷凝器。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细描述：参考图1，本技术所述的自冷却超临界CO2发电系统包括超临界CO2发电系统本体、一级预冷器1-6、二级预冷器1-7、有机工质膨胀机2-1、有机工质压缩机2-2、冷却风扇2-3及有机工质冷凝器2-4；超临界CO2发电系统本体的出口经一级预冷器1-6的二氧化碳侧入口相连通，一级预冷器1-6的二氧化碳侧出口与二级预冷器1-7的入口相连通，二级预冷器1-7的出口与超临界CO2发电系统本体的入口相连通；一级预冷器1-6的有机工质侧出口与有机工质膨胀机2-1的入口相连通，有机工质膨胀机2-1的出口与有机工质冷凝器2-4的入口相连通，有机工质冷凝器2-4的出口与有机工质压缩机2-2的入口相连通，有机工质压缩机2-2的出口与一级预冷器1-6的有机工质侧入口相连通；有机工质膨胀机2-1的输出轴与冷却风扇2-3及有机工质压缩机2-2的驱动轴相连接，冷却风扇2-3正对二级预冷器1-7及有机工质冷凝器2-4。超临界CO2发电系统本体包括热源1-1、二氧化碳透平1-2、二氧化碳高温回热器1-3、二氧化碳低温回热器1-4、二氧化碳再压缩机1-5及二氧化碳主压缩机1-8；热源1-1的出口与二氧化碳透平1-2的进口相连通，二氧化碳透平1-2的出口与二氧化碳高温回热器1-3的热侧进口相连通，二氧化碳高温回热器1-3的热侧出口与二氧化碳低温回热器1-4的热侧进口相连通，二氧化碳低温回热器1-4的热侧出口分为两路，一路与二氧化碳再压缩机1-5的入口相连通，另一路与一级预冷器1-6的二氧化碳侧入口相连通，二级预冷器1-7的出口与二氧化碳主压缩机1-8的入口相连通，二氧化碳主压缩机1-8出口与二氧化碳低温回热器1-4的冷侧入口相连通，二氧化碳低温回热器1-4的冷侧出口与二氧化碳再压缩机1-5的出口通过管道并管后与二氧化碳高温回热器1-3的冷侧入口连通，二氧化碳高温回热器1-3的冷侧出口与热源1-1的入口相连通。本技术的具体操作过程为：超临界CO2发电系统本体输出的二氧化碳工质进入一级预冷器1-6中冷却，再进入二级预冷器1-7中进一步冷却，然后进入到超临界CO2发电系统本体中；有机工质在一级预冷器1-6中吸收二氧化碳释放的热量，然后进入有机工质膨胀机2-1中膨胀做功，做功后的有机工质进入有机工质冷凝器2-4中放热，然后再进入有机工质压缩机2-2中被压缩，压缩后的有机工质进入一级预冷器1-6中吸收热量，完成整个循环；有机工质膨胀机2-1带动有机工质压缩机2-2运动，同时带动冷却风扇2-3转动，通过冷却风扇2-3冷却二级预冷器1-7及有机工质冷凝器2-4。有机工质膨胀机2-1采用容积式膨胀机，当热二氧化碳进入一级预冷器1-6中加热有机工质后，则逐步自行启动并带动有机工质压缩机2-2及冷却风扇2-3运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自冷却超临界CO2发电系统，其特征在于，包括超临界CO2发电系统本体、一级预冷器(1-6)、二级预冷器(1-7)、有机工质膨胀机(2-1)、有机工质压缩机(2-2)、冷却风扇(2-3)及有机工质冷凝器(2-4)；/n超临界CO2发电系统本体的出口经一级预冷器(1-6)的二氧化碳侧入口相连通，一级预冷器(1-6)的二氧化碳侧出口与二级预冷器(1-7)的入口相连通，二级预冷器(1-7)的出口与超临界CO2发电系统本体的入口相连通；/n一级预冷器(1-6)的有机工质侧出口与有机工质膨胀机(2-1)的入口相连通，有机工质膨胀机(2-1)的出口与有机工质冷凝器(2-4)的入口相连通，有机工质冷凝器(2-4)的出口与有机工质压缩机(2-2)的入口相连通，有机工质压缩机(2-2)的出口与一级预冷器(1-6)的有机工质侧入口相连通；有机工质膨胀机(2-1)的输出轴与冷却风扇(2-3)及有机工质压缩机(2-2)的驱动轴相连接，冷却风扇(2-3)正对二级预冷器(1-7)及有机工质冷凝器(2-4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种自冷却超临界CO2发电系统，其特征在于，包括超临界CO2发电系统本体、一级预冷器(1-6)、二级预冷器(1-7)、有机工质膨胀机(2-1)、有机工质压缩机(2-2)、冷却风扇(2-3)及有机工质冷凝器(2-4)；
超临界CO2发电系统本体的出口经一级预冷器(1-6)的二氧化碳侧入口相连通，一级预冷器(1-6)的二氧化碳侧出口与二级预冷器(1-7)的入口相连通，二级预冷器(1-7)的出口与超临界CO2发电系统本体的入口相连通；
一级预冷器(1-6)的有机工质侧出口与有机工质膨胀机(2-1)的入口相连通，有机工质膨胀机(2-1)的出口与有机工质冷凝器(2-4)的入口相连通，有机工质冷凝器(2-4)的出口与有机工质压缩机(2-2)的入口相连通，有机工质压缩机(2-2)的出口与一级预冷器(1-6)的有机工质侧入口相连通；有机工质膨胀机(2-1)的输出轴与冷却风扇(2-3)及有机工质压缩机(2-2)的驱动轴相连接，冷却风扇(2-3)正对二级预冷器(1-7)及有机工质冷凝器(2-4)。


2.根据权利要求1所述的自冷却超临界CO2发电系统，其特征在于，超临界CO2发电系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：高炜，李红智，张纯，姚明宇，乔永强，杨玉，韩万龙，张磊，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61