一种太阳能超临界二氧化碳冷热电联产系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能超临界二氧化碳冷热电联产系统及其工作方法，太阳能聚光集热单元的介质输出端连接发电单元换热器的介质入口，发电单元换热器的介质出口与太阳能聚光集热单元的介质输入端连接；发电单元换热器的二氧化碳出口与二氧化碳透平的入口相连，二氧化碳透平的出口第一制冷单元换热器的热端入口相连，第一制冷单元换热器的热端出口与第一供热单元换热器的热端入口相连，第一供热单元换热器的热端出口与冷却器的入口相连，冷却器的出口与发电单元换热器的二氧化碳入口相连；第一制冷单元换热器的冷端与吸收式制冷单元的热源端连接；第一供热单元换热器的冷端连接有供热站的热源端。大大提高系统的综合能源利用效率。用效率。用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能超临界二氧化碳冷热电联产系统及其工作方法


[0001]本专利技术属于超临界二氧化碳发电领域，涉及一种太阳能超临界二氧化碳冷热电联产系统及其工作方法。

技术介绍

[0002]目前较常用的动力循环包括以水为工质的朗肯循环和以空气为工质的布雷顿循环。常规燃煤电厂主要是以水为工质的朗肯循环，目前最大的百万千瓦燃煤电站的蒸汽初参数已达到31MPa，620℃。燃气轮机主要是以空气为工质的布雷顿循环，目前先进航空发动机透平进口燃气温度已超过1700℃，先进重型燃气轮机透平进口温度已达1600℃。进一步提高工质初参数收到材料的限制，存在一定困难。
[0003]为了突破传统动力系统的瓶颈，一些新概念先进动力系统受到学术界和工业界越来越多的关注，以超临界二氧化碳为代表的超临界工质具有能量密度大，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。
[0004]但目前超临界二氧化碳做功发电后，仅仅单纯的冷却后重新循环做功，造成了能源的浪费。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种太阳能超临界二氧化碳冷热电联产系统及其工作方法，大大提高系统的综合能源利用效率，实现分布式供能与节能减排。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种太阳能超临界二氧化碳冷热电联产系统，包括太阳能聚光集热单元、超临界二氧化碳发电单元和吸收式制冷单元；
[0008]超临界二氧化碳发电单元包括发电单元换热器、二氧化碳透平、第一制冷单元换热器、第一供热单元换热器和冷却器；太阳能聚光集热单元的介质输出端连接发电单元换热器的介质入口，发电单元换热器的介质出口与太阳能聚光集热单元的介质输入端连接；发电单元换热器的二氧化碳出口与二氧化碳透平的入口相连，二氧化碳透平的出口第一制冷单元换热器的热端入口相连，第一制冷单元换热器的热端出口与第一供热单元换热器的热端入口相连，第一供热单元换热器的热端出口与冷却器的入口相连，冷却器的出口与发电单元换热器的二氧化碳入口相连；
[0009]第一制冷单元换热器的冷端与吸收式制冷单元的热源端连接；
[0010]第一供热单元换热器的冷端连接有供热站的热源端。
[0011]优选的，吸收式制冷单元包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、节流阀和循环泵；
[0012]发生器的浓溶液出口和吸收器浓溶液入口连接，发生器的稀溶液入口和吸收器的稀溶液出口连接，发生器的制冷剂出口和冷凝器的制冷剂入口连接，冷凝器的制冷剂出口和蒸发器的制冷剂入口连接，蒸发器的制冷剂出口和吸收器的制冷剂入口连接；第一制冷
单元换热器的冷端出口与发生器的热端入口连接，第一制冷单元换热器的冷端入口与发生器的热端出口连接，吸收器的中介水出口与冷凝器的中介水入口相连。
[0013]进一步，冷凝器的中介水出口与连接有余热回收换热器的中介水入口，余热回收换热器的中介水出口与吸收器的中介水入口相连，冷却器的出口与余热回收换热器的二氧化碳入口相连，余热回收换热器的二氧化碳出口与发电单元换热器的二氧化碳入口相连。
[0014]进一步，发生器的稀溶液入口和吸收器的稀溶液出口之间设置有循环泵；冷凝器的制冷剂出口和蒸发器的制冷剂入口之间设置有节流阀。
[0015]优选的，发电单元换热器的介质出口与太阳能聚光集热单元的介质输入端之间连接有第二制冷单元换热器的热端和第二供热单元换热器的热端；
[0016]第二制冷单元换热器的冷端出口与发生器的热端入口连接，第二制冷单元换热器的冷端入口与发生器的热端出口连接；第二供热单元换热器冷端连接有供热站的热源端。
[0017]优选的，冷却器的出口与水分离器的入口相连，水分离器的二氧化碳出口与二氧化碳增压装置的入口相连，二氧化碳增压装置的出口与发电单元换热器的二氧化碳入口连接。
[0018]优选的，二氧化碳透平的出口连接有回热器的热端入口，回热器的热端出口与第一制冷单元换热器的热端入口相连，冷却器的出口与回热器的冷端入口相连，回热器的冷端出口与发电单元换热器的二氧化碳入口相连。
[0019]优选的，太阳能聚光集热单元包括太阳能聚光镜场、吸热器和传热工质泵，太阳能聚光镜场的热源输出端与吸热器连接，吸热器的介质出口连接发电单元换热器的介质入口，发电单元换热器的介质出口连接传热工质泵输入端，传热工质泵输出端连接吸热器的介质入口。
[0020]一种基于上述任意一项所述太阳能超临界二氧化碳冷热电联产系统的工作方法，包括以下过程：
[0021]太阳能聚光集热单元输出的加热介质通过发电单元换热器后回到太阳能聚光集热单元中；发电单元换热器中的超临界二氧化碳工质被加热工质加热，然后进入二氧化碳透平做功发电后，依次进入第一制冷单元换热器和第一供热单元换热器，然后经过冷却器冷却后进入，回到发电单元换热器中；
[0022]第一制冷单元换热器作为吸收式制冷单元的驱动热源；第一供热单元换热器作为供热站的驱动热源。
[0023]优选的，利用第一制冷单元换热器作为驱动热源在发生器中加热从吸收器输送来的氨水稀溶液，并使氨水中的大部分低沸点制冷剂氨蒸发出来；制冷剂氨蒸汽进入冷凝器中，又被冷却水冷凝成制冷剂氨液进入蒸发器中，吸收被冷却系统中的热量而激化成蒸发压力下的制冷剂氨蒸气，蒸发器对外制冷；在发生器中经发生过程剩余的浓氨溶液进入吸收器中，与从蒸发器出来的低压制冷剂氨蒸气相混合，并吸收低压制冷剂氨蒸气并恢复到原来的浓度；在吸收器中恢复了浓度的氨溶液送入发生器中继续循环。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术通过太阳能聚光集热单元对发电单元换热器中的超临界二氧化碳加热，超临界二氧化碳在透平中做功发电后依次进入第一制冷单元换热器和第一供热单元换热器，然后经过冷却器冷却后进入，回到发电单元换热器中，第一制冷单元换热器作为吸收式制
冷单元的驱动热源，第一供热单元换热器作为供热站的驱动热源，形成冷热电联产的方式，大大提高系统的综合能源利用效率，实现分布式供能与节能减排。
[0026]进一步，冷凝器出口中介水进入余热回收换热器中，余热被用于预热超临界二氧化碳工质，提高能量利用效率。
[0027]进一步，发电单元回热器出口工质通过第二制冷单元换热器的热端和第二供热单元换热器分别作为吸收式制冷单元和供热站的驱动热源，实现热能梯级利用，提高能源利用效率。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的系统结构示意图。
[0029]其中：1
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太阳能聚光镜场；2
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吸热器；3
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传热工质泵；4
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发电单元换热器；5
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二氧化碳透平；6
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回热器；7
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第一制冷单元换热器；8
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第一供热单元换热器；9
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冷却器；10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能超临界二氧化碳冷热电联产系统，其特征在于，包括太阳能聚光集热单元、超临界二氧化碳发电单元和吸收式制冷单元；超临界二氧化碳发电单元包括发电单元换热器(4)、二氧化碳透平(5)、第一制冷单元换热器(7)、第一供热单元换热器(8)和冷却器(9)；太阳能聚光集热单元的介质输出端连接发电单元换热器(4)的介质入口，发电单元换热器(4)的介质出口与太阳能聚光集热单元的介质输入端连接；发电单元换热器(4)的二氧化碳出口与二氧化碳透平(5)的入口相连，二氧化碳透平(5)的出口第一制冷单元换热器(7)的热端入口相连，第一制冷单元换热器(7)的热端出口与第一供热单元换热器(8)的热端入口相连，第一供热单元换热器(8)的热端出口与冷却器(9)的入口相连，冷却器(9)的出口与发电单元换热器(4)的二氧化碳入口相连；第一制冷单元换热器(7)的冷端与吸收式制冷单元的热源端连接；第一供热单元换热器(8)的冷端连接有供热站的热源端。2.根据权利要求1所述的太阳能超临界二氧化碳冷热电联产系统，其特征在于，吸收式制冷单元包括发生器(14)、冷凝器(15)、蒸发器(16)、吸收器(17)、节流阀(18)和循环泵(19)；发生器(14)的浓溶液出口和吸收器(17)浓溶液入口连接，发生器(14)的稀溶液入口和吸收器(17)的稀溶液出口连接，发生器(14)的制冷剂出口和冷凝器(15)的制冷剂入口连接，冷凝器(15)的制冷剂出口和蒸发器(16)的制冷剂入口连接，蒸发器(16)的制冷剂出口和吸收器(17)的制冷剂入口连接；第一制冷单元换热器(7)的冷端出口与发生器(14)的热端入口连接，第一制冷单元换热器(7)的冷端入口与发生器(14)的热端出口连接，吸收器(17)的中介水出口与冷凝器(15)的中介水入口相连。3.根据权利要求2所述的太阳能超临界二氧化碳冷热电联产系统，其特征在于，冷凝器(15)的中介水出口与连接有余热回收换热器(11)的中介水入口，余热回收换热器(11)的中介水出口与吸收器(17)的中介水入口相连，冷却器(9)的出口与余热回收换热器(11)的二氧化碳入口相连，余热回收换热器(11)的二氧化碳出口与发电单元换热器(4)的二氧化碳入口相连。4.根据权利要求2所述的太阳能超临界二氧化碳冷热电联产系统，其特征在于，发生器(14)的稀溶液入口和吸收器(17)的稀溶液出口之间设置有循环泵(19)；冷凝器(15)的制冷剂出口和蒸发器(16)的制冷剂入口之间设置有节流阀(18)。5.根据权利要求1所述的太阳能超临界二氧化碳冷热电联产系统，其特征在于，发电单元换热器(4)的介质出口与太阳能聚光集热单元的介质输入端之间连接有第二制冷单元换热器(13)的热端和第二供热单元换热器(20)的热...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世明，彭烁，娄德志，周贤，刘新宇，钟迪，姚国鹏，黄永琪，安航，白烨，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：