超临界二氧化碳循环发电系统技术方案

本发明专利技术提供一种超临界二氧化碳循环发电系统，涉及超临界二氧化碳发电技术领域，包括依次连接形成循环回路的热源、压缩机组以及回热器，还包括回收压缩机、磁流体发电喷管以及自热分离容器，回收压缩机的吸气口适于吸取舱室内的二氧化碳混合气体，回收压缩机的排气口通过排气管路输送至磁流体发电喷管中，磁流体发电喷管设有适于喷射二氧化碳溶解液的喷头，磁流体发电喷管设有一级排气口和二级排气口以及出液口且外部形成有磁场，自热分离容器的顶部通过二氧化碳排出管路连接至压缩机组的循环回路，解决了应用二氧化碳工质的高速旋转机械因二氧化碳泄漏导致基于二氧化碳的工质装量浪费以及给舱室内的运行人员带来威胁的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
超临界二氧化碳循环发电系统


[0001]本专利技术涉及超临界二氧化碳发电
，尤其涉及一种超临界二氧化碳循环发电系统。

技术介绍

[0002]超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统具有系统紧凑、效率高、安全性好的优势，随着第四代核能技术的发展，受到越来越多的重视，非常适合应用于海洋浮动核电站等特殊领域的应用，在超临界二氧化碳循环系统中，压缩机和透平等旋转机械的密封是关键也是难点，主要的方式为迷宫式、刷式或干气密封，但动密封均存在一定的泄漏，除此以外还给运行人员带来窒息风险，对此，通常的设计是采用设置对外排风扇以将舱室内混合气体抽出，这样虽然规避了人员窒息风险，但一方面由于高温高压二氧化碳流出，降低了系统循环效率，另外一方面需要对系统进行二氧化碳的补充，补充的气源占空间，浪费气体资源。
[0003]可见，现有的应用二氧化碳工质的高速旋转机械因二氧化碳泄漏导致基于二氧化碳的工质装量浪费以及给舱室内的人员带来威胁的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种超临界二氧化碳循环发电系统，以解决应用二氧化碳工质的高速旋转机械因二氧化碳泄漏导致基于二氧化碳的工质装量浪费以及给舱室内的人员带来威胁的问题。
[0005]本专利技术提供的一种超临界二氧化碳循环发电系统，包括依次连接形成循环回路的热源、压缩机组以及回热器，具体地，还包括：
[0006]回收压缩机、磁流体发电喷管以及自热分离容器，所述回收压缩机与所述压缩机组连接，所述回收压缩机设有吸气口和排气口，所述吸气口适于吸取舱室内的二氧化碳混合气体，所述回收压缩机的排气口通过排气管路延伸至所述磁流体发电喷管中，所述磁流体发电喷管设有进液口和与所述进液口连接的喷头，所述喷头适于喷射二氧化碳溶解液，所述磁流体发电喷管外形成有磁场，所述磁流体发电喷管的顶部设有一级排气口，所述磁流体发电喷管的远离所述喷头的一侧设有二级排气口以及出液口，所述出液口通过出液管路连接至所述自热分离容器，所述自热分离容器的顶部通过二氧化碳排出管路连接至所述压缩机组的循环回路，所述自热分离容器通过排液管路连接至所述磁流体发电喷管的进液口。
[0007]具体地，所述自热分离容器中的二氧化碳溶解液为碳酸钠溶液。
[0008]进一步地，还包括冷却器，所述排液管路经过所述冷却器与所述磁流体发电喷管的进液口连接。
[0009]进一步地，所述冷却器设有第一换热管和第二换热管，所述排液管路与所述第一换热管连接，所述第二换热管连接至海水管路。
[0010]进一步地，所述压缩机组包括依次连接的透平、电机和主压缩机，所述热源通过第
一循环回路与所述透平和所述回热器连接，所述回热器通过第二循环回路与所述主压缩机连接，所述第二循环回路的至少部分管路穿设于所述自热分离容器；所述自热分离容器的顶部设有二氧化碳排出口，所述二氧化碳排出口通过所述二氧化碳排出管路连接至所述第二循环回路。
[0011]进一步地，在设有所述冷却器的情况下，所述第二循环回路经过所述冷却器并连接至所述二氧化碳排出管路。
[0012]进一步地，所述磁流体发电喷管外设有能够形成磁场的磁场发生装置，所述磁场发生装置与所述电机均连接至负载。
[0013]进一步的，沿流体流动方向上，所述磁流体发电喷管设有第一管段和第二管段，所述磁场发生装置设于所述第二管段外，所述喷头和所述排气管路位于所述磁流体发电喷管中的出口均位于所述第一管段内；
[0014]沿流体流动方向上，所述第一管段的管径由小变大后再由小变大。
[0015]进一步地，所述出液管路为向下弯折的弯管，所述弯管包括与所述第二管段连接的水平管以及与所述自热分离容器连接的竖直管，所述二级排气口设于所述水平管的顶部侧壁。
[0016]进一步地，所述排气管路位于所述磁流体发电喷管中的出口朝向所述喷头设置。
[0017]进一步地，所述回收压缩机与所述主压缩机同轴设置，并设于所述主压缩机远离所述电机的一侧。
[0018]本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统的有益效果为：
[0019](1)针对高速旋转机械的动密封一直存在泄漏二氧化碳的实际情况，通过回收压缩机的吸气口将舱室内混有泄漏的二氧化碳的混合气体吸入磁流体发电喷管，与磁流体发电喷管中喷射出的二氧化碳溶解液进行充分混合，二氧化碳溶于二氧化碳溶解液例如碳酸钠溶液中并形成混有氮气、氧气等不溶气体的气水两相混合物，气水两相混合物在高压气体的驱动和喷管效应的作用下向出液口流动，在流到磁场区域内时受洛伦茨力作用，速度降低，同时克服洛伦茨力作功产生电能，从而将回收压缩机用于吸取二氧化碳混合气体所消耗掉的能量回收。
[0020](2)流到磁场区域内并被洛伦茨力作用的气液混合物在减速后逐渐分离，部分不溶气体在洛伦茨力的作用下从位于磁流体发电喷管的顶部的一级排气口排出，实现一级气水分离，离开磁流体发电喷管后，气液两相分离，此时由于不溶气体本身不具有导电性，在磁流体发电喷管中不会减速，而溶解有二氧化碳的溶液速度降低，形成不同流速的两种流体，不溶气体从二级排气口流出，而溶解有二氧化碳的溶液通过出液管路进入自热分离容器中，溶解有二氧化碳的溶液在自热分离容器中受热使得二氧化碳气体析出并通过二氧化碳排出管路回收至压缩机组的循环回路，以实现二氧化碳气体在所述压缩机组的循环回路的循环利用，避免了现有的应用二氧化碳工质的高速旋转机械因二氧化碳泄漏导致二氧化碳的工质装量浪费，且避免了泄漏至舱室内的二氧化碳气体给运行人员安全带来威胁的问题。
[0021](3)在自热分离容器中析出二氧化碳气体后的二氧化碳溶解液通过排液管路再次进入所述磁流体发电喷管，并与进入磁流体发电喷管中的二氧化碳混合气体进行混合，实现了二氧化碳溶解液的循环利用，即使从自热分离容器进入排液管路的二氧化碳溶解液中
仍有部分二氧化碳未彻底析出，仍可通过多次循环的方式进行二氧化碳气体的回收，提高了泄漏的二氧化碳的回收率，无需额外补充二氧化碳至压缩机组中，而且安全性高。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍，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。
[0023]图1是本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统的结构示意图；
[0024]图2是本专利技术提供的超临界二氧化碳循环发电系统的磁流体发电喷管的结构示意图；
[0025]1、热源；11、第一循环回路；2、压缩机组；21、透平；22、电机；23、主压缩机；3、回热器；31、第二循环回路；4、回收压缩机；41、吸气口；42、排气口；5、磁流体发电喷管；51、进液口；52、一级排气口；53、二级排气口；54、出液口；55、出液管路；551、水平管；552、竖直管；56、磁场发生装置；57、第一管段；58、第二管段；6、自热分离容器；61、二氧化碳排出口；62、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳循环发电系统，包括依次连接形成循环回路的热源(1)、压缩机组(2)以及回热器(3)；其特征在于，还包括：回收压缩机(4)、磁流体发电喷管(5)以及自热分离容器(6)，所述回收压缩机(4)与所述压缩机组(2)连接，所述回收压缩机(4)设有吸气口(41)和排气口(42)，所述吸气口(41)适于吸取舱室内的二氧化碳混合气体，所述回收压缩机(4)的排气口(42)通过排气管路(7)延伸至所述磁流体发电喷管(5)中，所述磁流体发电喷管(5)设有进液口(51)和与所述进液口(51)连接的喷头，所述喷头适于喷射二氧化碳溶解液，所述磁流体发电喷管(5)外形成有磁场，所述磁流体发电喷管(5)的顶部设有一级排气口(52)，所述磁流体发电喷管(5)的远离所述喷头的一侧设有二级排气口(53)以及出液口(54)，所述出液口(54)通过出液管路(55)连接至所述自热分离容器(6)，所述自热分离容器(6)的顶部通过二氧化碳排出管路(62)连接至所述压缩机组(2)的循环回路，所述自热分离容器(6)通过排液管路(63)连接至所述磁流体发电喷管(5)的进液口(51)。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，还包括冷却器(8)，所述排液管路(63)经过所述冷却器(8)与所述磁流体发电喷管(5)的进液口(51)连接。3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，所述冷却器(8)设有第一换热管(81)和第二换热管(82)，所述排液管路(63)与所述第一换热管(81)连接，所述第二换热管(82)连接至海水管路(83)。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，所述压缩机组(2)包括依次连接的透平(21)、电机(22)和主压缩机(23)，所述热源(1)通过第一循环回路(11)与所述透平(21)和所述回热器(3)连接，所述回热器(3)通过第二循环回路(31)与所述主压缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴春辉，柯汉兵，宋苹，李勇，劳星胜，黄崇海，郭晓杰，李少丹，李邦明，宋飞飞，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：