一种耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统及方法，属于新型发电领域。本发明专利技术提供一种耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统及方法，该系统从回热器热侧分流了一部分工质进入温差发电装置，减小了回热器热侧工质流量，降低了回热量，从而降低了回热器冷侧工质出口温度，即热源进口工质温度降低，有利于热源设备安全运行、降低热源设备成本和系统小型化。另一方面，分流进入温差发电装置的工质，温度较高，与环境温度下的冷却介质形成较大温差，通过采用高效温差热电转化装置，实现高效发电，从而保证整个系统具有较高的发电效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统及方法


[0001]本专利技术属于新型发电领域，尤其是一种耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统及方法。

技术介绍

[0002]超临界CO2动力循环系统具有效率高、系统紧凑、灵活性高以及成本低等优势，在燃煤发电、光热发电、核电以及余热发电等领域具有广阔的应用前景。由卡诺定理可知，该循环热效率高是因为平均吸热温度较高。传统蒸汽朗肯循环燃煤机组锅炉入口水工质温度约280℃左右，而采用超临界CO2动力循环的燃煤机组锅炉入口CO2工质温度高达490℃。在将水工质和CO2工质加热到相同温度的情况下，CO2工质的平均吸热温度更高，所以超临界CO2动力循环效率更高。但是，热源锅炉进口CO2工质温度较高，导致工质对锅炉内部受热面尤其是辐射受热面的冷却效果变差，可能引起壁面超温，影响锅炉安全运行，因此受热面需要选用耐热温度更高金属材质；同时换热温差变小，换热面积增大，两方面的原因均可能导致锅炉成本大幅增加。上述问题基本上在光热、核电以及余热发电等领域也同样存在。所以，如何在保证超临界CO2动力循环效率的基础上，降低热源加热器进口工质温度，从而保障热源设备安全运行、降低热源设备成本、减小设备体积，成了一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统及方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统，包括压缩机、回热器、热源加热器、透平、预冷器和大温差发电装置；
[0006]压缩机出口与回热器冷侧进口相连，回热器冷侧出口连接有热源加热器进口，热源加热器出口与透平进口相连，透平出口同时与回热器热侧进口、大温差发电装置热侧进口相连，回热器热侧出口、大温差发电装置热侧出口同时与预冷器进口相连，预冷器出口与压缩机进口相连通；
[0007]大温差发电装置冷侧入口连接有冷却水管。
[0008]进一步的，包括以下操作：
[0009]超临界CO2工质经压缩机升压后，依次在回热器和热源加热器中吸热，之后进入透平膨胀做功；
[0010]透平出口的CO
2)
工质携带大量热量，出口CO
2)
工质分为两路，一路CO
2)
工质进入回热器热侧，加热由压缩机出口进入回热器的冷侧工质，回热器热侧内的工质在回热器中放热后，进入预冷器内进行冷却；另一路工质进入大温差发电装置热侧，大温差发电装置冷侧通入冷却水，从而在大温差发电装置冷热侧形成大温差，基于塞贝克效应将热能直接转化成电能，大温差发电装置热侧出口工质进入预冷器内进行冷却。
[0011]进一步的，还包括以下操作：
[0012]在预冷器内冷却后的工质回流至压缩机内，从而完成闭式循环。
[0013]一种耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统，包括压缩机、回热器、热源加热器、透平、预冷器、大温差发电装置和低温温差发电装置；
[0014]压缩机出口与回热器冷侧进口相连，回热器冷侧出口连接有热源加热器进口，热源加热器出口与透平进口相连，透平出口同时与回热器热侧进口、大温差发电装置热侧进口相连，回热器热侧出口、大温差发电装置热侧出口相连通后同时与预冷器进口、小温差发电装置热侧进口相连，预冷器出口、小温差发电装置热侧出口与压缩机进口相连通；
[0015]大温差发电装置及小温差发电装置冷侧入口分别连接有冷却水管。
[0016]进一步的，包括以下操作：
[0017]超临界CO2工质经压缩机升压后，依次在回热器和热源加热器中吸热，之后进入透平膨胀做功；
[0018]透平出口的CO2工质携带大量热量，出口CO2工质分为两路，一路CO
2)
工质进入回热器热侧，加热由压缩机出口进入回热器的冷侧工质，回热器热侧内的工质在回热器中放热后，进入预冷器内进行冷却；另一路工质进入大温差发电装置热侧，大温差发电装置冷侧通入冷却水，从而在大温差发电装置冷热侧形成大温差，基于塞贝克效应将热能直接转化成电能，大温差发电装置热侧出口工质进入预冷器内进行冷却。
[0019]进一步的，还包括以下操作：
[0020]在预冷器内冷却后的工质回流至压缩机内，从而完成闭式循环。
[0021]进一步的，还包括以下操作：
[0022]预冷器内的工质冷却后，一部分进入小温差发电装置热侧进口，小温差发电装置冷侧进口通入冷却水，从而在小温差发电装置冷热侧形成温差，基于塞贝克效应将热能直接转化成电能，换热后的工质由小温差发电装置热侧出口回到压缩机进口。
[0023]进一步的，还包括以下操作：
[0024]大温差发电装置热侧出口一部分进入小温差发电装置热侧进口，小温差发电装置冷侧进口通入冷却水，从而在小温差发电装置冷热侧形成温差，基于塞贝克效应将热能直接转化成电能，换热后的工质由小温差发电装置热侧出口回到压缩机进口。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]本专利技术提供一种耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统及方法，该系统从回热器热侧分流了一部分工质进入温差发电装置，减小了回热器热侧工质流量，降低了回热量，从而降低了回热器冷侧工质出口温度，即热源进口工质温度降低，有利于热源设备安全运行、降低热源设备成本和系统小型化。另一方面，分流进入温差发电装置的工质，温度较高，与环境温度下的冷却介质形成较大温差，通过采用高效温差热电转化装置，实现高效发电，从而保证整个系统具有较高的发电效率。
附图说明
[0027]图1为实施例1提供的耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统的结构示意图；
[0028]图2为实施例2提供的耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统的结构示意图。
[0029]其中，1
‑
压缩机；2
‑
回热器；3
‑
热源加热器；4
‑
透平；5
‑
预冷器；6
‑
大温差发电装置；
7
‑
小温差发电装置。
具体实施方式
[0030]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0031]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统，其特征在于，包括压缩机(1)、回热器(2)、热源加热器(3)、透平(4)、预冷器(5)和大温差发电装置(6)；压缩机(1)出口与回热器(2)冷侧进口相连，回热器(2)冷侧出口连接有热源加热器(3)进口，热源加热器(3)出口与透平(4)进口相连，透平(4)出口同时与回热器(2)热侧进口、大温差发电装置(6)热侧进口相连，回热器(2)热侧出口、大温差发电装置(6)热侧出口同时与预冷器(5)进口相连，预冷器(5)出口与压缩机(1)进口相连通；大温差发电装置(6)冷侧入口连接有冷却水管。2.根据权利要求1所述的耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统的发电方法，其特征在于，包括以下操作：超临界CO2工质经压缩机(1)升压后，依次在回热器(2)和热源加热器(3)中吸热，之后进入透平(4)膨胀做功；透平(4)出口的CO2工质携带大量热量，出口CO2工质分为两路，一路CO2工质进入回热器(2)热侧，加热由压缩机(1)出口进入回热器(2)的冷侧工质，回热器(2)热侧内的工质在回热器(2)中放热后，进入预冷器(5)内进行冷却；另一路工质进入大温差发电装置(6)热侧，大温差发电装置(6)冷侧通入冷却水，从而在大温差发电装置(6)冷热侧形成大温差，基于塞贝克效应将热能直接转化成电能，大温差发电装置(6)热侧出口工质进入预冷器(5)内进行冷却。3.根据权利要求2所述的耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统的发电方法，其特征在于，还包括以下操作：在预冷器(5)内冷却后的工质回流至压缩机(1)内，从而完成闭式循环。4.一种耦合温差发电的超临界CO2循环发电系统，其特征在于，包括压缩机(1)、回热器(2)、热源加热器(3)、透平(4)、预冷器(5)、大温差发电装置(6)和小温温差发电装置(7)；压缩机(1)出口与回热器(2)冷侧进口相连，回热器(2)冷侧出口连接有热源加热器(3)进口，热源加热器(3)出口与透平(4)进口相连，透平(4)出口同时与回热器(2)热侧进口、大温差发电装置(6)热侧进口相连，回热器(2)热侧出口、大温差发电装置(6)热侧出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭伟，杨玉，乔永强，张天宇，白文刚，李红智，顾正萌，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：