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一种超临界二氧化碳发电系统

2021-02-10 15:30:46

一种超临界二氧化碳发电系统

  技术领域

  本实用新型涉及能源动力技术领域,尤其涉及一种超临界二氧化碳发电系统。

  背景技术

  随着全球经济的快速发展,电力需求日益增大,化石能源消耗持续增加,能源短缺和环境污染已成为当今社会亟待解决的两大问题。因此,发展高效、清洁、经济的发电技术成为电力行业追求的核心目标,而寻求先进的动力循环是实现这一目标的主要方向。超临界二氧化碳布雷顿循环是一种可实现高效热电转换的动力循环,它以超临界二氧化碳为工质,具有系统简单、结构紧凑、环境友好、热效率高、经济性好等特点。典型超临界二氧化碳布雷顿循环系统,主要包括压缩机、加热器、透平、冷却器、回热器等设备。而对于超临界二氧化碳循环的非设计工况控制方法主要通过旁路绕流调节、稳压罐调节等方式实现,其系统组成复杂,灵活性低,安全性较差,仅适用于小型的实验台装置,难以适用于大型的机组。

  实用新型内容

  针对上述现有技术的不足,本专利申请所要解决的技术问题是:如何提供一种能够快速调节,增加系统稳定性,安全高效运行,精确可靠的超临界二氧化碳发电系统。

  为了实现上述目的,本实用新型采用了如下技术方案:

  一种超临界二氧化碳发电系统,包括超临界二氧化碳循环系统和压力控制系统;所述超临界二氧化碳循环系统包括压缩机、回热器、加热器、透平和冷却器,所述压缩机的出口连接回热器的低温侧进口,所述回热器的低温侧出口连接加热器的进口,所述加热器的出口连接透平的进口,所述透平的出口连接回热器的高温侧进口,所述回热器的高温侧出口连接冷却器的进口,所述冷却器的出口连接压缩机的进口;所述压力控制系统包括储罐、第一阀门、第二阀门、发电机和传感器,所述第一阀门与压缩机的出口和储罐通过第一管道连接,所述第二阀门与冷却器的高温侧出口和储罐通过第二管道连接,所述发电机通过传感器与第一阀门和第二阀门信号连接。

  其中,所述储罐的压力小于压缩机的出口的压力,大于回热器的低温侧出口的压力。

  其中,所述第一阀门和第二阀门均为单向阀。

  其中,所述传感器为功率传感器。

  其中,所述压缩机的出口压力为10—30mpa,所述回热器的低温侧出口压力为7—9mpa。

  本实用新型公开的发电系统主要包括超临界二氧化碳循环系统和压力控制系统。超临界二氧化碳循环系统主要由压缩机、回热器、透平、冷却器和加热器构成,低温低压的气体经压缩机升压,再经回热器高温侧流体预热后进入加热器,吸收热量后直接进入透平做功,做功后的乏气经回热器低温侧流体冷却后,再由冷却器冷却至所需的压缩机入口温度,进入压缩机形成闭式循环。压力控制系统主要有储罐、第一阀门、第二阀门、发电机和传感器组成,储罐的压力介于系统最高压力和最低压力之间,简化工质储存系统,其优点主要是通过超临界二氧化碳系统自身的压力来调节系统内工质流量的大小。

  当输出功率降低时,利用压缩机出口处的高压将工质通过第一阀门排入储罐从而降低系统的工质流量,减小功率输出。当输出功率升高时,利用回热器出口处的低压通过第二阀门将工质从储罐注入系统,从而增加系统的工质流量,增大功率输出。尤其在系统输出功率降低时,及时将系统工质抽出,可以大大的减小加热器的能耗,节约了能源,仍然使系统保持高效率运行。

  综上,本超临界二氧化碳发电系统,保障系统安全高效运行,使系统的控制更加精确可靠,当系统功率发生改变时能够进行快速调节是系统稳定运行,简化了系统组成,节约了设备成本,并保持了系统的高效率。

  附图说明

  图1为本实用新型公开的一种超临界二氧化碳发电系统的结构示意图。

  具体实施方式

  下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。

  参照图1,一种超临界二氧化碳发电系统,包括超临界二氧化碳循环系统和压力控制系统;所述超临界二氧化碳循环系统包括压缩机1、回热器2、加热器3、透平4和冷却器5,所述压缩机1的出口连接回热器2的低温侧进口,所述回热器2的低温侧出口连接加热器3的进口,所述加热器3的出口连接透平4的进口,所述透平4的出口连接回热器2的高温侧进口,所述回热器2的高温侧出口连接冷却器5的进口,所述冷却器5的出口连接压缩机1的进口;所述压力控制系统包括储罐8、第一阀门7、第二阀门9、发电机6和传感器10,所述第一阀门7与压缩机1的出口和储罐8通过第一管道连接,所述第二阀门9与冷却器5的低温侧出口和储罐8通过第二管道连接,所述发电机6通过传感器10与第一阀门7和第二阀门9信号连接;所述储罐8的压力小于压缩机1的出口的压力,大于回热器2的低温侧出口的压力;所述第一阀门7和第二阀门9均为单向阀;所述传感器10为功率传感器;所述压缩机1的出口压力为10—30mpa,所述回热器2的低温侧出口压力为7—9mpa。

  本实用新型公开的发电系统主要包括超临界二氧化碳循环系统和压力控制系统。超临界二氧化碳循环系统主要由压缩机、回热器、透平、冷却器和加热器构成,低温低压的气体经压缩机升压,再经回热器高温侧流体预热后进入加热器,吸收热量后直接进入透平做功,做功后的乏气经回热器低温侧流体冷却后,再由冷却器冷却至所需的压缩机入口温度,进入压缩机形成闭式循环。压力控制系统主要有储罐、第一阀门、第二阀门、发电机和传感器组成,储罐的压力介于系统最高压力和最低压力之间,简化工质储存系统,其优点主要是通过超临界二氧化碳系统自身的压力来调节系统内工质流量的大小。当输出功率降低时,利用压缩机出口处的高压将工质排入储罐从而降低系统的工质流量,减小功率输出。当输出功率升高时,利用回热器出口处的低压将工质从储罐注入系统,从而增加系统的工质流量,增大功率输出。尤其在系统输出功率降低时,及时将系统工质抽出,可以大大的减小加热器的能耗,节约了能源,仍然使系统保持高效率运行。

  功率传感器是一种能将被测有功功率和无功功率转换成直流输出的仪器,其转换成的直流电流或电压为线性比例输出,并能反映出被测功率在线路中的传输方向。它们适用于各种单、三相(平衡或不平衡)线路,配以适当的指示仪表或装置,可广泛地应用发电厂和输变电系统及其它对功率测量要求较高的场所。功率传感器也称功率计探头,它把高频电信号通过能量转换为可以直接检测的电信号,通过电信号与第一阀门和第二阀门通讯连接,控制第一阀门和第二阀门的开度。第一阀门和第二阀门为单向阀,安全可靠。

  以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

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