[发明专利]一种基于超临界二氧化碳的发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及发电系统及方法技术领域，具体涉及一种基于超临界二氧化碳的发电系统。

背景技术

目前能源问题困扰世界各国，寻找高效环保的发电方法迫在眉睫。世界上目前现有的发电形式大致有这么几种：水力发电、火力发电、潮汐发电、原子能发电、风能发电和太阳能发电等。太阳能发电比较经济，但由于收集装置庞大、制作技术难度大等原因，不能形成较大规模来提供人们的日常生活需要。原子能发电也比较经济，但由于安全问题令人恐惧，也不能迅速普及。火力发电占据着全世界发电量的首要，由于它是利用化学能转变电能的一种装置，在这个转变过程中，大量的煤炭燃烧产生了大量的有害物质排入了大气，给人类生活的基本条件带来了灾难性威胁。现有的水力发电装置，虽属再生性能源利用，但是，要建造一个全套装置，需要拦河(江)筑坝、修建水库、搬迁移民、修建导流明渠、船闸等配套工程，工程费用高得令人吃惊，以至于有些经济贫困国家修建不起这种工程。另外，这种机组要求制作技术高、造价高、运行中高速叶轮磨损严重、维修费用高等原因，实际运行成本很高。更重要的是，这种水力发电装置是利用流水的落差(水体的势能)进行能量转换的，在一条江河上，不能修建太多的同样装置。风力发电产业发展前景非常广阔，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，但是其效率低，造价昂贵，技术有待改进，管理不够完善。因此寻求高效、低廉、无危害和环保的新型发电技术迫在眉睫。

超临界二氧化碳发电技术是当今国际上新型、高效的洁净煤发电技术之一。CO₂被公认为是最环保、最清洁的天然性工质流体。CO₂工质不同于传统的能源转换和空调系统中的所使用的含氟、含氯等工质，其地球温暖化指数和臭氧层破坏指数都远远低于目前常用的流体工质。由于目前环境污染、臭氧层破坏以及地球温暖化的日益严重化，欧洲等发达国家已经制定出了淘汰氟氯类在用流体的详细时间表，所以逐步淘汰氟氯工质、采用CO₂等天然性工质已成为大势所趋。同时由于CO₂特殊的物性等原因，将CO₂应用在太阳能转换中，可以提高能源转换的效率。同时由于超临界流体在某些情况下拥有超强的传热性能，所以该系列技术整体的效率较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发电效率高、无环境污染的基于超临界二氧化碳的发电系统。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于超临界二氧化碳的发电系统，包括压缩机、集热器、二氧化碳涡轮机、发电机和冷却装置；所述压缩机的出口与所述集热器的入口相连，所述集热器的出口与所述二氧化碳涡轮机的入口相连，所述二氧化碳涡轮机的输出端与所述发电机的输入端相连；所述二氧化碳涡轮机的出口与所述冷却装置的入口相连，所述冷却装置的出口与所述压缩机的入口相连，形成一个循环。

上述方案中，所述压缩机的出口与所述二氧化碳涡轮机的入口相连。

上述方案中，所述发电系统还包括再生热交换器，所述再生热交换器的第一入口与所述压缩机的出口相连，所述再生热交换器的第一出口与所述集热器的入口相连；所述再生热交换器的第二入口与所述二氧化碳涡轮机的出口相连，所述再生热交换器的第二出口与所述冷却装置的入口相连。

上述方案中，所述冷却装置为热交换器。

上述方案中，所述冷却装置为吸收式冷却器。

上述方案中，所述冷却装置为热交换器和吸收式冷却器，所述二氧化碳涡轮机的出口与所述压缩机的入口之间的管路上依次设有吸收式冷却器和热交换器，或者，依次设有热交换器和吸收式冷却器。

上述方案中，所述热交换器中的热交换介质为水。

上述方案中，所述发电系统采用二氧化碳作为流体工质。

上述方案中，所述二氧化碳在80～200大气压、35～600℃温度范围内，进行压缩、加热、膨胀、冷却的封闭循环。

上述方案中，所述集热器采用外部热源，所述外部热源为太阳能、工业废热以及燃料产生的热源。

与现有技术相比，本发明的技术方案产生的有益效果为：

本发明利用超临界二氧化碳在封闭的循环中从外部吸热进行热力循环，不但可以发电，还可以为用户提供空调制冷以及热水。本发明与传统的水蒸气发电相比，发电效率高10％～20％，且本发明系统精巧，结构紧凑，设备费低廉，无环境污染。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于超临界二氧化碳的发电系统的结构示意图；