[发明专利]一种超临界二氧化碳与液态金属联合循环系统

说明书

本发明提供了一种超临界二氧化碳与液态金属联合循环系统，包括液态金属循环回路和超临界二氧化碳循环回路；第一液态金属泵、热源、高压金属蒸气透平、低压金属蒸气透平、第一发电机、第一金属冷凝器金属侧、第二金属冷凝器金属侧、第二液态金属泵构成液态金属循环回路。sCOsubgt;2/subgt;主压缩机、sCOsubgt;2/subgt;分压缩机、低温sCOsubgt;2/subgt;回热器、高温sCOsubgt;2/subgt;回热器、第一金属冷凝器二氧化碳侧、第二金属冷凝器二氧化碳侧、sCOsubgt;2/subgt;透平、第二发电机，预冷器，构成超临界二氧化碳循环回路。氦气循环为顶循环，超临界二氧化碳循环为底循环，联合循环的热效率比单独的顶循环或底循环高。且液态金属循环压力低，设备制造难度小，材料成本低，易于推广使用。

技术领域

本发明涉及热能动力循环技术领域，具体涉及一种超临界二氧化碳与液态金属联合循环系统。

背景技术

二氧化碳的临界点为31℃/7.4MPa，在温度和压力超过临界点时的状态为超临界态。近年来，以超临界二氧化碳为工质的动力循环系统成为研究热点，引起国内外学者的广泛兴趣。由于二氧化碳化学性质稳定、密度高、无毒性、低成本，循环系统简单，结构紧凑，效率较高，超临界二氧化碳动力循环被认为在化石能源发电、核能发电、聚光型太阳能热发电、余热发电、地热发电等领域具有良好的应用前景。

简单的带回热的超临界二氧化碳动力循环发电系统主要由压缩机、透平、发电机、热交换器、回热器、预冷器等组成。低温低压工质首先进入压缩机压缩至高压，经回热器吸收透平排出工质的热量，再经热交换器从热源吸收热量达到最高温度，然后进入透平做功推动发电机工作，透平排出的工质经回热器释放部分热量，最后经预热器冷却后进入下一个循环过程。对此简单循环结构进行改进和优化，可以提高循环的热效率，目前被广泛采用的方法是分流再压缩。

分流再压缩循环比简单循环增加一台压缩机，并且回热器分为高温回热器和低温回热器。与简单循环不同之处在于，再压缩循环的工质在进入预冷器前分流成两路，一路工质进入预冷器，再经主压缩机和低温回热器，然后与进入分压缩机的另一路工质汇合进入高温回热器。分流再压缩可以显著提高简单循环的热效率，其本质相当于两个超临界二氧化碳的联合循环，顶循环即为进入分压缩机的一路循环，底循环即为进入主压缩机的一路循环。

然而，在此基础上，如何进一步提高超临界二氧化碳循环的热效率，是本领域技术人员致力于解决的难题，其中，在现有循环基础上增加顶循环是提高循环热效率的途径，一种可能的循环是液态金属循环，这种循环曾用作蒸汽朗肯顶循环。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何进一步提高超临界二氧化碳循环的热效率。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种超临界二氧化碳与液态金属联合循环系统，其特征在于：包括液态金属循环回路和超临界二氧化碳循环回路；

液态金属循环回路包括第一液态金属泵，第一液态金属泵出口连接热源进口，热源出口连接高压金属蒸气透平进口；高压金属蒸气透平出口分为两路，分别连接低压金属蒸气透平进口和第一金属冷凝器金属侧进口；低压金属蒸气透平出口连接第二金属冷凝器金属侧进口，第二金属冷凝器金属侧出口连接第二液态金属泵进口，第二液态金属泵出口与第一金属冷凝器金属侧出口汇合并连接第一液态金属泵进口；