[发明专利]一种二氧化碳朗肯循环动力系统及其操作方法

说明书

本发明公开了一种二氧化碳朗肯循环动力系统及其操作方法，包括：二氧化碳朗肯循环子系统和吸收式制冷循环子系统；所述二氧化碳朗肯循环子系统用于获取热量输出动力，并用于为所述吸收式制冷循环子系统提供热源；所述吸收式制冷循环子系统用于回收利用所述二氧化碳朗肯循环子系统乏气的余热，并用于为所述二氧化碳朗肯循环子系统提供冷源。本发明的二氧化碳朗肯循环动力系统，既可对膨胀机出口乏气的余热进行利用，又可在不使用特殊冷源以及不消耗额外能量的情况下将二氧化碳冷凝成液。

技术领域

本发明属于二氧化碳朗肯循环技术领域，特别涉及一种二氧化碳朗肯循环动力系统及其操作方法。

背景技术

随着工业化和现代化的进程，全球能源消耗总量十分庞大，节能减排成为了一个重要任务，发展基于新型环保工质的高效动力循环是实现节能减排目标的重要途径。二氧化碳具有来源广泛、密度大以及良好的环保、流动和换热性能等优点，以二氧化碳为工质的循环动力系统具有效率高、体积小等优势，在利用太阳能、地热、工业余热等热量提供动力和发电方面具有巨大的应用前景。

目前国际上研究较多的是二氧化碳布雷顿循环动力系统，这类循环难以克服的缺点是压缩机耗功较大。

二氧化碳朗肯循环动力系统是以液体泵替代压缩机增压，耗功大大减小，但是二氧化碳临界温度接近室温，室温较高时难以以常规室温冷却水或空气将乏气冷凝成液；传统的冷凝方式或特殊冷源(液化天然气、深海水等)，或消耗额外能量(利用电能实现压缩式制冷、热能实现吸收式制冷等)实现二氧化碳冷凝成液。特殊冷源在应用上具有局限性，消耗额外能量会降低系统独立性和效率。同时，这两种冷凝方式均没有回收利用膨胀机出口二氧化碳的余热，造成能源浪费。

综上，亟需一种新型的二氧化碳朗肯循环动力系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二氧化碳朗肯循环动力系统及其操作方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的二氧化碳朗肯循环动力系统，既可对膨胀机出口乏气的余热进行利用，又可在不使用特殊冷源以及不消耗额外能量的情况下将二氧化碳冷凝成液。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种二氧化碳朗肯循环动力系统，包括：二氧化碳朗肯循环子系统和吸收式制冷循环子系统；所述二氧化碳朗肯循环子系统用于获取热量输出动力，并用于为所述吸收式制冷循环子系统提供热源；所述吸收式制冷循环子系统用于回收利用所述二氧化碳朗肯循环子系统乏气的余热，并用于为所述二氧化碳朗肯循环子系统提供冷源。

本发明的进一步改进在于，所述二氧化碳朗肯循环子系统包括：加热器，用于通过外部热源对输入的二氧化碳进行加热；膨胀机，用于接入所述加热器加热后的二氧化碳，并输出动力；第一冷凝器，用于对膨胀机输出的乏气进行冷凝。

本发明的进一步改进在于，所述吸收式制冷循环子系统包括：吸收器、溶液换热器、发生器、第二冷凝器和蒸发器；所述吸收器用于将制冷剂溶解到吸收剂中形成溶液A；所述溶液A送入所述溶液换热器中进行第一次吸热；第一次吸热后的溶液A送入所述发生器，进行再次吸热使制冷剂析出，并形成溶液B；析出的制冷剂及溶液B送入所述溶液换热器中进行放热；放热后的溶液B送入所述吸收器中，用于作为下次循环的吸收剂；放热后的制冷剂送入所述第二冷凝器中进行冷凝；冷凝后的制冷剂送入所述蒸发器中，用于吸收二氧化碳的热量；与二氧化碳换热后的制冷剂送入所述吸收器中，用于溶解于吸收剂中，以实现下一次循环。