[发明专利]一种利用矿井回风瓦斯和煤泥低值热能的超临界CO2

权利要求书

1.一种利用矿井回风瓦斯和煤泥低值热能的超临界CO₂热电联产系统，其特征在于，包括：

混合燃烧炉(3)，实现煤泥和回风瓦斯在其中的混合燃烧，产生热能；所述混合燃烧炉(3)配备有煤泥给料机(1)和鼓风机(2)，实现煤泥和回风瓦斯的自动供给，其中，所述鼓风机(2)布置在矿井排风管道支路中；

SCO₂动力发电装置，吸收混合燃烧炉(3)产生的热能，并将其转化为机械能驱动发电机(6)输出电能，所述SCO₂动力发电装置包括SCO₂布雷顿循环装置(4)，其蒸汽管内的CO₂工质在混合燃烧炉(3)中加热加压，高压高温的CO₂工质在SCO₂布雷顿循环装置(4)中膨胀做功，将热能转化为机械能，并传递给发电机(6)，将机械能转化为电能输出；所述SCO₂布雷顿循环装置(4)排出的低压低温CO₂工质进入气体冷却器(5)中放热，并返回SCO₂布雷顿循环装置(4)，CO₂工质被驱动再次进入混合燃烧炉(3)，完成一次循环；

TCO₂热泵装置，利用SCO₂动力发电装置排出的低品位热能，产生高温热能；所述TCO₂热泵装置包括3号压缩机(7)，SCO₂动力发电装置通过气体冷却器(5)将余热传递给TCO₂热泵装置，TCO₂热泵装置中的CO₂工质流经气体冷却器(5)并吸热蒸发变为亚临界状态过热CO₂工质，亚临界状态过热CO₂工质在3号压缩机(7)中被压缩为超临界状态高温蒸气，超临界状态高温蒸气通过换热器(8)将高品位热能传递给煤炭烘干装置(10)，出换热器(8)的超临界状态低温CO₂工质流经电子膨胀阀(9)，状态变为亚临界状态的气液两相，然后再次返回气体冷却器(5)，完成一次循环；

煤炭烘干装置(10)，利用TCO₂热泵装置的高温热能，去除煤炭中的水分；

所述SCO₂动力发电装置采用再压缩布雷顿循环，CO₂工质一直处于超临界状态；

CO₂工质在混合燃烧炉(3)内吸收煤泥和回风瓦斯混合燃烧释放的热量达到高压高温状态，然后进入膨胀机(13)将热能转化为机械能，并带动发电机(6)产生电能，膨胀机(13)排出的低压低温CO₂蒸气依次经过高温回热器(15)和低温回热器(14)，并在两个回热器中再次被冷却，将热量传递给低温侧的CO₂工质，从而提高系统效率；冷却后的CO₂工质分为两路，其中第一路进入气体冷却器(5)，将余热传递给底循环即TCO₂热泵装置，然后经1号压缩机(11)驱动，流经低温回热器(14)和高温回热器(15)的低温侧返回混合燃烧炉3，另一路进入2号压缩机(12)，然后在高温回热器(15)的低温侧入口与第一路CO₂工质混合。

2.根据权利要求1所述利用矿井回风瓦斯和煤泥低值热能的超临界CO₂热电联产系统，其特征在于，所述气体冷却器(5)采用紧凑式印刷电路板换热器，所述换热器(8)为微通道换热器。