[发明专利]可储能超临界二氧化碳涡轮分流循环工业余热利用系统

说明书

可储能超临界二氧化碳涡轮分流循环工业余热利用系统，属于新能源技术领域。本发明包括工业余热热源、烟气换热器和循环回路，工业余热热源与烟气换热器的入口连接，烟气换热器的出口经过第一透平、高温回热器高温侧、低温回热器低温侧、冷却器后与压气机连通，压气机的出口与烟气换热器的入口连通，压气机的出口同时与低温回热器低温侧连通，低温回热器低温侧经过高温回热器低温侧和第二透平后与低温回热器高温侧入口连通，二氧化碳储罐的入口与压气机出口相连，二氧化碳储罐的出口与低温回热器低温侧入口相连，第一透平与第一发电机连接，第二透平与第二发电机连接。本发明发电效果显著。

技术领域

本发明涉及可储能超临界二氧化碳涡轮分流循环工业余热利用系统，属于新能源技术领域。

背景技术

余热是指能源利用系统或设备中未被有效利用的能源，据统计，各个行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17％～67％，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60％。而在当前电力产能过剩、用电量峰谷差异较大的背景下，目前的余热发电系统结构具有以下几处问题：

1.目前的余热发电系统结构过于庞大，使用时成本过高。

2.目前的余热发电系统结构不具备调峰能力，在用电高峰时，无法提供更多的发电量。

利用二氧化碳为储能的工作介质是解决上述问题的有效方法，二氧化碳是一种无毒、不易燃、密度高，超临界二氧化碳的密度接近液体，粘度接近气体，具有较好的流动性和传输特性，体积显著减小，因而相应的叶轮机械及换热设备体积小。因此，利用压缩超临界二氧化碳进行储能，可以显著缩小发电及储存系统的规模，降低成本，同时应用更加灵活，增加系统调峰能力。

综上所述，亟需一种可储能超临界二氧化碳涡轮分流循环工业余热利用系统来解决余热发电系统结构过于庞大、不具备调峰能力的问题。

发明内容

本发明解决了目前余热利用系统存在的缺陷问题。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

可储能超临界二氧化碳涡轮分流循环工业余热利用系统，包括工业余热热源、烟气换热器和循环回路，所述循环回路包括第一透平、高温回热器、低温回热器、冷却器、压气机、二氧化碳储罐、第二透平、第二发电机和第一发电机，工业余热热源与烟气换热器的入口连接，烟气换热器的出口经过第一透平、高温回热器高温侧、低温回热器低温侧、冷却器后与压气机连通，压气机的出口与烟气换热器的入口连通，压气机的出口同时与低温回热器低温侧连通，低温回热器低温侧经过高温回热器低温侧和第二透平后与低温回热器高温侧入口连通，二氧化碳储罐的入口与压气机出口相连，二氧化碳储罐的出口与低温回热器低温侧入口相连。第一透平与第一发电机连接，第二透平与第二发电机连接。

进一步的，所述工业余热热源是火电站锅炉、柴油机、燃气轮机、转炉和焦炉所产生的热源。

进一步的，所述烟气换热器设置在工业余热热源内。

进一步的，所述烟气换热器为耐高压的紧凑板式换热器。

本发明的有益效果：

1.本发明根据工业余热的特点，设计涡轮分流循环回路，能够较好地匹配各类工业余热的温度参数范围，较目前的余热锅炉蒸汽发电效率有显著的提高。

2.本发明的占地面积较小，和传统的余热锅炉蒸汽发电系统占地面积缩小效果明显。

3.本发明的成本较目前的余热利用系统成本低。

4.本发明可以直接利用透平拖动储能压缩机工作，省去了传统技术中用于带动压缩空气储能系统工作的电动机。