[发明专利]一种带分流节流冷却的超临界布雷顿循环发电系统及方法

说明书

本发明公开了一种带分流节流冷却的超临界布雷顿循环发电系统及方法，该系统包括依次连通的热源、超临界布雷顿循环系统、冷却塔和CO2压缩机中间级分流节流制冷系统；本发明通过制冷系统有效的控制了进入CO2压缩机的工质温度，使得超临界布雷顿循环发电系统的冷端温度在夏季高温时也可以冷却到较低，保持系统稳定可靠运行。并且最大限度的利用了系统中现有设备，节约了成本。

技术领域

本发明涉及发电系统技术领域，特别涉及一种带分流节流冷却的超临界布雷顿循环发电系统及方法。

背景技术

在能源匮乏及环境危机的大背景下，提高能源利用率日益受到人们的重视。目前在众多热力循环当中，超临界布雷顿循环是一种最有优势的循环形式。新型超临界工质(二氧化碳、氦气和氧化二氮等)具有能量密度大，传热效率高，系统简单等先天优势，可以大幅提高热功转换效率，减小设备体积，具有很高的经济性。

但这类循环也存在一个明显的技术难点，即冷却问题。超临界循环，尤其是像二氧化碳这样的超临界循环，其临界温度接近环境温度(31℃)，当冷端温度较低时其压缩功耗较小，热效率很高。但是它对冷端温度十分敏感，稍稍超过设计冷端温度后其热效率将大幅下降。因此，其冷端温度，即压缩机入口温度必须十分精确的控制。但是当来到夏季，在中国相当大的地区很难冷却到其所需的冷端温度，这将大大影响其效率，进而影响这项技术的推广。

这个问题可以通过进一步制冷冷却解决。一般来说，中国多数地区夏季平均平均气温仍然在40℃以下，若需要将其进一步冷却至设计冷却温度以下所需要降低的温度并不大，制冷量也不会太大。

而高压CO2节流也是一种常见的制冷方式，利用系统自身的CO2压缩机，从压缩机中间级抽取一部分CO2气体进行制冷，并冷却主流CO2工质在最大限度上利用了系统本身设备，同时也可以很好起到控制系统冷端温度的要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种带分流节流冷却的超临界布雷顿循环发电系统及方法，采用了技术难度相对较低，可行性较高的方法，提高系统热效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种带分流节流冷却的超临界布雷顿循环发电系统，包括透平2，透平2的入口与热源1工质侧出口相连通，透平2的出口与高温回热器3的放热侧入口相连通，高温回热器3的放热侧出口与低温回热器4放热侧入口相连通，低温回热器4的放热侧出口分流为两路，一路与预冷器6工质侧入口相连通，预冷器6的工质侧出口与混合器7的一个入口相连通，混合器7的出口与主压缩机8的入口相连通，主压缩机8的分为末级出口和中间级出口两路，末级与低温回热器4吸热侧入口相连通，低温回热器4放热侧出口分流出来的另一路与再压缩机5入口相连通，再压缩机5出口与低温回热器4吸热侧出口工质汇合后与高温回热器3吸热侧入口相连通，高温回热器3吸热侧出口与热源1入口相连通，主压缩机8中间级出口与分流冷却器9工质侧的入口相连通，分流冷却器9工质侧出口与节流喷嘴10入口相连通，节流喷嘴10出口与混合器7的另一个入口相连通。

所述热源1为锅炉、余热换热器或太阳能。

一种带分流节流冷却的超临界布雷顿循环发电方法，在环境温度不是很高，(水资源丰富地区小于等于30摄氏度；缺水地区小于等于24摄氏度)通过冷却塔直接冷却塔即可将工质冷却至所要求温度时，被热源1加热后的超临界工质进入透平系统2做功，做功后的高温低压乏汽依次进入高温回热器3、低温回热器4的放热侧放热，放热后的低温低压工质分为两路，一路进入预冷器6工质侧被冷却，一路进入再压缩机5，被增压后的高压工质进入高温回热器3吸热侧吸热，从低温回热器4放热侧出口分流出来的第二路工质直接进入预冷器6，被冷却后进入混合器7后在进入主压缩机8，被压缩之后与进入低温回热器4吸热侧吸热后，在于被再压缩机压缩过的第一路工质汇合，再进入高温回热器3吸热侧，在高温回热器3中吸热后再进入热源1中被加热，完成整个工质循环流程；