[发明专利]一种超临界二氧化碳循环发电系统及其运行方法

说明书

本发明提供了一种超临界二氧化碳循环发电系统及其运行方法，该发电系统中第一轴系和第二轴系与高温回热器、低温回热器、第一冷却器、第二冷却器、加热器以及控制罐相互交错连通形成完整的循环发电系统，实现了超临界二氧化碳循环发电系统的负荷从0～110％范围的调整，极大的增加了系统的变工况特性，提高了变工况时系统效率；压缩机和透平的各级叶轮可以选取最佳转速，提高了系统效率；多轴齿轮箱的应用实现了压缩机和透平的集成布置，减少了轴系长度，节约了厂房建设成本，也提高系统运行的可靠性，本发明结构安全可靠，可有效解决超临界二氧化碳循环发电系统负荷无法大幅度、快速、高效调整以及轴系过长、系统不稳定的问题。

技术领域

本发明涉及发电技术领域，尤其是涉及一种超临界二氧化碳循环发电系统及其运行方法。

背景技术

超临界二氧化碳布雷顿循环由于效率高、系统体积小、噪声低等优点，在很多领域具有很好的应用前景，因此研究超临界二氧化碳透平机组的技术具有很重要的意义，但超临界二氧化碳分流再压缩循环发电系统设计中存在以下关键问题：由于系统为闭式循环，再加上常规轴系布置都为同轴布置，透平、压缩机转速为固定值且无法调节，而通过其他手段又无法大幅度、快速、高效调整系统的负荷，同时常规轴系布置存在轴系过长，系统不稳定的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超临界二氧化碳循环发电系统及其运行方法，可有效解决超临界二氧化碳分流再压缩循环发电系统负荷无法大幅度、快速和高效调整的问题，同时常规轴系布置存在轴系过长，系统不稳定的问题。

一种超临界二氧化碳循环发电系统及其运行方法，包括第一轴系和第二轴系，所述第一轴系包括第一多轴齿轮箱、发电机以及成对设置的透平、主压缩机和辅压缩机，所述发电机通过第一联轴器与所述第一多轴齿轮箱连接，所述透平、所述主压缩机和所述辅压缩机均通过端面齿与所述第一多轴齿轮箱连接，所述第二轴系包括第二多轴齿轮箱、电机以及成对设置的预压缩机，所述电机通过第二联轴器与所述第二多轴齿轮箱连接，所述预压缩机通过端面齿与所述第二多轴齿轮箱连接，所述第一轴系和所述第二轴系通过高温回热器、低温回热器、第一冷却器、第二冷却器、加热器以及控制罐相互交错连通，所述透平包括第一透平和第二透平，所述主压缩机包括第一主压缩机和第二主压缩机，所述预压缩机包括第一预压缩机和第二预压缩机，所述第一透平的入口与所述加热器的二氧化碳侧出口连通，所述第一透平的出口与所述第二透平入口连通，所述第二透平的出口与所述高温回热器的热侧入口连通，所述高温回热器的热侧出口与所述低温回热器的热侧入口连通，所述低温回热器的热侧出口处分为两路，第一路与所述第一冷却器的二氧化碳侧入口连通，第二路与所述第一辅压缩机入口连通；在所述第一路中：所述第一冷却器的二氧化碳侧出口与所述第一预压缩机入口连通，所述第一预压缩机的出口与所述第二预压缩机入口连通，所述第二预压缩机出口与所述第二冷却器的二氧化碳侧入口连通，所述第二冷却器二氧化碳侧出口与所述第一主压缩机入口连通，所述第一主压缩机的出口与所述第二主压缩机入口连通，所述第二主压缩机出口与所述低温回热器冷侧入口连通；在所述第二路中：所述第一辅压缩机的出口与所述第二辅压缩机入口连通，所述第二辅压缩机出口与所述低温回热器冷侧出口汇合，汇合处与所述高温回热器冷侧入口连通，所述高温回热器冷侧出口与所述加热器二氧化碳侧入口连通，所述加热器二氧化碳侧出口与所述第一透平入口连通，所述辅压缩机包括第一辅压缩机和第二辅压缩机，所述第一辅压缩机的入口端设有分流调节阀，所述第二辅压缩机的出口端设有第二逆止阀，所述分流调节阀与所述第二逆止阀之间并联有第二防喘振控制阀，所述控制罐的入口端设有充气调节阀，所述控制罐的出口端设有放气调节阀；

超临界二氧化碳循环发电系统包括降低负荷运行状态和升高负荷运行状态，具体包括如下步骤：

S1：当超临界二氧化碳循环发电系统降低负荷运行时：

S101：通过调节所述充气调节阀向所述控制罐充气，使所述第二主压缩机和所述第二辅压缩机的出口端压力降低；

S102：降低所述电机的转速，使所述预压缩机的工作转速降低，从而降低所述第二主压缩机的出口流量；