[发明专利]一种混合物跨临界循环余热回收系统及方法

权利要求书

1.一种混合物跨临界循环余热回收系统，其特征在于，包括高温透平(1)，所述高温透平(1)的介质出口与高温回热器(2)的热侧入口相连接，高温回热器(2)的热侧出口与中温回热器(3)的热侧入口相连接，中温回热器(3)的热侧出口与气液分离器(4)的入口相连接，气液分离器(4)的液体侧出口与液体泵(5)的入口相连接，气液分离器(4)的气体侧出口与低温回热器(6)的热侧入口相连接，低温回热器(6)的热侧出口与预冷器(7)的热侧入口相连接，预冷器(7)的热侧出口与主压缩机(8)的入口相连接，主压缩机(8)的出口分为两路，一路与低温烟气加热器(9)的低温侧入口相连通，另一路与低温回热器(6)的低温侧入口相连通，低温回热器(6)的低温侧出口与液体泵(5)的出口相汇合后与中温回热器(3)的冷侧入口相连通，中温回热器(3)的冷侧出口分为两路，一路与中温烟气加热器(10)的冷侧入口相连通，另一路与高温回热器(2)的低温侧入口相连通，高温回热器(2)的低温侧出口与高温烟气加热器(12)的低温侧入口相连通，高温烟气加热器(12)的低温出口与高温透平(1)的入口相连通，低温烟气加热器(9)的低温侧出口与中温回热器(3)的冷侧出口汇合后与中温烟气加热器(10)的冷侧入口相连通，中温烟气加热器(10)的冷侧出口分为两路，一路与低温透平(11)的入口相连通，另一路与高温烟气加热器(12)的低温出口汇合后与高温烟气加热器(12)的低温侧入口相连通，低温透平(11)的出口与高温回热器(2)的热侧出口汇合后与中温回热器(3)的热侧入口相连接，高温烟气加热器(12)的低温侧出口与高温透平(1)的入口相连通，高温烟气加热器(12)的高温侧出口与中温烟气加热器(10)的高温侧入口相连通，中温烟气加热器(10)的高温侧出口与低温烟气加热器(9)的高温侧入口相连通。

2.根据权利要求1所述的一种混合物跨临界循环余热回收系统，其特征在于，所述气液分离器(4)中的压力在7.2MPa到7.6MPa之间，温度在130℃到170℃之间。

3.根据权利要求1所述的一种混合物跨临界循环余热回收系统，其特征在于，所述气液分离器(4)的罐体直径与入口管道管径之比大于10，罐体有效容积高度与罐体直径之比大于1。

4.基于权利要求1所述的一种混合物跨临界循环余热回收系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤；

处于混合状态的超临界混合工质在高温烟气加热器(12)中被加热到最高参数，然后进入高温透平(1)做功，压力降低后的混合工质温度仍然较高，仍然处于超临界状态，依次进入高温回热器(2)的热侧以及中温回热器(3)的热侧放热，随着工质温度降低，混合物中的H₂O和CO₂在气液分离器(4)中被分离，C₂O从顶部出口流出，进入低温回热器(6)、预冷器(7)的热侧继续放热，液态H₂O从气液分离器(4)的底部流出进入液体泵(5)被增压，被冷却后的CO₂进入主压缩机(8)被增压，然后分为两路，一路进入低温烟气加热器(9)的低温侧吸热，另一路进入低温回热器(6)的冷侧吸热，然后与液体泵(5)出口的高压H2O汇合后进入中温回热器(3)的冷侧吸收热量，此时CO₂与H₂O又处于超临界混合状态，中温回热器(3)的冷侧出口的超临界混合物分为两路，分别进入中温烟气加热器(10)低温侧和高温回热器(2)的冷侧吸收热量，中温烟气加热器(10)低温侧出口的部分超临界混合工质直接进入低温透平(11)做功，然后与高温回热器(2)热侧出的工质汇合后进入中温回热器(3)的热侧入口，另一部分工质与高温回热器(2)的冷侧出口的工质汇合后进入高温烟气加热器(12)继续被加热，完成整个循环。

5.根据权利要求4所述的一种混合物跨临界循环余热回收系统的运行方法，其特征在于，所述高温烟气从高温烟气加热器(12)的高温侧入口进入，依次通过高温烟气加热器(12)、中温烟气加热器(10)、低温烟气加热器(9)的高温侧放热，之后从低温烟气加热器(9)的高温侧出口排出外界中。