[发明专利]一种功热互补型超临界CO2

权利要求书

1.一种功热互补型超临界CO₂动力循环发电系统，其特征在于，包括动力循环子系统（1）和热泵子系统（2）；所述动力循环子系统与热泵子系统为各自封闭的独立循环系统，通过间壁式换热器耦合实现热量交换。

2.根据权利要求1所述的一种功热互补型超临界CO₂动力循环发电系统，其特征在于，所述动力循环子系统包括：压缩机（11）、预热器（12）、低温回热器（13）、高温回热器（14）、加热器（15）、透平膨胀机（16）、发电机（17）、预冷器（18）、冷却器（19），所述压缩机（11）出口分为两路，一路与预冷器（12）入口相连，一路与低温回热器（13）低温侧入口相连，预冷器（12）出口与低温回热器（13）低温侧出口汇流、随后与高温回热器（14）的低温侧入口相连，高温回热器（14）的低温侧出口与加热器（15）入口相连，加热器（15）出口与透平膨胀机（16）入口相连，透平膨胀机（16）出口与高温回热器（14）的高温侧入口相连，高温回热器（14）高温侧出口与低温回热器（13）的高温侧入口相连，低温回热器（13）的高温侧出口与预冷器（18）入口相连，预冷器（18）出口与冷却器（19）入口相连，冷却器（19）出口与压缩机（11）入口相连；所述热泵子系统包括：热泵压缩机（21）、热泵冷凝器（22）、节流阀（23）、热泵蒸发器（24）；所述热泵压缩机（21）出口与热泵冷凝器（22）入口相连，热泵冷凝器（22）出口与节流阀（23）入口相连，节流阀（23）出口与热泵蒸发器（24）入口相连，热泵蒸发器（24）出口与热泵压缩机（21）入口相连；其中：预热器（12）与热泵冷凝器（22）为同一部件，预冷器（18）与热泵蒸发器（24）为同一部件。

3.根据权利要求1所述的一种功热互补型超临界CO₂动力循环发电系统，其特征在于，所述热泵子系统采用非共沸混合工质，热泵的蒸发及冷凝过程存在温度滑移、与动力循环实现换热匹配。

4.根据权利要求1或2所述的一种功热互补型超临界CO₂动力循环发电系统，其特征在于，所述发电系统由核能、太阳能等高温热源提供热量。

5.一种基于上述任一权利要求所述基于热泵补热的正逆耦合循环方法，其特征在于，包括超临界CO₂动力循环（正循环）和热泵循环（逆循环）：

1）热泵循环：节流后的低温低压工质流入热泵蒸发器由超临界CO₂动力循环的低温低压乏汽吸热、实现热量回收，吸热后的气相工质随后由热泵压缩机增压至高温高压状态、实现热能升温提质，然后工质流入热泵冷凝器向动力循环中的低温高压工质补热，放热后的工质经节流阀节流后再次变为低温低压状态，完成一个热泵循环过程；

2）超临界CO₂动力循环：从压缩机流出的超临界CO₂工质经过分流，一部分流入低温回热器、由内部回热升温，另一部分流入预热器吸收热泵循环的冷凝热升温，随后两路工质汇流后流入高温回热器、经内部回热继续升温，之后工质流入加热器由外部高温热源加热升温，高温高压工质进入透平膨胀机膨胀做功、变为高温低压状态，之后依次流入高温回热器、低温回热器通过内部回热降温，随后流入预冷器向热泵循环放热、实现热量再回收，之后进入冷却器冷却降温，最后经压缩机升压完成一个循环过程。