[实用新型]一种分流再压缩式超临界CO2循环发电系统有效

专利信息
申请号: 202123107227.0 申请日: 2021-12-09
公开(公告)号: CN216342358U 公开(公告)日: 2022-04-19
发明(设计)人: 周贤;彭烁;钟迪;安航;白烨;黄永琪;姚国鹏 申请(专利权)人: 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
主分类号: F01K25/10 分类号: F01K25/10;F01K13/00;F01K11/02;F01K17/02
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 马贵香
地址: 102209 北京市昌平区北七*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 分流 再压缩 临界 co2 循环 发电 系统
【说明书】:

实用新型公开了一种分流再压缩式超临界CO2循环发电系统,包括燃烧室、中压透平、回热器、冷却器、分离器、再压压缩机、高压透平和多级压缩机;本实用新型通过将出分离器的气体分流一部分物流,并增设再压压缩机进行再压缩,并与高压透平的排气混合后进入回热器进行回热,增加了回热器热端的冷流体流量及温度,可有效减少热端换热温差。此外,增加再压压缩机后,无需再设置再热装置,可避免回热器热端处物流的进口温度过高的温度。

技术领域

本实用新型属于发电技术领域,具体涉及一种分流再压缩式超临界CO2循环发电系统。

背景技术

减少化石燃料电站CO2排放对缓解全球气候变暖具有至关重要的作用,是当前能源领域关注的重要问题之一。化石燃料电站CO2减排的技术路线大致包括燃烧前捕集、燃烧后捕集、氧燃烧三种。然而无论何种技术路线,CO2捕集的引入均会造成效率的明显降低及成本的大幅增加。提高碳捕集电站的技术经济性及竞争力,一方面需要关键技术的发展,另一方面要依靠系统创新。

常规能源动力系统通常采用空气或水作为循环工质。近年来,以CO2作为动力循环工质,受到了越来越多的关注,成为研究热点。CO2属惰性物质,具有良好热稳定性及化学稳定性,比水蒸气腐蚀性低,且易达到临界状态(7.4MPa,31℃),流体密度高,叶轮机占地面积显著减少。以超临界CO2为工质的循环可分为闭式循环和半闭式循环两种。闭式循环基于外部间接供热,循环内CO2一般均为超临界,其发展主要目的是提高热功转换效率,多应用于核能、太阳能聚光热发电、中低温余热回收等领域,近年来也向化石燃料燃烧电站应用方向发展。半闭式循环为内燃式氧燃烧循环,通过燃料纯氧燃烧直接为循环供热,燃烧产生的CO2直接参与循环,可在效率保持高效的同时方便地实现CO2完全零排放。出于效率和比功的考虑,内燃式循环多为跨临界循环。

以天然气为燃料,近二十年来国内外学者提出了多种内燃式超临界CO2循环,最具代表性的两种循环是Matiant循环、Allam循环。Matiant循环采用高压中温超临界CO2透平后接两级中低压高温燃烧、两级回热的循环形式,避免了高压和高温同时出现。Allam循环则采用一级高压高温燃烧室及一级回热的结构形式,由于高压和高温同时出现,技术挑战大,但效率较Matiant循环更高。已有内燃式超临界CO2循环采用两级燃烧或再热的方式,使回热器热端处物流的进口温度过高,带来较大的技术困难和风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种分流再压缩式超临界CO2循环发电系统,以解决现有技术中,通过再热的方式提高回热器中热流体的进口温度,使回热器热端物流进口温度过高,存在较大的技术风险的问题。

为了实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:

一种分流再压缩式超临界CO2循环发电系统,包括燃烧室、中压透平、回热器、冷却器、分离器、再压压缩机、高压透平和多级压缩机;

所述燃烧室的物流出口连接所述中压透平的物流进口,所述中压透平的物流出口连接回热器的第一物流进口,用于在回热器中放热;回热器的第一物流出口依次连接冷却器和分离器;

所述分离器的二氧化碳出口分为两路,第一路出口连接所述多级压缩机的物流进口,所述多级压缩机的物流出口连接回热器的第二物流进口,用于多级压缩机排出的物流吸收回热器中的热量;所述回热器的第二物流出口连接所述高压透平,用于使多级压缩机排出的物流吸收回热器热量后驱动高压透平;

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