[发明专利]超临界二氧化碳循环系统

说明书

本发明涉及超临界二氧化碳循环技术领域，尤其涉及一种超临界二氧化碳循环系统，包括热源高温段、高温透平、第一回热器、第二回热器、冷却器、主压缩机和再压缩机，热源高温段的出气口连接高温透平的进气口，高温透平的排气口连接第一回热器的热端入口，第一回热器的热端出口连接第二回热器的热端入口，第二回热器的热端出口同时连接冷却器的入口和再压缩机的入口，冷却器的出口连接主压缩机的入口，主压缩机的出口连接第二回热器的冷端入口，第二回热器的冷端出口和再压缩机的出口均连接第一回热器的冷端入口，第一回热器的冷端出口连接热源高温段的进气口。通过将高温透平的部分排气直接引入再压缩机升压，可实现高品位能源彻底、高效的利用。

技术领域

本发明涉及超临界二氧化碳循环技术领域，尤其涉及一种超临界二氧化碳循环系统。

背景技术

超临界二氧化碳(sCO₂)循环发电技术以其广泛的能源利用领域及高效的发电效率，在近年来逐渐受到世界范围内研究者们的青睐。

超临界二氧化碳布雷顿循环是以sCO₂作为循环工质。CO₂具有相对稳定的化学性质、良好的物理性能、可靠的安全性、价格低廉以及易于获取等优点，并且CO₂临界温度和临界压力分别为31.4℃、7.38MPa，相对较低，易达到超临界状态。当CO₂处于超临界状态，介于液体和气体之间，兼具气体黏度低和流体密度高的特殊物理特性，使其具有流动性好、比体积小、可压缩性小、传热效率高等优点，所以sCO₂是应用最为广泛的超临界流体之一。基于sCO₂的各种优点，sCO₂布雷顿循环发电系统具有占地空间小、发电效率高、经济性好等优点，因此现阶段国内外研究机构、企业等正积极投入力量开展采用sCO₂布雷顿循环作为新的动力循环系统的各发电系统领域的尝试。sCO₂循环由于超临界工质的特殊性，其临界点的温度和压力易于到达，适用领域广泛，如太阳能、核能、地热能、燃机底循环、化石能、余热等均可采用sCO₂循环。

公布号为CN105443170A的发明专利申请公开了一种高低温超临界二氧化碳余热利用系统，其包括高温透平、低温透平、余热回收器、高温回热器、低温回热器、冷凝器和压气机，高温透平的进气口依次连接余热回收器、高温回热器、压气机、冷凝器，冷凝器的进气口再依次连接高温回热器、高温透平的出气口，形成高温透平循环回路；低温透平的进气口依次连接余热回收器、低温回热器、压气机、冷凝器，冷凝器的进气口再依次连接低温回热器、低温透平的出气口，形成低温透平循环回路。该系统中，进入高温透平做功后的CO₂经过高温回热器，与从压气机出来的、进入高温回热器的气体进行热交换后进入冷凝器的前端，与低温透平循环回路的CO₂工质汇合。由于进入高温透平做功后的CO₂温度较高，且经高温回热器换热后仍具有较高的温度，将其直接全部送入冷凝器，存在高品位热能的浪费，导致能源利用率和系统循环效率不够理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超临界二氧化碳循环系统，能够优化能源利用率、提高循环效率，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种超临界二氧化碳循环系统，包括热源高温段、高温透平、第一回热器、第二回热器、冷却器、主压缩机和再压缩机，热源高温段的出气口连接高温透平的进气口，高温透平的排气口连接第一回热器的热端入口，第一回热器的热端出口连接第二回热器的热端入口，第二回热器的热端出口同时连接冷却器的入口和再压缩机的入口，冷却器的出口连接主压缩机的入口，主压缩机的出口连接第二回热器的冷端入口，第二回热器的冷端出口和再压缩机的出口均连接第一回热器的冷端入口，第一回热器的冷端出口连接热源高温段的进气口。

优选地，第二回热器的热端出口通过第一分流器同时连接冷却器的入口和再压缩机的入口。