[实用新型]超临界CO2集成发电系统

说明书

本实用新型提供了一种超临界CO₂集成发电系统，该系统包括：第一膨胀机；第一回热器，第一回热器的进气口与第一膨胀机的出气口相连接，用于接收第一膨胀机输出的换热介质；第一回热器的出口与第一膨胀机的第一进气口相连通；低温甲醇洗装置，低温甲醇洗装置的出液口与第一回热器的冷源入口相连通，低温甲醇洗装置输出的CO₂与换热介质在第一回热器内进行换热。本实用新型中，来自低温甲醇洗装置的CO₂流体的温度要比采用冷却器制备的超临界CO₂的温度低很多，可与换热介质进行更大程度的换热，则进入第一膨胀机的烟气与系统排放的废气之间的温差会增大，即提高了系统高温烟气与排气的温差，从而带来较大的传热推动力，提高了系统发电效率。

技术领域

本实用新型涉及超临界CO₂发电技术领域，具体而言，涉及一种超临界 CO₂集成发电系统。

背景技术

能源问题已逐渐成为制约中国经济和社会发展的重要因素，目前中国主要的电力来源是火力发电(锅炉+汽轮机)，该能量转换系统采用的工质是水-水蒸汽。近年来，采用超临界二氧化碳(S-CO₂)作为工质的动力循环在全球范围内逐渐成为研究热点，其优良特性对节能减排和新能源产业(尤其是太阳能热发电和核能)具有颠覆性的意义，应用前景十分广阔。

超临界二氧化碳(Supercritical-CO₂，S-CO₂)形成的先进电力循环系统，其主要的核心部件包括压缩机、透平、回热器、冷却装置、吸热装置等。该系统可以实现较高的超越传统的蒸汽轮机的热电转换效率。处于超临界状态下的 CO₂具有高的流动密度和传热性，且粘度低，可以大大减小系统中涡轮机械和换热器的结构尺寸，降低运行维护成本。超临界CO₂系统可应用于核能、矿石燃料、太阳能和地热发电，也可衍生于工业废热回收等，在提高发电效率、节省能源、减小发电系统体积和重量等诸多方面均有优势。

当前采用超临界CO₂布雷顿循环发电相对于常规煤炭的火力发电效率已经很高，其利用CO₂循环发电。参见图1，现有的超临界CO₂发电系统通常以气化后的超临界CO₂作为进入膨胀机1'做功的低温气体，同时为了提高进气量和做功量，继而达到提高发电效率的目的，通常采用燃烧室2'排放的烟气作为高温气体与超临界CO₂一并引入至膨胀机1'中做功；同时，将膨胀机1'排出的气体作为换热介质，与超临界CO₂液体在回热器3'中进行换热，以使超临界CO₂液体气化；回热器3'换热介质排出口与水分离器4'相连接，对换热介质收集并分离，分离出的水和部分CO₂由排出口排放，剩下的CO₂气体进入压缩机5'，压缩机5'对其加压，然后再通过冷却器6'冷却后，气态CO₂变为液态CO₂，液态CO₂由加压泵7'加压后重新进入回热器3'，开始新的循环。

可以看出，CO₂气体需要通过压缩机5'提升压力后，进行冷却和液化，液化后再通过加压泵7'加压。常规冷却系统采用空气冷却或水冷却，冷却后的 CO₂温度为常温或者高于常温，但冷却后的CO₂与烟气之间的温差过小，为了提高发电量还要降低冷却后的CO₂温度，这就需要更高的能耗投入。此外，在整个循环中压缩机5'和加压泵7'均需要消耗发电系统自身的电力，继而降低了发电系统整体的发电效率。

发明内容

鉴于此，本实用新型提出了一种超临界CO₂集成发电系统，旨在解决目前采用超临界CO₂经冷却器后的气体作为低温气体、燃烧室排放的烟气作为高温气体通入至膨胀机中进行做功发电时，由于两种气体温差较小而导致的发电效率低的问题。