[发明专利]一种双背压超临界二氧化碳多联产系统及运行方法

说明书

基于超临界二氧化碳动力循环实现热电联产具有广阔的发展前景，但临界压力附近的二氧化碳放热曲线供热的匹配性较差，不适合直接用于供热。本发明提出一种双背压超临界二氧化碳多联产系统及运行方法，该系统主要包括透平、两级主压缩机、再压缩机、多级回热器，冷却器和锅炉构成的发电低背压回路；以及透平抽气经两级回热器放热后用以热网供热的高背压回路。该系统采用超临界二氧化碳动力循环发电提高发电效率，采用透平处压力较高的抽气为热网供热，同时为用户提供热、电两种能源。同时，可以通过调整抽气比例，满足不同的供热负荷需求，提高机组的运行灵活性。

技术领域

本发明属于热电联产领域，具体涉及一种双背压超临界二氧化碳多联产系统及运行方法。

背景技术

实现热电联产，同时满足社会的电、热负荷需求是未来发电系统发展的主要方向之一。我国的化石能源资源禀赋为富煤、贫油、少气，资源缺乏和环境污染问题严重，而发展热电联产是节能减排、提高电站能量利用效率的最有效手段之一；同时热电联产可以节约用地并提高效益。近年来，我国热电联产进入一个快速发展时期。

超临界二氧化碳动力循环具有能量密度高、系统结构紧凑、循环效率高等优点，同时还具有良好的热源匹配性，可以广泛应用于太阳能、核电、火电等领域，是未来有望取代水工质朗肯循环的新型动力循环形式。所以，基于超临界二氧化碳动力循环实现热电联产具有广阔的发展前景。

目前关于超临界二氧化碳循环的研究多以纯发电系统为主，涉及热电联产的研究相对较少。现有超临界二氧化碳热电联产系统的设计以透平出口乏气作为热网回水的加热源，或在此基础集成吸收式热泵。然而，透平出口乏气的压力在二氧化碳的临界压力附近，此参数区间二氧化碳放热曲线供热的匹配性较差，不适合直接用于供热，如图1所示。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种双背压超临界二氧化碳多联产系统及运行方法,该系统采用较高压力的超临界二氧化碳在热网回热器中放热，避免放热曲线差的参数区。通过回热系统的分级优化，合理耦合高、低背压回路，大幅度提高超临界二氧化碳系统的能量利用率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双背压超临界二氧化碳多联产系统，包括锅炉1，锅炉1工质出口与透平2工质入口相连，透平2排气口与2号回热器32、3号回热器33和4号回热器34热侧依次相连，4号回热器34热侧出口与预冷器7工质入口相连，预冷器7工质出口与前置主压缩机4入口相连，前置主压缩机4出口与中间冷却器9工质入口相连，中间冷却器9工质出口与主压缩机6入口相连，主压缩机6出口依次与4号回热器34、3号回热器33、2号回热器32和1号回热器31冷侧依次相连，1号回热器31冷侧出口与锅炉1工质入口相连；

透平2工质抽气口与1号回热器31、5号回热器35、热网加热器8热侧依次相连，热网加热器8热侧出口与前置主压缩机4出口相连；

4号回热器34冷侧出口与5号回热器35冷侧入口相连，5号回热器35冷侧出口与2号回热器32冷侧出口相连；

热网加热器8冷却水进出口与热网相连，预冷器7、中间冷却器9预冷器冷却水进出口与冷却水系统相连。

4号回热器34出口还与再压缩机5工质入口相连，再压缩机5工质出口与2号回热器32冷侧入口相连。

透平2排气口压力为7.8MPa-8.6MPa。

透平2抽气口压力为10MPa-15.0MPa。

前置主压缩机4出口压力9.5MPa-14.5MPa。

预冷器7和中间冷却器9工质出口温度为33℃-38℃。