[发明专利]一种阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环系统

说明书

本发明公开了一种阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环系统，此系统包括加热组件、发电组件和储热组件，其中，加热组件，包括储存罐、与储存罐连接的泵、与泵连接的热源；发电组件，与泵连接，包括透平和与透平连接的发电机；储热组件，与透平连接，包括储热件、与储热件连接的冷却器、与冷却器连接的压缩机；其平均换热效果可以达到91.3％，回热器的投资制造成本降低50％，考虑到增加的阀门等设备增加的成本，采用阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环系统相比于采用印刷管路式换热器的超临界二氧化碳循环系统整体可以带来20％左右的收益。

技术领域

本发明涉及动力循环的技术领域，尤其涉及一种阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环系统。

背景技术

超临界二氧化碳布雷顿循环以其高效的循环效率和紧凑的整体结构，可与核反应堆、太阳能光热、燃机余热和传统火电锅炉等热源进行耦合。

换热器是超临界二氧化碳布雷顿循环中的主要设备之一，对于换热器需要至少满足以下要求：(1)可以承受较高的温度和压力，最大运行温度范围500℃至700℃，最大运行压力18至20MPa。(2)整体尺寸较小，为了减少系统的整体尺寸，换热器的体积应该尽可能的小。目前，超临界二氧化碳布雷顿循环系统的主要选择印刷电路板式换热器(PCHE)，但是PCHE采用光化学蚀刻等加工技术，整体加工难度大，投资成本高。

目前，蓄热式换热器投资成本少并且换热效果好，普遍应用于工业领域，因此，提出将蓄热式换热器应用于超临界二氧化碳布雷顿循环系统，降低超临界二氧化碳循环系统中回热器的加工难度和投资成本，这对超临界二氧化碳系统的规模化应用和发展有着重要的意义。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环系统存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环系统，其能解决目前超临界二氧化碳循环系统中回热器加工难度大，投资成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环系统，包括加热组件、发电组件、储热组件，其中，加热组件，包括储存罐、与所述储存罐连接的泵、与所述泵连接的热源；发电组件，与所述泵连接，包括透平和与所述透平连接的发电机；储热组件，与所述透平连接，包括储热件、与所述储热件连接的冷却器、与所述冷却器连接的压缩机。

作为本发明所述阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环系统的一种优选方案，其中：所述加热组件、发电组件和储热组件通过管道连接。

作为本发明所述阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环系统的一种优选方案，其中：所述泵与热源之间设置有第一调节阀和第一三通阀，所述第一三通阀连接第一调节阀、热源和透平。

作为本发明所述阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环系统的一种优选方案，其中：所述储热件包括第一回热器和第二回热器，所述第一回热器、第二回热器和透平之间连接有第二三通阀。

作为本发明所述阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环系统的一种优选方案，其中：所述第一回热器和第二回热器分别设置有填料口、蓄热入口调节阀、蓄热出口调节阀、放热入口调节阀和放热出口调节阀，所述第一回热器和第二回热器内还放置有填充料。

作为本发明所述阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环系统的一种优选方案，其中：所述第一回热器和第二回热器的蓄热入口调节阀与第二三通阀连接，其蓄热出口调节阀与冷却器通过第三三通阀连接，其放热入口调节阀与压缩机通过第四三通阀连接，其放热出口调节阀与热源通过第五三通阀连接。