[发明专利]一种基于二氧化碳的发电制冷联合系统

说明书

本申请公开了一种基于二氧化碳的发电制冷联合系统，包括超临界二氧化碳发电循环、跨临界二氧化碳发电循环和跨临界二氧化碳制冷循环，高温加热器、高温透平、低温回热器、冷却器、压缩机依次连接，压缩机和第一发电机均通过高温透平输出的机械能驱动，第一发电机产生电能供给电能用户；低温加热器、低温透平、低温回热器、冷凝器、增压泵依次连接，第二发电机通过低温透平输出的机械能驱动，产生电能供给电能用户；制冷压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器依次连接，制冷压缩机通过低温透平输出的机械能驱动。该基于二氧化碳的发电制冷联合系统能够充分回收利用余热，保证尽可能高的能源转换效率，灵活提供发电量和制冷量，满足不同制冷温度需求。

技术领域

本申请涉及余热回收系统技术领域，特别是涉及一种基于二氧化碳的发电制冷联合系统。

背景技术

热力发动机和供热过程中的余热回收是减少在电力、运输和供暖部门中的化石燃料消耗和二氧化碳排放的主要途径之一。在工业过程中，有高达20-50%的热废气和热流废热损失，根据温度水平不同，余热源可分为低温（230）、中温（230-650）和高温（650），根据余热的温度水平和性质，选择适当的回收方式能将能效提高10%-50%，相比于化石燃料，余热是免费且零排放的，因此，余热回收引起了更多关注。

目前应用广泛的余热回收系统有朗肯循环、布雷顿循环、卡林娜循环。朗肯循环以水蒸气为循环工质，主要应用于火力发电、核能发电、垃圾焚烧发电等领域，当循环最高温度600℃时热效率可达45%；布雷顿循环具有较高的燃烧转换效率，其在燃气轮机发电、空间动力系统、飞机和轮船等推进系统中获得较为广泛的应用；卡林娜循环是以氨/水混合物为工质、基于朗肯循环改进的动力循环，主要应用于低温热源，如地热能、工业余热。

超临界二氧化碳布雷顿循环是基于布雷顿循环并以处于超临界状态的二氧化碳为工质的动力循环，利用其高密度和传热性能以及临界区附近特殊物性，可大大降低压缩机耗功、提高循环热效率。同时，相比于独立系统，梯级系统能够更加完全地利用余热，提高系统的热力学性能，并通过共享一些设备以减少部件数量。

综上所述，如何提高余热回收系统的效率，尽可能地利用余热能量，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种基于二氧化碳的发电制冷联合系统，该基于二氧化碳的发电制冷联合系统联合超临界二氧化碳发电循环、跨临界二氧化碳发电循环和跨临界二氧化碳制冷循环，能够充分回收利用余热，保证尽可能高的能源转换效率，灵活提供发电量和制冷量，满足不同制冷温度需求。

为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种基于二氧化碳的发电制冷联合系统，包括超临界二氧化碳发电循环、跨临界二氧化碳发电循环和跨临界二氧化碳制冷循环，

所述超临界二氧化碳发电循环中高温加热器、高温透平、低温回热器、冷却器、压缩机依次连接，所述压缩机和第一发电机均通过高温透平输出的机械能驱动，第一发电机产生电能供给电能用户；

所述跨临界二氧化碳发电循环中低温加热器、低温透平、低温回热器、冷凝器、增压泵依次连接，第二发电机通过低温透平输出的机械能驱动，第二发电机产生电能供给电能用户，所述低温加热器的热测入口与高温加热器的热测出口连接；

所述跨临界二氧化碳制冷循环中制冷压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器依次连接，所述制冷压缩机通过低温透平输出的机械能驱动，所述蒸发器用于对供给冷能用户的流体降温。

优选地，还包括热源分流器，所述热源分流器入口与热源相连，所述热源分流器一侧出口与所述高温加热器热侧入口相连，另一侧出口与所述低温加热器热侧入口相连。

优选地，所述高温透平、所述第一发电机与所述压缩机同轴相连；所述低温透平、所述第二发电机与所述制冷压缩机同轴相连。