CN111075527A - 一种超临界二氧化碳布雷顿循环发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种超临界二氧化碳布雷顿循环发电装置，包括用于收集能量并对介质进行充能的集热器，所述集热器与所述发电设备连接，所述发电设备与高温换热器连接，所述高温换热器、低温换热器、预冷器、一级冷却器、低压压缩机、二级冷却器和高压压缩机依次连通，所述预冷器与所述一级冷却器之间具有旁路，所述旁路连接所述预冷器和旁路压缩机，所述高压压缩机的出口与所述低温换热器的换热管道连通，所述低温换热器的换热管道与所述旁路压缩机出口均与所述高温换热器的换热管道连通，所述高温换热器的换热管道与所述集热器连通。本发明通过高压压缩机、低压压缩机和旁路压缩机进行对介质的压缩，提高了换热效率。

Description

一种超临界二氧化碳布雷顿循环发电装置
技术领域
本发明属于能量综合利用技术领域，涉及一种布雷顿循环发电装置。
背景技术
由于当前能源紧缺，如何提高动力循环热效率成为研究热点。不同于常规火电循环工质水蒸汽，超临界二氧化碳因其独特的性质，收到越来越多学者的关注。超临界二氧化碳(S-CO2，Supercritical carbon dioxide)是指压力和温度超过临界点为7.38MPa，31℃以上进入到超临界状态的二氧化碳。在大自然中，二氧化碳含量丰富且性质稳定，目前二氧化碳捕集与存储的相关研究工作也是研究热点，所以来源比较稳定。同时，S-CO2密度相对较大，能够显著减小动力设备尺寸。经研究发现，将超临界二氧化碳作为布雷顿循环的工质进行热力循环能够得到比水蒸汽朗肯循环更高的循环效率。当前，超临界二氧化碳的研究热点主要集中在如何提高循环效率以及多种热源形式的利用。
发明内容
本发明为了解决如何提高超临界二氧化碳在发电装置中的循环效率的问题，本发明提供了一种超临界二氧化碳布雷顿循环发电装置，包括用于收集能量并对介质进行充能的集热器，所述集热器与所述发电设备连接，所述发电设备与高温换热器连接，所述高温换热器、低温换热器、预冷器、一级冷却器、低压压缩机、二级冷却器和高压压缩机依次连通，所述预冷器与所述一级冷却器之间具有旁路，所述旁路连接所述预冷器和旁路压缩机，所述高压压缩机的出口与所述低温换热器的换热管道连通，所述低温换热器的换热管道与所述旁路压缩机出口均与所述高温换热器的换热管道连通，所述高温换热器的换热管道与所述集热器连通。
作为优选，所述集热器包括用于收集太阳热量的第一聚光器和第二聚光器。
进一步地，所述发电设备包括第一发电机、第二发电机，所述第一聚光器、第一发电机、第二聚光器和第二发电机依次连接，所述第二发电机的介质出口与所述高温换热器连接。采用回热结构，有效地提高了发电装置的效率。
作为优选，为了更好的收集太阳能，所述第一聚光器和第二聚光器均通过双轴跟踪系统固定安装。
有益效果：1.本发明可以使用的热源形式多样，比如地热、太阳能等热量。
2.本发明通过高压压缩机、低压压缩机和旁路压缩机进行对介质的压缩，提高了换热效率。
3.本发明大大减少了成本，减小了设备的尺寸。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明的温熵图；
1、第一聚光器；2、第一发电机；3、第二聚光器；4、第二发电机；5、高温换热器；6、低温换热器；7、预冷器；8、一级冷却器；9、二级冷却器；10、低压压缩机；11、高压压缩机；12、旁路压缩机；13、管道。
具体实施方式
如图1所示，一种超临界二氧化碳布雷顿循环发电装置，包括用于收集能量并对介质进行充能的集热器，所述集热器与所述发电设备连接，所述发电设备与高温换热器5连接，所述高温换热器5、低温换热器6、预冷器7、一级冷却器8、低压压缩机10、二级冷却器9和高压压缩机11依次连通，所述预冷器7与所述一级冷却器8之间具有旁路，所述旁路连接所述预冷器7和旁路压缩机12，所述高压压缩机11的出口与所述低温换热器6的换热管道连通，所述低温换热器6的换热管道与所述旁路压缩机12出口均与所述高温换热器5的换热管道连通，所述高温换热器5的换热管道与所述集热器连通。
所述集热器为用于收集太阳热量的第一聚光器1和第二聚光器3。所述发电设备包括第一发电机2和第二发电机4，所述第一聚光器1、第一发电机2、第二聚光器3和第二发电机4依次连接，所述第二发电机4的介质出口与所述高温换热器5连接。所述第一聚光器1和第二聚光器3均通过双轴跟踪系统固定安装。
工作原理：如图2所示，在第一聚光器1内吸热后的超临界二氧化碳在a处进入第一发电机2膨胀作功到状态点d，然后经过第二聚光器3进行吸热将温度升高到e，再进入第二发电机4膨胀作功到f，超临界二氧化碳通过高温换热器5到g，超临界二氧化碳再经过低温换热器6、预冷器7到h处进行分流，一部分经旁路压缩机12压缩后进入高温换热器5到达i处，另一部分通过一级冷却器8冷却后进入低压压缩机10压缩到状态j，再通过二级冷却器9冷却到达状态b，然后进入高压压缩机11压缩到c，再进入低温换热器6与从高温换热器5过来的超临界二氧化碳进行换热，换热后到状态i，此状态点为从高压压缩机11和旁路压缩机12出来的超临界二氧化碳汇合点，在此处旁路压缩机12出来的超临界二氧化碳与高压压缩机11出来的超临界二氧化碳混合后进入高温换热器5，此时与从第二发电机4出来的超临界二氧化碳新型换热，吸热后的超临界二氧化碳达到状态a，继续进入循环作功。本发电装置中，采用三个压缩机对介质进行多级压缩，大大提高了换热效率。

Claims (4)

1.一种超临界二氧化碳布雷顿循环发电装置，其特征在于：包括用于收集能量并对介质进行充能的集热器，所述集热器与所述发电设备连接，所述发电设备与高温换热器(5)连接，所述高温换热器(5)、低温换热器(6)、预冷器(7)、一级冷却器(8)、低压压缩机(10)、二级冷却器(9)和高压压缩机(11)依次连通，所述预冷器(7)与所述一级冷却器(8)之间具有旁路，所述旁路连接所述预冷器(7)和旁路压缩机(12)，所述高压压缩机(11)的出口与所述低温换热器(6)的换热管道连通，所述低温换热器(6)的换热管道与所述旁路压缩机(12)出口均与所述高温换热器(5)的换热管道连通，所述高温换热器(5)的换热管道与所述集热器连通。
2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳布雷顿循环发电装置，其特征在于：所述集热器包括用于收集太阳热量的第一聚光器(1)和第二聚光器(3)。
3.根据权利要求2所述的一种超临界二氧化碳布雷顿循环发电装置，其特征在于：所述发电设备包括第一发电机(2)、第二发电机(4)，所述第一聚光器(1)、第一发电机(2)、第二聚光器(3)和第二发电机(4)依次连接，所述第二发电机(4)的介质出口与所述高温换热器(5)连接。
4.根据权利要求3所述的一种超临界二氧化碳布雷顿循环发电装置，其特征在于：所述第一聚光器(1)和第二聚光器(3)均通过双轴跟踪系统固定安装。
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