CN113586186A - 超临界二氧化碳布雷顿循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及换热设备技术领域，公开了一种超临界二氧化碳布雷顿循环系统，包括发电机以及依次序且循环连接的热源换热器、透平、冷却器以及压缩机，发电机与透平的输出端连接，在透平与冷却器之间还设置有多个回热器，多个回热器的个数不低于三个，每一回热器的热侧进出口均与透平和冷却器连接，每一回热器的冷测进出口均与压缩机和热源换热器连接。与现有循环系统的结构相比，本发明所述多个回热器之间可构成多种连接形式，进而能够满足不同量级的大型布雷顿循环系统的回热需求，便于形成基于回热器设备的系统调控策略，增加了闭式布雷顿循环系统的调控方式，提高了系统的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及换热设备技术领域，特别涉及一种超临界二氧化碳布雷顿循环系统。
背景技术
超临界二氧化碳(S-CO2)动力循环在中高温热源系统中具有更好的特性，近年来受到普遍的关注，其应用研究已经扩展到了化石燃料发电、船舶推进系统、聚光太阳能、燃料电池、工业余热回收等诸多领域。相比于现有的蒸汽发电朗肯循环，超临界二氧化碳布雷顿循环有如下优势：(1)在中高温条件下，循环效率更高；(2)临界点附近二氧化碳的密度大，所需压缩功小，可提高效率；(3)透平设备和换热器的尺寸小，材料成本降低，占地面积减小；(4)对材料腐蚀性较弱，可进一步提高工作温度；(5)可直接空冷，避免水资源的浪费和限制。
在这样的循环中，由于高低温范围超临界二氧化碳的热物性差异较大，使得系统的换热量巨大，回热器设备成为了这一循环系统中的重要部件。通常超临界二氧化碳布雷顿循环系统中回热器的回热量级能够达到系统输出功的4-5倍。例如，在最基础的简单超临界二氧化碳布雷顿循环系统中，对于200KW等级循环系统，其回热量大于1MW；对于50MW等级的循环系统，其回热量大于240MW，等等。
为满足超临界二氧化碳系统回热量大，结构紧凑，温度压力较高等要求，需要新型的高效紧凑式回热器。但受到加工技术条件限制，单一回热器所能达到的换热量有限，难以满足大型的布雷顿循环系统的回热需求。
发明内容
本发明针对上述技术问题而提出，目的在于提供一种超临界二氧化碳布雷顿循环系统，本发明的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，通过设置多个回热器，多个回热器之间可构成多种连接形式，进而能够满足不同量级的大型布雷顿循环系统的回热需求，便于形成基于回热器设备的系统调控策略，从而能够增加闭式布雷顿循环系统的调控方式，提高系统的灵活性。
具体来说，本发明提供了一种超临界二氧化碳布雷顿循环系统，包括依次序且循环连接的热源换热器、透平、冷却器以及压缩机，发电机与透平的输出端连接，在透平与冷却器之间还设置有多个回热器，多个回热器的个数不低于三个，每一回热器的热侧进出口均与透平和冷却器连接，每一回热器的冷侧进出口均与压缩机和热源换热器连接。
相较于现有技术而言，本发明提供的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，通过设置多个回热器，多个回热器通过不同的组合排布，能够解决目前受加工制造工艺限制、单个回热器换热量有限的问题，满足大型超临界二氧化碳布雷顿循环的回热需求。设置多个回热器通过不同的组合排布，便于形成基于回热器设备的系统调控策略，从而增加闭式布雷顿循环系统的调控方式，提高系统的灵活性。
另外，作为优选，多个回热器的排布方式为串联排布、并联排布或者混联排布。
根据该优选方案，通过多个回热器的串联叠加，能够满足不同的换热量需求，串联的多个回热器的排布方式简单，也便于回热器的安装。在多个回热器的串联排布方式下，变工况时多个回热器依次响应，后一级对比前一级存在响应滞后现象，不易受负荷波动影响，因而超临界二氧化碳布雷顿循环系统整体稳定特性较好。
通过多个回热器的并联叠加，则能够实现工质在并联回热器间的流量等分，进而实现各个并联回热器的回热量均等。在多个回热器的并联排布方式下，由于流量均等分配到各回热器，变工况时多个回热器几乎同时产生变化，各回热器独立响应，因而超临界二氧化碳布雷顿循环系统整体响应速度较快。
通过多个回热器的混联叠加，串联与并联共存，混联排布的响应特性介于串联和并联之间，在响应速度和稳定性上较为平衡。
进一步地，作为优选，混联排布的多个回热器中，并联排布的多个回热器设置于串联排布的至少一个回热器的上游端。
此时的多个回热器的结构，能够在降负荷工况下，获得更低的回热器热侧出口温度，这也就意味着回热器的换热特性更加优异。
另外，作为优选，至少两个回热器串联排布组成串联模块，串联模块与回热器和/或相邻串联模块的排布方式为并联排布或者混联排布。
进一步地，作为优选，至少两个回热器并联排布组成并联模块，并联模块与回热器和/或相邻并联模块的排布方式为串联排布或者混联排布。
另外，作为优选，并联模块和串联模块的排布方式为串联排布或者混联排布。
另外，作为优选，至少三个回热器混联排布组成混联模块，混联模块与回热器和/或串联模块和/或并联模块的排布方式为串联排布、并联排布或者混联排布。
另外，作为优选，透平和压缩机为共轴设置或者分轴设置。
根据该优选方案，透平和压缩机共轴设置，压缩机与透平同步工作，工作效率高。而透平和压缩机分轴设置，则可以独立运行，不受对方的干扰。
另外，作为优选，热源换热器为直接式吸热器、颗粒吸热器或者熔盐吸热器；
回热器为管壳式换热器、板式换热器或者印刷电路板换热器。
另外，作为优选，超临界二氧化碳布雷顿循环系统还包括：
热源系统，透平的出口与热源系统的进出口连接。
根据该优选方案，现有布雷顿循环系统与其他的热源系统结合，在循环系统变负荷运行时，可利用其他的热源系统对布雷顿循环系统内的超临界二氧化碳的流量进行调节，并能够匹配闭式布雷顿循环系统的温度和压力条件。
与现有循环系统相比，本发明至少具有以下优点：
(1)本发明提出的超临界二氧化碳布雷顿循环中多个回热器的组合排布，能够解决目前受加工制造工艺限制、单个回热器换热量有限的问题，满足大型超临界二氧化碳布雷顿循环的回热需求。
(2)本发明中提出的几种基本排布形式，每种基本形式具备自身特性，可以依照不同系统量级和设计要求进行叠加组合，具有较强的灵活性和较好的系统适应性。另外，本发明所述的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，仅需对回热器的数量和排布进行调整，操作可行性高，对布雷顿系统的整体改动和影响较小，适合工程实践。
(3)本发明提出的回热器组排布方式，在布雷顿系统的动态响应和调控方面，增加了系统回热调节的手段，提高系统的灵活性，对工程实践中闭式超临界二氧化碳布雷顿循环系统的变负荷调节和控制策略具有重要意义。
附图说明
图1是本发明实施方式一中超临界二氧化碳布雷顿循环系统的串联组合形式示意图；
图2是本发明实施方式一中超临界二氧化碳布雷顿循环系统的并联组合形式示意图；
图3是本发明实施方式一中超临界二氧化碳布雷顿循环系统的混联组合形式的a结构示意图；
图4是本发明实施方式一中超临界二氧化碳布雷顿循环系统的混联组合形式的b结构示意图；
图5是本发明实施方式一中超临界二氧化碳布雷顿循环系统的降低20％负荷时负荷的动态响应示意图；
图6是本发明实施方式一中超临界二氧化碳布雷顿循环系统的降低20％负荷时回热器热侧的动态响应示意图；
图7是本发明实施方式二中超临界二氧化碳布雷顿循环系统的回热器模块化排布示意图(一)；
图8是本发明实施方式二中超临界二氧化碳布雷顿循环系统的回热器模块化排布示意图(二)；
图9是本发明实施方式二中超临界二氧化碳布雷顿循环系统的回热器模块化排布示意图(三)；
图10是本发明实施方式二中超临界二氧化碳布雷顿循环系统的回热器模块化排布示意图(四)；
图11是本发明实施方式三中超临界二氧化碳布雷顿循环系统的示意图(回热器为串联组合形式)。
附图标记说明：
1、热源换热器；2、透平；3、冷却器；4、压缩机；5、发电机；6、回热器；7、串联模块；8、并联模块；9、a结构混联模块；10、b结构混联模块；11、热化学反应系统；12、阀门。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明进行进一步的详细说明。附图中示意性地简化示出了超临界二氧化碳布雷顿循环系统的结构等。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施方式一
本发明的第一实施方式提供了一种超临界二氧化碳布雷顿循环系统，参见图1所示，包括热源换热器1、透平2、冷却器3、压缩机4、发电机5以及回热器6。其中，热源换热器1、透平2、冷却器3以及压缩机4依次序且循环连接，发电机5与透平2的输出端连接。回热器6的热侧进出口与透平2和冷却器3连接、冷测进出口与压缩机4和热源换热器1连接。
本实施方式所述的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，是以超临界二氧化碳(以下简称S-CO2)为换热和做功介质的闭式热力学循环系统。S-CO2在热源换热器1处吸热，变为高温高压的做功介质，再进入透平2设备膨胀做功、发电机5发电。膨胀后的高温低压的S-CO2进入回热器6，与冷侧的S-CO2进行换热。换热后的低压的S-CO2经冷却器3冷却至临界点温度附近，低温低压的S-CO2再进入压缩机4。经压缩机4压缩升压、回热器6升温后，高压的S-CO2再次回到热源换热器1处吸热，完成一次循环。
特别地，在透平2与冷却器3之间设置的回热器6有多个，回热器6的个数不低于三个，每一回热器6的热侧进出口均与透平2和冷却器3连接，每一回热器6的冷测进出口均与压缩机4和热源换热器1连接。这里的连接，包括直接连接和间接连接，回热器6的热侧进出口可以与透平2和冷却器3直接连接，也可以通过二者之间的回热器6间接连接，回热器6的冷测进出口可以与压缩机44和热源换热器1直接连接，也可以通过二者之间的回热器6间接连接。
更为具体的，当回热器6的热侧进出口与透平2和冷却器3之间无其他回热器6设置时，回热器6的热侧进出口与透平2和冷却器3直接连接；当回热器6的热侧进出口与透平2和/或冷却器3之间具有其他回热器6时，该回热器6的热侧进口和/或出口与相邻侧的回热器6的热侧出口和/或进口连接，该回热器6的热侧进口和/或出口与透平2和/或冷却器3为间接连接。
当回热器6的冷侧进出口与压缩机44和热源换热器1之间无其他回热器6设置时，回热器6的冷侧进出口与压缩机44和热源换热器1直接连接；当回热器6的冷侧进出口与压缩机44和/或热源换热器1之间具有其他回热器6时，该回热器6的冷侧进口和/或出口与相邻侧的回热器6的冷侧出口和/或进口连接，该回热器6的冷侧进口和/或出口与压缩机44和/或热源换热器1为间接连接。
相较于现有技术而言，本实施方式提供的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，通过设置多个回热器6，多个回热器6通过不同的组合排布，能够解决目前受加工制造工艺限制、单个回热器6换热量有限的问题，满足大型超临界二氧化碳布雷顿循环的回热需求。设置多个回热器6通过不同的组合排布，便于形成基于回热器6设备的系统调控策略，从而增加闭式布雷顿循环系统的调控方式，提高系统的灵活性。
热源吸热器是将热源能量吸收传递到S-CO2工质中的能量转换设备，适用热源可为化石燃料、太阳能、核能等多种形式。本实施方式中的热源换热器1可以是直接式吸热器、颗粒吸热器或者熔盐吸热器；
本发明中，回热器6可以是管壳式换热器、板式换热器或者印刷电路板换热器。作为优选，本实施方式中的回热器6为采用化学刻蚀和扩散焊接技术加工而成的印刷电路板换热器(PCHE，以下也可简称PCHE回热器6)，其具有单位体积换热面积大、换热量大、流动压力损失较高、设备体积小以及结构紧凑等特点。
透平2和压缩机4是适用于S-CO2物性的旋转设备，透平2和压缩机4可以是如图1所示的共轴串联布置，压缩机4与透平2同步工作，工作效率高；透平2和压缩机4也可以是如图2所示的分轴并联布置，二者可以独立运行，不受对方的干扰。
多个回热器6的基本排布方式包括串联排布、并联排布以及混联排布，以回热器6的个数为三为例，分别对三个回热器6的排布方式进行说明。
第一种基本组合形式为串联形式，即多个回热器6顺次连接，形成为串联模块7。参见图1所示，三个回热器6串联排布，透平2出口的高温低压S-CO2流体进入第一级回热器6热侧，依次经过三个回热器6，完成热能释放；经压缩机4压缩后的低温高压S-CO2流体进入最后一级回热器6冷侧，逆向依次经过三个回热器6，完成热能吸收。
在已知单个回热器6的换热量后，可根据系统量级需求选择串联组合。例如，目前可加工制造的单个PCHE回热器6的芯体换热量约为15-17MW，按回热量约为系统输出功的5倍来进行设计。对于10MW的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，需要3-5个回热器6进行串联；对于50MW的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，需要14-17个回热器6进行串联；对于100MW的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，则需要26-30个回热器6进行串联，以此类推。
通过多个回热器6的串联叠加，能够满足获得不同换热量的需求，串联的多个回热器6的排布方式简单，也便于回热器6的安装。在多个回热器6的串联排布方式下，变工况时多个回热器6依次响应，后一级对比前一级存在响应滞后现象，多个回热器6的响应速度较慢但稳定特性较好。
第二种基本组合形式为并联形式，即多个回热器6并行运行，将总流量进行分流，形成并联模块8。参见图2所示，三个PCHE回热器6并联排布，透平2出口的高温低压S-CO2流体，经过等分流量后均匀进入三个相同的回热器6热侧，换热后再合流；经压缩机4压缩后的低温高压S-CO2流体，同样等分流量逆向进入回热器6冷侧，吸收热量后合流。
多个回热器6并联，通过调控流量，也可以满足不同量级的大型系统的回热需求。并且，通过多个回热器6的并联叠加，能够实现工质在并联回热器6间的流量等分，进而实现各个并联的回热器6的回热量均等。在多个回热器6的并联排布方式下，由于流量均等分配到各回热器6，变工况时多个回热器6几乎同时产生变化，各回热器6独立响应，因而超临界二氧化碳布雷顿循环系统整体响应速度较快。
第三种基本组合形式为混联形式，即多个回热器6串联与并联共存，形成并混联模块。考虑到连接顺序，混联模块又可分为a、b两种结构的混联模块9、10，a结构混联模块9与b结构混联模块10在工质流通方向上的顺序相反。
参见图3所示，三个PCHE回热器6混联排布形成的a结构混联模块9，两个第二级的回热器6并联，第一级的回热器6与第二级的两个回热器6串联。在a结构混联模块9中，透平2出口的高温低压S-CO2流体先经过第一级回热器6热侧，再进行分流，进入并联的第二级回热器6热侧；经压缩机4压缩后的低温高压S-CO2流体，先分流进入并联的第二级回热器6冷侧，再汇合经过第一级回热器6冷侧。
参见图4所示，三个PCHE回热器6混联排布形成的b结构混联模块10，两个第一级的回热器6并联，第一级的两个回热器6与第二级的回热器6串联。在b结构混联模块10中，透平2出口的高温低压S-CO2流体先分流进入并联的两个第一级回热器6热侧，再汇合进入第二级回热器6热侧；经压缩机4压缩后的低温高压S-CO2流体，先进入第二级回热器6冷侧，再分流进入并联的第一级回热器6冷侧。
通过多个回热器6的混联叠加，串联与并联共存，混联排布的响应特性介于串联和并联之间，在响应速度和稳定性上较为平衡。
混联排布的多个回热器6中，并联排布的多个回热器6设置于串联排布的至少一个回热器6的上游端。多个回热器6并联后再与其他回热器6串联，也即b结构与a结构相比，使得与冷却器3以及压缩机4连接的回热器6个数较少、连接线简单。此时的多个回热器6的结构，能够在降负荷工况下，获得更低的回热器6热侧出口温度，这也就意味着回热器6的换热特性更加优异。
以一个10MW的超临界二氧化碳布雷顿循环系统为例，对上述各种组合形式下的系统进行全负荷工况设计和计算。选取透平2入口温度为600℃，入口压力20MPa，选取压缩机4入口温度35℃，压力7.6MPa，循环系统S-CO2总流量109.135kg/s。系统回热需求约为47MW，需要至少3个PCHE回热器6进行组合排布。
此时，选取各个回热器6热侧的温度作为分析对象，多个回热器6形成回热器6组，可以得到全负荷下的结果见表1：
表1
将系统输出功负荷降低20％，对各组合形式进行动态响应分析，可以得到全负荷下的结果见表2以及图5-6。可以发现，此时系统中各项参数有所降低，透平2入口温度为590℃，入口压力18MPa，系统总流量下降10.7％，回热器6组热侧出口温度下降6.13％，并获取响应后的分析对象在部分负荷工况回热器6参数。
表2
再将系统输出功负荷降低40％，对各组合形式进行动态响应分析，可以得到全负荷下的结果见表3。可以发现，此时的响应时间延长，透平2入口温度降为580℃，入口压力16MPa，系统总流量下降22.9％，回热器6组热侧出口温度下降13.2％，并获取响应后的分析对象在部分负荷工况回热器6参数。
表3
进一步地，对该变工况过程的响应过程进行分析，可以得到不同排布方式下的响应规律。
串联排布方式下，各连接PCHE回热器6依次响应，后一级对比前一级存在响应滞后现象，因而整体PCHE回热器6组的响应速度较慢，稳定特性较好。
并联排布方式下，由于流量均等分配到各PCHE回热器6，变工况时几乎同时产生变化，各PCHE独立响应，因而整体响应速度较快，但容易受负荷波动影响，稳定特性较差。
混联排布的响应特性介于串联和并联之间，在响应速度和稳定性上较为平衡，是大型循环系统的可能性方案。对于本发明所述的两种结构进行分析发现，对比a结构，b结构能够在降负荷工况下，获得更低的回热器6热侧出口温度，即意味着回热器6的换热特性更加优异。
更广泛地，对于一个100MW的系统，为提高系统效率，在保持冷侧温度和压力为35℃和7.6MPa不变的条件下，透平2入口温度可提高至700-800℃，压力可提高至22-25MPa。此时所需的S-CO2流量范围在683-861kg/s，系统回热需求可达450-500MW。在现有PCHE回热器6生产制造水平下，则需要26-30个PCHE回热器6进行组合排布，仍以本实施方式所述的基本组合形式为基础，进行数量上的增加和位置上的组合。
对于一个1000MW的系统，透平2入口出参数或可进一步提高至800-1000℃，压力可提高至27-30MPa。此时所需的S-CO2流量范围在4837-6138kg/s，系统回热需求可达4700-5000MW，。在现有PCHE回热器6生产制造水平下，则需要276-300个PCHE回热器6进行组合排布，仍以本实施方式所述的基本组合形式为基础，进行数量上的增加和位置上的组合。
考虑实际工程中可能存在的诸多情况，不同等级的大型布雷顿循环系统中的回热器6排布，可基于本实施方式所提及的基本组合方式，对其模块内回热器6数量进行增减，不同模块之间也可以在结构上进行适当组合。
需要说明的是，本实施方式所述案例，仅为方便说明多回热器6的组合及排布，不应理解为对其系统量级和参数的限制，下述实施方式中的案例同理，不再赘述。基本组合形式包括但不限于本实施方式中所述的若干种形式，但只要其连接以串联、并联作为基础的，均可认为是本发明所述思想，并列为本发明权利要求保护范围。
考虑到循环效率提高和设备性能优化，本实施方式提供的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，不仅适用于简单布雷顿循环系统也适用于再压缩布雷顿循环系统、预压缩布雷顿循环系统以及中间冷却布雷顿循环系统。
实施方式二
本发明的第二实施方式提供了一种超临界二氧化碳布雷顿循环系统，第二实施方式是对第一实施方式的进一步改进，未做特别说明的部分包括附图标记及文字描述，均与第一实施方式相同，在此不再赘述。
第二实施方式相对于第一实施方式的主要改进之处在于，在本发明的第二实施方式中，多个回热器6之间以实施方式一中的基本组合形式为一个模块，并构成一种或多种回热器6连接模块。连接模块可以是如图1中串联的多个回热器6组成串联模块7、如图2中并联的多个回热器6组成并联模块8、如图3和图4中混联的多个回热器6分别组成a结构混联模块9和b结构混联模块10。其中，串联模块7至少由两个回热器6串联组成，并联模块8至少由两个回热器6并联组成。多种连接模块间能够进一步组合，满足系统量级和初参数范围的不同要求的大型布雷顿循环系统的回热需求，提高系统调控灵活性。
再具体的，串联模块7与回热器6和/或相邻串联模块7的排布方式为并联排布或者混联排布。并联模块8与回热器6和/或相邻并联模块8的排布方式为串联排布或者混联排布。并联模块8和串联模块7的排布方式为串联排布或者混联排布。以及，混联模块与回热器6和/或串联模块7和/或并联模块8的排布方式为串联排布、并联排布或者混联排布。
参见图7所示，示出了由两个回热器6串联组成的串联模块7与一个回热器6并联的排布结构。
参见图8所示，示出了两个串联模块7并联后再与一个回热器6串联的排布结构，每一串联模块7由两个回热器6串联组成。
参见图9所示，示出了两个并联模块8串联的排布结构，每一并联模块8由两个回热器6并联组成。
参见图10所示，示出了并联模块8与上述图3中的b结构混联模块10并联的排布结构，每一并联模块8由两个回热器6并联组成。
其他排布结构不再一一列举。
依照不同系统量级和设计要求进行串联模块7和回热器6的叠加组合，回热器6的设计具有较强的灵活性和较好的系统适应性。本发明的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，仅需对回热器6的数量和排布进行调整，操作可行性高，对现有超临界二氧化碳布雷顿循环系统处连接线外的整体改动和影响较小，适合工程实践。
实施方式三
本发明的第三实施方式提供了一种超临界二氧化碳布雷顿循环系统，第三实施方式是对第一或者第二实施方式的进一步改进，未做特别说明的部分包括附图标记及文字描述，均与第一或者第二实施方式相同，在此不再赘述。
第三实施方式相对于第一或者第二实施方式的主要改进之处在于，在本发明的第三实施方式中提供了多个回热器6在超临界二氧化碳布雷顿循环系统负荷变化下利用其他热源系统参与调节的可能方式。结合图11来看，超临界二氧化碳布雷顿循环系统还包括其他热源系统，利用其他热源系统参与布雷顿循环系统的变负荷调节。作为优选，在本实施方式中的热源系统为热化学反应系统11，透平2的出口与热化学反应系统11的进出口连接。现有超临界二氧化碳布雷顿循环系统与热化学反应系统11结合，在超临界二氧化碳布雷顿循环系统变负荷运行时，可利用热化学反应对超临界二氧化碳布雷顿循环系统内S-CO2的流量进行调节，并能够匹配闭式布雷顿循环系统的温度和压力条件。
具体的，在实际工程中的闭式超临界二氧化碳布雷顿循环系统中，当需要根据负荷波动进行变工况调节时，主要调节手段是系统内S-CO2的流量调节。以降低负荷工况为例，超临界二氧化碳布雷顿循环系统中的S-CO2流量将会减少，这一部分S-CO2可通过其他换热系统进行存储和再释放，作为优选地，可以通过热化学反应系统11进行储放。
同样地，以一个10MW的超临界二氧化碳布雷顿循环系统为例，所用热化学反应物质为0.3：1摩尔比的碳酸钠(NaCO3)和氧化镁(MgO)混合物。考虑到释放到热化学反应系统11时的压力环境，本实施方式将热化学反应系统11布置在低压侧，即7.6MPa压力；另外，化学物质的反应温度区间为350-600℃，为多匹配回热器6温度，热化学反应系统11布置在透平2出口至第一级的回热器6之间。
在负荷降低时，热化学反应系统11吸收控制阀门12开启，S-CO2进入并与热化学物质进行反应吸收。以降低20％负荷工况为例，超临界二氧化碳布雷顿循环系统内的S-CO2流量降低11.68kg/s，减少了10.7％，若以热化学反应进行碳吸收，在450℃时吸收增重可达22.52％，该过程反应所需响应时间为5min。在负荷回调时，热化学反应系统11释放控制阀门12开启，S-CO2释放回到超临界二氧化碳布雷顿循环系统中，释放的S-CO2温度在450-510℃，完全释放所需时间为10min。
本实施方式的多回热器6模块排布，使得超临界二氧化碳布雷顿循环系统的温度呈梯级变化，便于匹配热化学反应系统11的反应所需温度，在降负荷时可以迅速而准确地吸收多余的S-CO2，达到调节流量的作用。另外，在负荷回调时，由热化学反应系统11直接进行S-CO2释放，这部分S-CO2可以满足超临界二氧化碳布雷顿循环系统中的温度和压力需求，并直接进入回热器6参与换热和循环，响应动作迅速。
当然，在本发明的其他实施方式中，热源系统还可以是余热循环利用系统、地热系统、显热或潜热储热系统等。
对于本领域技术人员来说，在本发明技术思想的范围内能够根据需要而对于上述控制方法的各个步骤进行删减或者顺序调整。
本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种超临界二氧化碳布雷顿循环系统，包括依次序且循环连接的热源换热器、透平、冷却器以及压缩机，发电机与所述透平的输出端连接，其特征在于，在所述透平与所述冷却器之间还设置有多个回热器，多个所述回热器的个数不低于三个，每一所述回热器的热侧进出口均与所述透平和所述冷却器连接，每一所述回热器的冷测进出口均与所述压缩机和所述热源换热器连接。
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，其特征在于，多个所述回热器的排布方式为串联排布、并联排布或者混联排布。
3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，其特征在于，混联排布的多个所述回热器中，并联排布的多个所述回热器设置于所述串联排布的至少一个所述回热器的上游端。
4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，其特征在于，至少两个所述回热器串联排布组成串联模块，所述串联模块与所述回热器和/或相邻所述串联模块的排布方式为并联排布或者混联排布。
5.根据权利要求4所述的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，其特征在于，至少两个所述回热器并联排布组成并联模块，所述并联模块与所述回热器和/或相邻所述并联模块的排布方式为串联排布或者混联排布。
6.根据权利要求4所述的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，其特征在于，所述并联模块和所述串联模块的排布方式为串联排布或者混联排布。
7.根据权利要求6所述的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，其特征在于，至少三个所述回热器混联排布组成混联模块，所述混联模块与所述回热器和/或所述串联模块和/或所述并联模块的排布方式为串联排布、并联排布或者混联排布。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，其特征在于，所述透平和所述压缩机为共轴设置或者分轴设置。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，其特征在于，所述热源换热器为直接式吸热器、颗粒吸热器或者熔盐吸热器；
所述回热器为管壳式换热器、板式换热器或者印刷电路板换热器。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的超临界二氧化碳布雷顿循环系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳布雷顿循环系统还包括：
热源系统，所述透平的出口与所述热源系统的进出口连接。
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