CN206688546U - 超临界二氧化碳流体发电系统用稳流调节器 - Google Patents

Abstract

超临界二氧化碳流体发电系统用稳流调节器，包括壳体、进口管路和出口管路，进口管路固定在壳体的进料端，与壳体内相连通；出口管路固定在壳体的出料端，与壳体内相连通，其特征在于：还设有导流混合机构，导流混合机构固定在壳体内，进口管路的数量为N根，N≥2，导流混合机构为通过进口管路进入壳体内的不同温度或不同压力的N股流体的混合装置。本实用新型可广泛利用不同温度、不同热力强度的余热能源、太阳能、中小型生物质燃料炉热能，用于超临界CO₂发电。

Description

超临界二氧化碳流体发电系统用稳流调节器

技术领域

本实用新型涉及环保装备技术领域，具体是涉及一种超临界二氧化碳流体发电系统用稳流调节器。

背景技术

气候变化已成为影响人类生存和发展的问题之一，而大量的二氧化碳排放被认为是导致气候变暖的主要原因，我国作为世界上最大的发展中国家，以煤炭为主的一次能源和以火力发电为主的二次能源结构，随着经济总量的迅速增长，一次能源和二次能源的CO₂ 排放具有增长快、总量大的特点，为应对气候变化，发展低碳能源尤其是可再生能源和新能源已成为人们的共识，生物质发电、太阳能发电、超临界二氧化碳发电等已受到广泛关注。

随CCS技术应用发展起来的超临界二氧化碳发电系统较传统的热能发电系统，在系统热效率、总重及占地面积、污染物排放等方面表现出显著的优势，现行的超临界二氧化碳发电系统包括热源、高速涡轮机、高速发电机、高速压气机、冷却器等，其循环过程为超临界二氧化碳经压缩机升压——用高效换热器等压加热二氧化碳工质——工质进入涡轮机推动涡轮做功带动电机发电——工质进入冷却器——再进入压缩机形成闭式循环，系统投资大；而其高效换热器是超临界发电系统工程应用的基础，客观上要求用高效换热器等压加热二氧化碳工质，因此，现行超临界二氧化碳试验环路的热交换大多使用印制电路板热交换器（ＰＣＨＥ），它适用于高工作温度和高工作压力，并具有良好的扩展能力，能满足用换热器等压加热二氧化碳工质的要求，但机构复杂，投资大，一套能获取等压超临界CO₂流体的热能换热装置高达数千万美元，这于利用各类不同温度或温度波动大、不同热力强度的余热能源、太阳能及中小型生物质燃料炉的热能极不便，客观上与我国的基本经济环境条件不匹配。

为推动CO₂发电技术的应用，迫切需要一种全新的超临界CO₂流体发电系统用稳流调节装置，从而达到广泛利用各类不同温度或温度波动大、不同热力强度的余热能源、太阳能及中小型生物质燃料炉热能，用于超临界CO₂发电机组稳定发电的目的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种超临界二氧化碳流体发电系统用稳流调节器，可广泛利用不同温度、不同热力强度的余热能源、太阳能、中小型生物质燃料炉热能，用于超临界CO₂发电。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是，一种超临界CO₂流体发电系统用稳流调节器，包括壳体、进口管路和出口管路，所述进口管路固定在壳体的进料端，与壳体内相连通；所述出口管路固定在壳体的出料端，与壳体内相连通，其特征在于：还设有导流混合机构，所述导流混合机构固定在壳体内，所述进口管路的数量为N根，N≥2，所述导流混合机构为通过进口管路进入壳体内的不同温度或不同压力的N股流体的混合装置。

进一步，所述流混合机构包括螺旋叶片，所述螺旋叶片设于壳体内。

进一步，所述流混合机构包括螺旋叶片和/或折流板和/或多孔板，所述螺旋叶片和/或折流板和/或多孔板设于壳体内。

进一步，每根进口管路包括进口管道，所述进口管道上按流体流动的方向依次设有温压感应器、流量计和逆止阀，N根进口管道之间通过分配器连通，所述分配器固定在流量计和逆止阀之间。

进一步，所述出口管路包括出口管道，所述出口管道上设有调压阀和出口温压感应器。

进一步，还设有增压泵系统，所述增压泵系统包括增压进口管道、增压出口管道、增压逆止阀和增压泵，所述增压进口管道一端与分配器或分配器前的进口管道连通，另一端与增压泵连通；所述增压出口管道一端与增压泵连通，另一端与壳体或调压阀前的出口管道连通；所述增压逆止阀设于增压出口管道上。

进一步，还设有支架，所述壳体固定在支架上。

进一步，所述壳体外设有保温层，所述保温层覆裹在壳体外。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：结构简单，投资成本低，运行可靠，便于利用各类不同温度或温度波动大、不同热力强度的余热能源、太阳能及中小型生物质燃料炉热能，通过各类不同温度或温度波动大、不同热力强度的余热能源、太阳能及中小型生物质燃料炉热能获得多种不同温度、不同压力、不同能量密度的超临界CO₂流体，通过本实用新型稳流调节器可将多种不同温度、不同压力、不同能量密度的超临界CO₂流体转化为等温等压的超临界CO₂流体，稳定供应超临界CO₂流体发电系统发电。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2的结构示意图。

图3是本实用新型实施例3的结构示意图。

图中：1—壳体，101—保温层，2—导流混合机构，201—螺旋叶片，202—折流板，202—多孔板，3—进口管路，301—第一温压感应器，302—第一流量计，303—分配器，304—第一逆止阀，305—第一进口管道，301'—第二温压感应器，302'—第二流量计， 304'—第二逆止阀，305'—第二进口管道，4—出口管路，401—调压阀，402—出口温压感应器，403—出口管道，5—支架，6—增压泵系统，601—增压进口管道，602—增压出口管道，603—增压逆止阀。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

参照图1，本实施例包括壳体1、导流混合机构2、进口管路3、出口管路4、支架5，壳体1固定在支架5上，导流混合机构2固定在壳体1内，进口管路3固定在壳体1的进料端，与壳体1内相连通；出口管路4固定在壳体1的出料端，与壳体1内相连通。

导流混合机构2为进入壳体1内不同温度/不同压力的多股流体的混合装置，流混合机构2包括螺旋叶片201、折流板202和多孔板203，折流板202、多孔板203、螺旋叶片201按壳体1内流体流动的方向依次设于壳体1内。

进口管路3包括第一进口管路和第二进口管路，第一进口管路包括第一温压感应器301、第一流量计302、第一逆止阀304和第一进口管道305，第一温压感应器301、第一流量计302、第一逆止阀304按流体流动的方向依次固定在第一进口管道305上，并与壳体1内相连通。

第二进口管路包括第二温压感应器301'、第二流量计302'、第二逆止阀304'和第二进口管道305'，第二温压感应器301'、第二流量计302'、第二逆止阀304'按流体流动的方向依次固定在第二进口管道305'上，并与壳体1内相连通。

第一进口管道305和第二进口管道305'之间通过分配器303连通，分配器303一端固定在第一流量计302和第一逆止阀304之间，另一端固定在第二流量计302'和第二逆止阀304'之间。

出口管路4包括调压阀401、出口温压感应器402和出口管道403，调压阀401、出口温压感应器402固定在出口管道403上，并与壳体1内相连通。

壳体1外设有保温层101，保温层101覆裹在壳体1外。

实施例2

参照图2，本实施例与实施例1的区别仅在于：进口管路3包括第一进口管路、第二进口管路、第三进口管路、第四进口管路和第五进口管路；第三进口管路、第四进口管路和第五进口管路与第一进口管路、第二进口管路结构相同；第一进口管路、第二进口管路、第三进口管路、第四进口管路和第五进口管路之间通过分配器303连接；折流板202、螺旋叶片201、多孔板203按壳体1内流体流动的方向依次设于壳体1内；还设有增压泵系统6，增压泵系统6包括增压进口管道601、增压出口管道602、增压逆止阀603、增压泵，增压进口管道601一端与分配器303连通，另一端与增压泵连通；增压出口管道602一端与增压泵连通，另一端与壳体1连通；增压逆止阀603设于增压出口管道602上，增压泵固定在支架5上。其余同实施例1。

实施例3

参照图3，本实施例与实施例2的区别仅在于：进口管路3包括第一进口管路、第二进口管路、第三进口管路，第一进口管路、第二进口管路、第三进口管路之间通过分配器303连接，增压进口管道601一端与分配器303前的进口管道连通，另一端与增压泵连通；增压出口管道602一端与增压泵连通，另一端与调压阀401前的出口管道连通。其余同实施例2。

在实际应用中，流混合机构2还可只含有螺旋叶片201，或只含螺旋叶片201和折流板202，或只含螺旋叶片201和多孔板203。

本实用新型的工作原理如下：

不同温度、不同热力强度的热源会产生不同温度、不同压力的超临界CO₂流体，通过本实用新型稳流调节器可将不同温度、不同压力的超临界CO₂流体转化为等温、等压的超临界CO₂流体。具体实现过程如下：

通过进口管路3向壳体1内送入不同温度、不同压力的超临界CO₂流体，壳体1内的导流混合机构2将不同温度、不同压力的超临界CO₂流体平稳的均质为等温等圧超临界CO₂流体，等温等压超临界CO₂流体经出口管路4送出；进口管路3上的温压感应器用于检测温压与能量密度不同的两道或多道超临界CO₂流体的温度和压力，出口管路4上的出口温压感应器402用于检测出口管路4中超临界CO₂流体的温度和压力，根据设定的出口管路4中超临界CO₂流体的温度/压力要求，进口管路3上的分配器304根据进口管路3上各道超临界CO₂流体的温度和压力状况，调整流入的各道超临界CO₂流体的流量，以实现等温等压输出超临界CO₂流体。增压泵系统6视情况开启，确保稳流调节器输出等压超临界CO₂流体。出口管路4输出的等温等压超临界CO₂流体稳定供给超临界CO₂发电系统的涡轮机/活塞式膨胀机做功。

本实用新型结构简单，投资成本低，运行可靠，便于超临界CO₂发电系统的自动控制，通过本实用新型稳流调节器，可广泛利用不同温度、不同热力强度的各类废弃热能、太阳能、生物质炉能源，实现超临界CO₂发电，利于超临界CO₂发电技术的应用推广。

便于利用各类不同温度或温度波动大、不同热力强度的余热能源、太阳能及中小型生物质燃料炉热能，通过各类不同温度或温度波动大、不同热力强度的余热能源、太阳能及中小型生物质燃料炉热能获得多种不同温度、不同压力、不同能量密度的超临界CO₂流体，通过本实用新型稳流调节器可将多种不同温度、不同压力、不同能量密度的超临界CO₂流体转化为等温等压的超临界CO₂流体，稳定供应超临界CO₂流体发电系统发电。

本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本实用新型的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种超临界二氧化碳流体发电系统用稳流调节器，包括壳体、进口管路和出口管路，所述进口管路固定在壳体的进料端，与壳体内相连通；所述出口管路固定在壳体的出料端，与壳体内相连通，其特征在于：还设有导流混合机构，所述导流混合机构固定在壳体内，所述进口管路的数量为N根，N≥2，所述导流混合机构为通过进口管路进入壳体内的不同温度或不同压力的N股流体的混合装置。

2.如权利要求1所述的超临界二氧化碳流体发电系统用稳流调节器，其特征在于：所述导流混合机构包括螺旋叶片，所述螺旋叶片设于壳体内。

3.如权利要求1所述的超临界二氧化碳流体发电系统用稳流调节器，其特征在于：所述导流混合机构包括螺旋叶片和/或折流板和/或多孔板，所述螺旋叶片和/或折流板和/或多孔板设于壳体内。

4.如权利要求1-3之一所述的超临界二氧化碳流体发电系统用稳流调节器，其特征在于：每根进口管路包括进口管道，所述进口管道上按流体流动的方向依次设有温压感应器、流量计和逆止阀，N根进口管道之间通过分配器连通，所述分配器固定在流量计和逆止阀之间。

5.如权利要求4所述的超临界二氧化碳流体发电系统用稳流调节器，其特征在于：所述出口管路包括出口管道，所述出口管道上设有调压阀和出口温压感应器。

6.如权利要求5所述的超临界二氧化碳流体发电系统用稳流调节器，其特征在于：还设有增压泵系统，所述增压泵系统包括增压进口管道、增压出口管道、增压逆止阀和增压泵，所述增压进口管道一端与分配器或分配器前的进口管道连通，另一端与增压泵连通；所述增压出口管道一端与增压泵连通，另一端与壳体或调压阀前的出口管道连通；所述增压逆止阀设于增压出口管道上。

7.如权利要求1-3之一所述的超临界二氧化碳流体发电系统用稳流调节器，其特征在于：还设有支架，所述壳体固定在支架上。

8.如权利要求1-3之一所述的超临界二氧化碳流体发电系统用稳流调节器，其特征在于：所述壳体外设有保温层，所述保温层覆裹在壳体外。