CN216241125U - 一种二氧化碳发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种二氧化碳发电装置，包括聚光塔、熔盐换热器、二氧化碳透平和回热器；聚光塔与熔盐换热器第一换热侧连通形成回路回到聚光塔中，熔盐换热器的第一换热侧的换热介质采用熔盐；熔盐换热器的第二换热侧换热介质采用高压二氧化碳流体，熔盐换热器的第二换热侧出口依次连接二氧化碳透平、回热器和熔盐换热器的第二换热侧的进口，形成回路。能够将超临界二氧化碳与太阳能发电结合，发电效率高，实现绿色高效发电。
Description
技术领域
本实用新型属于光热发电领域，涉及一种二氧化碳发电装置。
背景技术
随着碳达峰与碳中和政策的提出，太阳能等新能源成为未来能源结构中的主要形式。超临界二氧化碳发电具有匹配性好、效率优良的特点，在光热发电中展现出巨大潜力与广阔的应用前景，但目前并没有将超临界二氧化碳与太阳能发电结合的技术存在。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种二氧化碳发电装置，能够将超临界二氧化碳与太阳能发电结合，发电效率高，实现绿色高效发电。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种二氧化碳发电装置，包括聚光塔、熔盐换热器、二氧化碳透平和回热器；
聚光塔与熔盐换热器第一换热侧连通形成回路回到聚光塔中，熔盐换热器的第一换热侧的换热介质采用熔盐；熔盐换热器的第二换热侧换热介质采用高压二氧化碳流体，熔盐换热器的第二换热侧出口依次连接二氧化碳透平、回热器和熔盐换热器的第二换热侧的进口，形成回路。
优选的，回热器的第一换热侧进口连接二氧化碳透平出口，回热器的第二换热侧出口连接熔盐换热器第二换热侧的进口，回热器的第一换热侧出口依次连接有发生器的第一换热侧、蒸发器的第一换热侧、二氧化碳压缩机和回热器的第二换热侧进口。
进一步，发生器的第二换热侧和蒸发器的第二换热侧之间连接有冷凝器的冷凝侧，冷凝器的吸热侧连接有热网供水。
再进一步，发生器的第二换热侧内的介质采用盐溶液。
进一步，冷凝器的冷凝侧与蒸发器的第二换热侧之间连接有溶剂节流阀。
进一步，蒸发器的第二换热侧出口连接有吸收器的放热侧进口，吸收器的吸热侧进口连接有热网回水，吸收器的吸热侧出口与冷凝器的吸热侧进口连接。
再进一步，发生器的第二换热侧出口连接有溶液换热器的第一换热侧进口，溶液换热器的第一换热侧出口连接有吸收器的放热侧进口，吸收器的放热侧出口连接溶液换热器的第二换热侧进口，溶液换热器的第二换热侧出口与发生器的第一换热侧进口连接。
再进一步，溶液换热器的第一换热侧出口与吸收器的放热侧进口之间设置有溶液膨胀阀，吸收器的放热侧出口与溶液换热器的第二换热侧进口之间设置有溶液泵。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型采用聚光塔吸收太阳能能量，加热熔盐换热器中的熔盐，通过加热后的熔盐，对高压二氧化碳流体进行加热，高压二氧化碳流体进入二氧化碳透平做功，然后再到回热器中进行降温，最终回到熔盐换热器中，能够将超临界二氧化碳与太阳能发电结合，实现高品位热能到电能的转换，发电效率高，实现绿色高效发电。
进一步，利用吸收式热泵中发生器和蒸发器相变吸热的特点，实现二氧化碳余热的梯级利用，同时避免了直接换热过程中熔盐换热器内部夹点传热恶化的问题。
进一步，二氧化碳在二氧化碳压缩机入口前的冷却由蒸发器内溶剂的相变过程实现，有利于控制二氧化碳在临界点附近的温度恒定，对发电系统的稳定性具有一定意义。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
其中：1-聚光塔；2-熔盐换热器；3-二氧化碳透平；4-回热器；5-二氧化碳压缩机；6-发生器；7-冷凝器；8-蒸发器；9-吸收器；10-溶液换热器；11-溶液膨胀阀；12-溶液泵；13-溶剂节流阀。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
如图1所示，为本实用新型所述的二氧化碳发电装置，包括聚光塔1、熔盐换热器2、二氧化碳透平3、回热器4、二氧化碳压缩机5、发生器6、冷凝器7、蒸发器8、吸收器9、溶液换热器10、溶液膨胀阀11、溶液泵12、溶剂节流阀13。
聚光塔1与熔盐换热器2第一换热侧连通形成回路回到聚光塔1中，熔盐换热器2的第一换热侧的换热介质采用熔盐；熔盐换热器2的第二换热侧换热介质采用高压二氧化碳流体，熔盐换热器2的第二换热侧出口依次连接二氧化碳透平3、回热器4和熔盐换热器2第二换热侧的进口，形成回路。
回热器4的第一换热侧进口连接二氧化碳透平3出口，回热器4的第二换热侧出口连接熔盐换热器2第二换热侧的进口，回热器4的第一换热侧出口依次连接有发生器6的第一换热侧、蒸发器8的第一换热侧、二氧化碳压缩机5和回热器4的第二换热侧进口。
发生器6的第二换热侧内的介质采用盐溶液，发生器6的第二换热侧和蒸发器8的第二换热侧之间连接有冷凝器7的冷凝侧，冷凝器7的吸热侧连接有热网供水。冷凝器7的冷凝侧与蒸发器8的第二换热侧之间连接有溶剂节流阀13。蒸发器8的第二换热侧出口连接有吸收器9的放热侧进口，吸收器9的吸热侧进口连接有热网回水，吸收器9的吸热侧出口与冷凝器7的吸热侧进口连接。
发生器6的第二换热侧出口连接有溶液换热器10的第一换热侧进口，溶液换热器10的第一换热侧出口连接有吸收器9的放热侧进口，吸收器9的放热侧出口连接溶液换热器10的第二换热侧进口，溶液换热器10的第二换热侧出口与发生器6的第一换热侧进口连接。
溶液换热器10的第一换热侧出口与吸收器9的放热侧进口之间设置有溶液膨胀阀11，吸收器9的放热侧出口与溶液换热器10的第二换热侧进口之间设置有溶液泵12。
本实用新型所述二氧化碳发电装置的工作方法，包括以下过程：
聚光塔1吸收太阳能能量并加热塔内的熔盐，使熔盐温度达到600℃以上。熔盐由聚光塔1进入熔盐换热器2的第一换热侧，加热熔盐换热器2第二换热侧的高压二氧化碳流体。
从回热器4第二换热侧来的高压二氧化碳流体在熔盐换热器2第二换热侧吸热后，进入二氧化碳透平3做功，而后回到回热器4第一换热侧，同回热器4的第二换热侧的低温二氧化碳换热，温度降到110℃附近；该回热器4第一换热侧的二氧化碳继续进入发生器6第一换热侧，加热发生器6第二换热侧内的盐溶液，使盐溶液内的溶剂受热蒸发，溶液浓度升高，二氧化碳自身被一次冷却，温度达到50℃～60℃之间；一次冷却后的二氧化碳继续进入到蒸发器8第一换热侧中，同另一侧的低压冷凝水进行换热，低压冷凝水受热蒸发为水蒸气，二氧化碳自身被二次冷却，温度达到临界温度35℃附近；二次冷却后的二氧化碳由蒸发器8第一换热侧进入二氧化碳压缩机5，被加压后进入回热器4第二换热侧同回热器4第一换热侧的高温二氧化碳换热，然后进入熔盐换热器2的第二换热侧，构成二氧化碳发电循环。该部分通过二氧化碳工质的循环，实现太阳能到电能的转换。
二氧化碳的余热利用主要通过由发生器6、冷凝器7、蒸发器8、吸收器9和溶液换热器10构成的闭式吸收式热泵实现。发生器6的第二换热侧中，由盐和溶剂构成的盐溶液受到高温段二氧化碳的加热，溶液中的溶剂蒸发，溶液浓度升高。其中，蒸发后的溶剂进入到冷凝器7的冷凝侧中冷凝为液体，放出热量被热网水吸收；冷凝后的溶剂经过溶剂节流阀13节流后，由于压力降低，对应的饱和温度降低，溶剂本身向饱和点靠近，进入蒸发器8的第二换热侧中，在蒸发器8第二换热侧内进一步受到低温段二氧化碳的加热，蒸发为气体，进入到吸收器9的放热侧中。
发生器6第二换热侧由于加热蒸发作用产生的浓溶液首先进入溶液换热器10第一换热侧中，同溶液泵12输送而来的稀溶液进行换热，而后经溶液膨胀阀11节流后，进入到吸收器9放热侧中。吸收器9放热侧内的浓溶液吸收由蒸发器8第二换热侧过来的低压水蒸气，释放潜热和溶解热。热网水首先进入吸收器9吸热侧内，进行一次加热，而后进入冷凝器7吸热侧内，进行二次加热，实现对二氧化碳发电过程中余热的回收利用。
一方面利用超临界二氧化碳发电的方式，充分利用塔式太阳能的高品位热能；另一方面，采用吸收式热泵技术，对超临界二氧化碳冷却过程中的余热进行阶梯型利用，在满足热网供水温度的基础之上，避免换热器内出现传热恶化现象，实现太阳能的更深层次利用。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种二氧化碳发电装置，其特征在于，包括聚光塔(1)、熔盐换热器(2)、二氧化碳透平(3)和回热器(4)；
聚光塔(1)与熔盐换热器(2)第一换热侧连通形成回路回到聚光塔(1)中，熔盐换热器(2)的第一换热侧的换热介质采用熔盐；熔盐换热器(2)的第二换热侧换热介质采用高压二氧化碳流体，熔盐换热器(2)的第二换热侧出口依次连接二氧化碳透平(3)、回热器(4)和熔盐换热器(2)的第二换热侧的进口，形成回路。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳发电装置，其特征在于，回热器(4)的第一换热侧进口连接二氧化碳透平(3)出口，回热器(4)的第二换热侧出口连接熔盐换热器(2)第二换热侧的进口，回热器(4)的第一换热侧出口依次连接有发生器(6)的第一换热侧、蒸发器(8)的第一换热侧、二氧化碳压缩机(5)和回热器(4)的第二换热侧进口。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳发电装置，其特征在于，发生器(6)的第二换热侧和蒸发器(8)的第二换热侧之间连接有冷凝器(7)的冷凝侧，冷凝器(7)的吸热侧连接有热网供水。
4.根据权利要求3所述的二氧化碳发电装置，其特征在于，发生器(6)的第二换热侧内的介质采用盐溶液。
5.根据权利要求3所述的二氧化碳发电装置，其特征在于，冷凝器(7)的冷凝侧与蒸发器(8)的第二换热侧之间连接有溶剂节流阀(13)。
6.根据权利要求3所述的二氧化碳发电装置，其特征在于，蒸发器(8)的第二换热侧出口连接有吸收器(9)的放热侧进口，吸收器(9)的吸热侧进口连接有热网回水，吸收器(9)的吸热侧出口与冷凝器(7)的吸热侧进口连接。
7.根据权利要求6所述的二氧化碳发电装置，其特征在于，发生器(6)的第二换热侧出口连接有溶液换热器(10)的第一换热侧进口，溶液换热器(10)的第一换热侧出口连接有吸收器(9)的放热侧进口，吸收器(9)的放热侧出口连接溶液换热器(10)的第二换热侧进口，溶液换热器(10)的第二换热侧出口与发生器(6)的第一换热侧进口连接。
8.根据权利要求7所述的二氧化碳发电装置，其特征在于，溶液换热器(10)的第一换热侧出口与吸收器(9)的放热侧进口之间设置有溶液膨胀阀(11)，吸收器(9)的放热侧出口与溶液换热器(10)的第二换热侧进口之间设置有溶液泵(12)。
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| CN202122984313.3U Active CN216241125U (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种二氧化碳发电装置 |
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- 2021-11-30 CN CN202122984313.3U patent/CN216241125U/zh active Active
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