CN217681874U - 一种工质加热组件及超临界二氧化碳循环发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于火力发电技术领域，具体涉及一种工质加热组件和一种超临界二氧化碳循环发电机组，工质加热组件包括加热器和循环压缩机，加热器的进口适于与工质源连通，加热器用于加热，循环压缩机的进口与加热器的出口相连，循环压缩机的出口与加热器的进口相连。本实用新型的工质加热组件，可以缩短工质充装时加热的时间，避免节流膨胀效应引起工质温度降低。

Description

一种工质加热组件及超临界二氧化碳循环发电机组

技术领域

本实用新型属于火力发电技术领域，具体地，涉及一种工质加热组件和一种超临界二氧化碳循环发电机组。

背景技术

超临界二氧化碳机组在工质充装过程中，存在节流膨胀效应，节流膨胀效应指的是较高压力下的流体经多孔塞(或节流阀)向较低压力方向进行绝热膨胀的过程，气体温度下降的现象。节流膨胀效应导致工质的温度明显下降，无法满足透平机正常启动要求，从而导致超临界二氧化碳机组的无法快速启动及冲转并网。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的实施例提出一种工质加热组件，可以缩短工质充装时加热的时间，减小节流膨胀效应引起的工质温度降低。

本实用新型的实施例还提出了一种超临界二氧化碳循环发电机组。

本实用新型的实施例工质加热组件，包括：加热器，所述加热器的进口适于与工质源连通，所述加热器用于加热所述工质；循环压缩机、第一阀门和第二阀门，所述第一阀门的一端与所述加热器的出口连通，所述第一阀门的另一端与所述循环压缩机的进口连通，

所述第二阀门的一端与所述加热器的进口连通，所述第二阀门的另一端与所述循环压缩机的出口连通。

本实用新型实施例的工质加热组件，可以缩短工质充装时加热的时间，避免节流膨胀效应。

在一些实施例中，所述工质还包括流量计，所述流量计设在所述循环压缩机与所述第二阀门之间，所述流量计适于监测所述循环压缩机的出口的工质流量。

本实用新型实施例的超临界二氧化碳循环发电机组，包括：工质加热组件，所述工质加热组件为上述任一项所述的工质加热组件；发电组件，所述发电组件利用所述工质产生电能，所述发电组件的一端与所述加热器进口连通，所述发电组件的另一端与所述加热器出口连通。

本实用新型的实施例的超临界二氧化碳循环发电机组，可以缩短工质充装时加热的时间，避免节流膨胀效应。

在一些实施例中，所述发电组件包括压缩机、透平机和发电机，所述压缩机的出口与所述透平机的进口连通，所述透平机与所述发电机相连以利用所述工质带动所述发电机产生电能。

在一些实施例中，所述压缩机、透平机和发电机同轴设置。

在一些实施例中，所述超临界二氧化碳循环发电机组还包括换热器，所述换热器内具有相互独立且可换热的第一通道和第二通道，所述第一通道的一端与所述压缩机的出口连通，所述第一通道的另一端与所述加热器的进口连通，所述第二通道的进口与所述透平机的出口连通，所述第二通道的出口与所述压缩机的进口连通。

在一些实施例中，所述超临界二氧化碳循环发电机组还包括冷却器，所述冷却器的进口与所述第二通道的出口连通，所述冷却器的出口与所述压缩机的进口连通。

在一些实施例中，所述超临界二氧化碳循环发电机组还包括压力传感器，所述压力传感器适于测量超临界二氧化碳循环发电机组内工质的压力。

附图说明

图1是本实用新型实施例的超临界二氧化碳循环发电机组的示意图。

附图标记：

加热器1，循环压缩机2，第一阀门3，压缩机4，换热器5，第二阀门6，透平机7，发电机8，冷却器9，第四阀门10，第五阀门11。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的实施例的工质加热组件包括加热器1、循环压缩机2、第一阀门3和第二阀门6，加热器1的进口适于与工质源(未示出)连通，加热器1用于加热工质，第一阀门3的一端与加热器1的出口连通，第一阀门3的另一端与循环压缩机2的进口连通，第二阀门6的一端与加热器1的进口连通，第二阀门6的另一端与循环压缩机2的出口连通，第二阀门6用于调节循环压缩机2出口的流量。

具体地，如图1所示，加热器1的出口与工质源连通，工质源的出口设有第三阀门(未示出)，第三阀门适于开启或关闭工质源，加热器1用于加热在加热器1内流动的工质，循环压缩机2适于提高工质的压力和流量。例如，工质为二氧化碳。

需要说明的是，加热器1可以为锅炉，或者加热器1为现有的技术中的其它加热设备。

第一阀门3与加热器1的出口相连，第一阀门3的出口与循环压缩机2的进口相连，当工质源向工质加热组件通入一定量的工质后，第三阀门关闭，第一阀门3开启使循环压缩机2进出口管道中充满工质，启动循环压缩机2以增大工质的流量，从而提高加热器1 内工质的受热流量，进而提高工质的加热效率。

第二阀门6的一端与加热器1的进口连通，第二阀门6的另一端与循环压缩机2的出口连通，第二阀门6用于调节循环压缩机2出口的流量。当工质源向工质加热组件通入一定量的工质后，第一阀门3和第二阀门6由关闭转向开启，使循环压缩机2进出口管道中充满工质，然后关闭第二阀门6，启动循环压缩机2以增大工质的流量，然后将第二阀门6 开启以逐步调大工质的流量。待工质流量达到设定值，加热器1的开始工作以加热流经加热器1内的工质。当工质内的温度达到预定温度后，第二阀门6调节工质流量逐渐减小，同时降低循环压缩机2的载荷，当循环压缩机2的电流接近空载状态的电流时，停止循环压缩机2的运行，关闭第一阀门3和第二阀门6。

本实用新型的实施例的工质加热组件，通过将加热器1和循环压缩机2，可以将加热器 1和循环压缩机2之间的工质循环加热，提高工质的加热效率，通过设置循环压缩机2，循环压缩机2可以将工质加压的同时提高工质的流量，从而增大工质的受热流量，进而提高工质的加热效率。通过设置第一阀门3和第二阀门6，第二阀门6适于调节循环压缩机2 的排出的工质流量，避免工质流量过小对处于工作状态的加热器1的损伤，当工质加热完成后，第一阀门3和第二阀门6还可以关闭以将循环压缩机2与加热器1隔离，从而避免循环压缩机2不必要的做功。

在一些实施例中，工质加热组件还包括流量计(未示出)，流量计设在循环压缩机2与第二阀门6之间，流量计适于监测循环压缩机2的出口的工质流量。

具体地，如图1所示，流量计设于循环压缩机2与第二阀门6之间，流量计监测循环压缩机2的出口的工质流量，避免在工质流量过低时启动加热器1造成加热器1的损伤，提高了加热组件的稳定性和安全性。

本实用新型实施例的超临界二氧化碳循环发电机组，包括工质加热组件和发电组件，工质加热组件为上述任一项的工质加热组件，发电组件利用工质产生电能，发电组件的一端与加热器1进口连通，发电组件的另一端与加热器1出口连通。

具体地，如图1所示，发电组件的一端与加热器1的进口相连，发电组件的另一端与加热器1的出口相连，从而工质加热组件和发电组件形成超临界二氧化碳循环发电机组，工质可以在超临界二氧化碳循环发电机组中循环流通，发电组件可以将工质的动能转换为机械能，进而发电组件将机械能转换为电能。

在超临界二氧化碳循环发电机组充装工质时，工质源与发电组件的一端相连，即工质源通过发电组件将工质提供至加热组件以将工质加热。循环压缩机2适于提高工质加热组件内工质的流量，加热器1适于将工质加热。

本实用新型实施例的超临界二氧化碳循环发电机组，通过设置工质加热组件，通过加热器1将工质加热，循环压缩机2适于提高工质加热组件内工质的流量，循环压缩机2和加热器1相配合以将提高工质的加热时间，避免了因工质加热时间过长影响发电组件的正常并网。

在一些实施例中，发电组件包括压缩机4、透平机7和发电机8，压缩机4的出口与透平机7的进口连通，透平机7与发电机8相连以利用工质带动发电机8产生电能。

具体地，如图1所示，透平机7的进口设有第四阀门10，压缩机4的进口与加热器1的出口相连，压缩机4对工质进行压缩以保证工质的压力达到超临界二氧化碳循环发电机组运行所需的压力，透平机7的出口与发电机8连通，透平机7适于将工质的动能转换为机械能，透平机7与发电机8相连以驱动发电机8发电。

可选地，压缩机4、透平机7和发电机8同轴设置。透平机7可以直接带动发电机8 做工，从而提高发电效率，透平机7可以带动压缩机4转动，相比压缩机4单独用电机驱动，透平机7可以带动压缩机4转动可以降低超临界二氧化碳循环发电机组的运营成本，达到节能减排的效果。

在一些实施例中，超临界二氧化碳循环发电机组还包括换热器5，换热器5内具有相互独立且可换热的第一通道(未示出)和第二通道(未示出)，第一通道的一端与压缩机4的出口连通，第一通道的另一端与加热器1的进口连通，第二通道的进口与透平机7的出口连通，第二通道的出口与压缩机4的进口连通。

具体地，如图1所示，第一通道的出口设有第五阀门11，第一通道与第二通道在上下方向上间隔布置，第一通道的进口与压缩机4的出口连通，第一通道的出口与加热器1的进口连通，第二通道的进口与透平机7的出口连通，从而第二通道内的工质通过热传递对第一通道内的工质加热，第二通道的出口与冷却器9相连。

本实用新型实施例的超临界二氧化碳循环发电机组，通过设置第一通道与第二通道，第二通道内的工质可以通过热传递对第一通道内的工质加热，从而有效利用透平机7做工后排出工质的余热，降低超临界二氧化碳循环发电机组运行成本。

在一些实施例中，超临界二氧化碳循环发电机组还包括冷却器9，冷却器9的进口与第二通道的出口连通，冷却器9的出口与压缩机4的进口连通。

具体地，如图1所示，冷却器9的进口与第二通道的出口连通，冷却器9的出口与压缩机4的进口连通，冷却器9用于对换热器5排出的工质进行冷却以使工质的温度降低，避免工质温度过高造成压缩机4损坏，提高超临界二氧化碳循环发电机组运行的稳定性。

在一些实施例中，超临界二氧化碳循环发电机组还包括压力传感器(未示出)，压力传感器适于测量超临界二氧化碳循环发电机组内工质的压力。

具体地，压力传感器设于压缩机4、第一通道、加热器1任一者的出口或进口，或者，压力传感器位于压缩机4和第一通道之间的管道上，或者压力传感器位于加热器1和第一通道之间的管道上。压力传感器适于通过检测超临界二氧化碳循环发电机组内的压力以估算通入工质的量，当通入工质达到预设的工质的量时，即压力传感器测定超临界二氧化碳循环发电机组内的压力达到预定值，此时将第一阀门3和第二阀门6由关闭转向开启，使循环压缩机2进出口管道中充满工质，然后关闭第二阀门6，启动循环压缩机2以增大工质的流量，然后将第二阀门6开启以逐步调大工质的流量。待工质流量达到设定值，加热器1的开始工作以加热流经加热器1内的工质。当工质内的温度达到预定温度后，第二阀门6调节工质流量逐渐减小，同时降低循环压缩机2的载荷，当循环压缩机2的电流接近空载状态的电流时，停止循环压缩机2的运行，关闭第一阀门3和第二阀门6以将循环压缩机2与发电组件隔离，此时加热器1和发电组件正常运转，透平机7冲转定速，进而发电机8发电并网。

本实用新型实施例的超临界二氧化碳循环发电机组，通过设置压力传感器，可以通过检测超临界二氧化碳循环发电机组内的压力以估算通入工质的量，进而将适量的工质在工质加热组件内加热，避免工质的量过少造成加热后的工质不足以驱动透平机7的正常运转，提高超临界二氧化碳循环发电机组的稳定性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种工质加热组件，其特征在于，包括：

加热器，所述加热器的进口适于与工质源连通，所述加热器用于加热所述工质；

循环压缩机、第一阀门和第二阀门，所述第一阀门的一端与所述加热器的出口连通，所述第一阀门的另一端与所述循环压缩机的进口连通，

所述第二阀门的一端与所述加热器的进口连通，所述第二阀门的另一端与所述循环压缩机的出口连通。

2.根据权利要求1所述的工质加热组件，其特征在于，还包括流量计，所述流量计设在所述循环压缩机与所述第二阀门之间，所述流量计适于监测所述循环压缩机的出口的工质流量。

3.一种超临界二氧化碳循环发电机组，其特征在于，包括：

工质加热组件，所述工质加热组件为权利要求1或2中任一项所述的工质加热组件；

发电组件，所述发电组件利用所述工质产生电能，所述发电组件的一端与所述加热器进口连通，所述发电组件的另一端与所述加热器出口连通。

4.根据权利要求3所述的超临界二氧化碳循环发电机组，其特征在于，所述发电组件包括压缩机、透平机和发电机，所述压缩机的出口与所述透平机的进口连通，所述透平机与所述发电机相连以利用所述工质带动所述发电机产生电能。

5.根据权利要求4所述的超临界二氧化碳循环发电机组，其特征在于，所述压缩机、透平机和发电机同轴设置。

6.根据权利要求4所述的超临界二氧化碳循环发电机组，其特征在于，还包括换热器，所述换热器内具有相互独立且可换热的第一通道和第二通道，所述第一通道的一端与所述压缩机的出口连通，所述第一通道的另一端与所述加热器的进口连通，所述第二通道的进口与所述透平机的出口连通，所述第二通道的出口与所述压缩机的进口连通。

7.根据权利要求6所述的超临界二氧化碳循环发电机组，其特征在于，还包括冷却器，所述冷却器的进口与所述第二通道的出口连通，所述冷却器的出口与所述压缩机的进口连通。

8.根据权利要求7所述的超临界二氧化碳循环发电机组，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器适于测量超临界二氧化碳循环发电机组内工质的压力。

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