超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统的制作方法

    专利2022-07-07  115


    本申请涉及发电系统技术领域,更具体地说,涉及一种超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统。



    背景技术:

    在发电领域,热力发电仍然占据着绝对的主导地位;无论是市场占比最大的燃煤电厂、还是比重逐年增加的核电站、亦或是新能源电站,如太阳能电站和地热电站以及近年来推广的采用燃气轮机区域供电的分布式电站等,这些发电站都需要一个高效热动力系统来将热源或排气的热能转换为机械能。

    常规蒸汽动力循环是目前热力发电领域应用最广泛的能源转换方式,该循环发电技术已趋于成熟,为了进一步提高热力发电效率来缓解能源危机和全球性的环境问题,需要转换思路,从根本上革新能源转换方式。超临界二氧化碳布雷顿循环就是一种非常有潜力的热动力循环方式,被认为在未来有希望取代传统蒸汽郎肯循环成为热力发电领域的主要能源转换方式。超临界二氧化碳动力循环的优势在于二氧化碳工质在临界点附近的特殊物性有利于显著降低压缩机的压缩功,因此二氧化碳在进入压缩机前需要释放大量的低品位余热使其温度降低到临界点附近,通常这部分余热直接被冷源吸收,造成了大量的冷源损失。为了进一步优化超临界二氧化碳动力循环,需要采用适用于低品位热源的动力系统来回收利用这部分余热,从而提高整个系统的发电效率。

    常用于低品位热源的动力系统主要包括有机郎肯循环、卡林那循环、跨临界二氧化碳动力循环以及单效吸收式动力循环,其中有机郎肯循环和跨临界二氧化碳动力循环的工质都是单一流体,纯流体在蒸发和冷凝过程中会发生相变使得流体温度保持不变,相应的工作流体与热源和热沉之间的温差较大,从而导致较大的损失。卡林那循环和单效吸收式动力循环仍然有很大的性能提升空间。

    综上所述,如何提高发电系统的发电效率,是目前本领域技术人员亟待解决的问题。



    技术实现要素:

    有鉴于此,本申请的目的是提供一种超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统,包括超临界二氧化碳再压缩循环系统和双效吸收式动力循环系统,相比于现有技术中使用混合物氨水,本申请中双效吸收式动力循环系统的循环工质为溴化锂水溶液,在吸收冷凝过程中使用常规冷源如环境水就可以显著降低溴化锂水溶液的饱和压力,从而降低透平背压,提高透平作功能力,并且本申请中双效吸收式动力循环相对于单效吸收式动力循环能产生更多的作功工质以及更高的低压透平进口温度,提高透平做功能力,从而提高发电系统的发电效率。

    为了实现上述目的,本申请提供如下技术方案:

    一种超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统,包括:超临界二氧化碳再压缩循环系统和双效吸收式动力循环系统,所述超临界二氧化碳再压缩循环系统和所述双效吸收式动力循环系统通过发生器耦合连接,所述双效吸收式动力循环系统中通过循环工质吸收所述超临界二氧化碳再压缩循环系统的低温余热,所述循环工质为溴化锂水溶液;

    所述发生器用于将低浓度的所述溴化锂水溶液分离为水蒸气和第一高浓度饱和溴化锂水溶液。

    优选的,所述双效吸收式动力循环系统还包括用于将所述第一高浓度饱和溴化锂水溶液节流降压的第一节流阀以及与所述第一节流阀的出口连接的分离器;

    所述分离器用于将被所述第一节流阀节流降压之后的所述第一高浓度饱和溴化锂水溶液分离为水蒸气和第二高浓度饱和溴化锂水溶液;且所述第二高浓度饱和溴化锂水溶液的浓度大于所述第一高浓度饱和溴化锂水溶液的浓度。

    优选的,所述双效吸收式动力循环系统还包括高压透平和低压透平,所述发生器的水蒸气出口与所述高压透平的入口连接,以使所述发生器分离出的所述水蒸气在所述高压透平内膨胀作功;

    所述分离器分离出的水蒸气与所述高压透平内膨胀作功后的水蒸气均进入所述低压透平进一步膨胀作功。

    优选的,所述双效吸收式动力循环系统还包括与所述高压透平和所述低压透平均同轴连接的第一发电机,所述高压透平和所述低压透平均将机械能传递至所述第一发电机,所述第一发电机将机械能转化为电能。

    优选的,所述双效吸收式动力循环系统还包括再热器,所述再热器的热侧流体入口与所述发生器的溶液出口连接,所述再热器的热侧流体出口与所述第一节流阀的入口连接;

    所述分离器的蒸汽出口及所述高压透平的出口均与所述再热器的冷侧流体入口连接;所述再热器的冷侧流体出口与所述低压透平的入口连接。

    优选的,所述双效吸收式动力循环系统还包括溶液换热器、第二节流阀、吸收器以及泵;所述分离器的溶液出口连接于所述溶液换热器的热侧流体入口,所述溶液换热器的热侧流体出口与所述第二节流阀的入口连接,所述第二节流阀的出口与所述吸收器的溶液入口连接,所述低压透平的出口与所述吸收器的水蒸气入口连接,所述吸收器的溶液出口与所述泵的入口连接,所述泵的出口与所述溶液换热器的冷侧流体入口连接。

    优选的,所述超临界二氧化碳再压缩循环系统包括热源、高温回热器、低温回热器、主压缩机、冷却器、再压缩机、透平以及第二发电机;

    所述高温回热器的冷侧流体出口与所述热源的入口连接,所述热源的出口与所述透平的入口连接,所述透平的出口与所述高温回热器的热侧流体入口连接,所述高温回热器的热侧流体出口与所述低温回热器的热侧流体入口连接,所述再压缩机的入口、所述发生器的热侧流体入口均与所述低温回热器的热侧流体出口连接,所述发生器的热侧流体出口与所述冷却器的热侧流体入口连接,所述冷却器的热侧流体出口与所述主压缩机的入口连接,所述主压缩机的出口与所述低温回热器的冷侧流体入口连接,所述再压缩机的出口及所述高温回热器的冷侧流体入口均与所述低温回热器的冷侧流体出口连接。

    优选的,所述透平、所述主压缩机、所述再压缩机以及所述第二发电机均同轴设置;

    或所述透平包括两级,其中一级透平与所述主压缩机、所述再压缩机均同轴连接,另一极透平为动力透平,且所述动力透平与所述第二发电机同轴连接。

    优选的,所述热源为核电站的核反应堆,或为燃煤电站的锅炉,或为太阳能电站的集热器,或为地热电站的地热源,或为燃气轮机联合发电系统的燃气轮机尾气。

    在使用本申请提供的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统的过程中,超临界二氧化碳再压缩循环系统的低温余热可以被双效吸收式动力循环系统利用,超临界二氧化碳再压缩循环系统和双效吸收式动力循环系统通过发生器实现耦合连接,超临界二氧化碳再压缩循环系统中的二氧化碳工质进入发生器,将热量传递给双效吸收式动力循环系统中的溴化锂水溶液工质,溴化锂水溶液吸热升温后产生水蒸气和高浓度的溴化锂水溶液,其中水蒸气在高压透平中膨胀作功,而高浓度饱和溴化锂水溶液依次通过再热器、节流阀和分离器进一步分离出额外的水蒸气,这部分水蒸气与高压透平膨胀乏气掺混并通过再热器吸热升温后进一步在低压透平中膨胀作功,提高吸收式动力循环子系统的输出功。

    相比于现有技术,由于本申请提出的双效吸收式动力循环工质为溴化锂水溶液,在吸收冷凝过程中使用常规冷源(如环境水)就可以显著降低溴化锂水溶液的饱和压力,从而降低双效吸收式动力循环系统中的透平背压,提高透平作功能力。并且双效吸收式动力循环相对于单效吸收式动力循环能产生更多的作功工质以及更高的低压透平进口温度,提高透平做功能力,从而提高联合发电系统的发电效率。

    附图说明

    为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。

    图1为本申请所提供的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统的具体实施例的结构示意图。

    图1中:

    1为热源、2为透平、3为第二发电机、4为高温回热器、5为低温回热器、6为冷却器、7为主压缩机、8为再压缩机、9为发生器、10为高压透平、11为低压透平、12为第一发电机、13为吸收器、14为泵、15为溶液换热器、16为再热器、17为第一节流阀、18为分离器、19为第二节流阀。

    具体实施方式

    下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

    本申请的核心是提供一种超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统,包括超临界二氧化碳再压缩循环系统和双效吸收式动力循环系统,双效吸收式动力循环系统中的循环工质为溴化锂水溶液,在吸收冷凝过程中使用常规冷源(如环境水)就可以显著降低溴化锂水溶液的饱和压力,从而降低双效吸收式动力循环系统中的透平背压,提高透平作功能力,并且双效吸收式动力循环相对于单效吸收式动力循环能产生更多的作功工质以及更高的低压透平进口温度,提高透平做功能力,从而提高联合发电系统的发电效率。

    请参考图1,图1为本申请所提供的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统的具体实施例的结构示意图。

    需要进行说明的是,超临界二氧化碳再压缩循环系统中的工质为二氧化碳,二氧化碳是一种环境友好、无毒、经济性好、化学反应惰性的流体,并且它在临界点(31.3℃,7.39mpa)附近具有非常吸引人的物理和传输特性,兼具液体和气体作为动力循环工质的物性优点,即密度大、粘性低、流动性强、传热性能优异、做功能力强等。超临界二氧化碳布雷顿循环利用二氧化碳在临界点附近的高密度、低粘性等特点来降低压气机的压缩功耗,进而提高循环效率。此外,二氧化碳的临界温度接近环境温度,这使得超临界二氧化碳动力循环能适用的热源1温度范围非常广泛,如燃煤锅炉、核反应堆、太阳能集热器、燃料电池、地热、燃气轮机排气和其他工业余热等等,同时二氧化碳动力循环采用常规冷却工质如环境水或空气就能将二氧化碳冷却到临界点温度附近。

    为了利用二氧化碳在临界点附近的特殊物性,二氧化碳在进入压气机前需要先在热沉中释放大量的低品位热量,这会导致大量的损失。为了进一步优化超临界二氧化碳动力循环,提高循环效率,需要采用余热回收系统来回收这部分低品位热量并将其转换为机械能来带动发电机旋转,进而提高发电效率。本申请文件中的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统可以更好地利用二氧化碳进入压气机前在热沉中释放的大量低品位热量,提高热量的利用率,进而提高发电系统的发电效率。

    本具体实施例提供了一种超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统,包括:超临界二氧化碳再压缩循环系统和双效吸收式动力循环系统,超临界二氧化碳再压缩循环系统和双效吸收式动力循环系统通过发生器9耦合连接,双效吸收式动力循环系统中通过循环工质吸收超临界二氧化碳再压缩循环系统的低温余热,循环工质为溴化锂水溶液;发生器9用于将低浓度的溴化锂水溶液分离为水蒸气和第一高浓度饱和溴化锂水溶液。

    在使用本具体实施例提供的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统运行过程中,超临界二氧化碳再压缩循环系统的低温余热可以被双效吸收式动力循环系统利用,超临界二氧化碳再压缩循环系统和双效吸收式动力循环系统通过发生器9实现耦合连接,超临界二氧化碳再压缩循环系统中的二氧化碳工质进入发生器9,将热量传递给双效吸收式动力循环系统中的溴化锂水溶液工质,溴化锂水溶液吸热升温后产生水蒸气和高浓度的溴化锂水溶液,其中水蒸气在高压透平10中膨胀作功,而高浓度饱和溴化锂水溶液依次通过再热器16、第一节流阀17和分离器18进一步分离出额外的水蒸气,这部分水蒸气与高压透平10膨胀乏气掺混并通过再热器16吸热升温后进一步在低压透平11中膨胀作功,提高吸收式动力循环子系统的输出功。

    相比于现有技术,由于循环工质为溴化锂水溶液,在吸收冷凝过程中使用常规冷源(如环境水)就可以显著降低溴化锂水溶液的饱和压力,从而降低双效吸收式动力循环系统中的透平10和透平11背压,提高透平10和透平11的作功能力。并且双效吸收式动力循环相对于单效吸收式动力循环能产生更多的作功工质以及更高的低压透平11进口温度,提高透平做功能力,从而提高联合发电系统的发电效率。

    需要进行说明的是,高压透平10和低压透平11均与第一发电机12连接,且高压透平10、低压透平11和第一发电机12同轴连接,在使用的过程中,高压透平10和低压透平11将机械能传递至第一发电机12,第一发电机12将机械能转化为电能。

    超临界二氧化碳再压缩循环系统中的二氧化碳工质在流经发生器9时将低温余热传递至发生器9中的溴化锂水溶液,使超临界二氧化碳的部分热量被利用,减小了超临界二氧化碳动力循环系统的冷源损失。

    双效吸收式动力循环系统还包括用于将第一高浓度饱和溴化锂水溶液节流降压的第一节流阀17以及与第一节流阀17的出口连接的分离器18;

    分离器18用于将被第一节流阀17节流降压之后的第一高浓度饱和溴化锂水溶液分离为水蒸气和第二高浓度饱和溴化锂水溶液;且第二高浓度饱和溴化锂水溶液的浓度大于第一高浓度饱和溴化锂水溶液的浓度。

    在使用的过程中,现有技术中只对溴化锂水溶液分离一次,而本具体实施例中的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统在工作的过程中,溴化锂水溶液在发生器9中分离出水蒸气和第一高浓度饱和溴化锂水溶液之后,第一高浓度饱和溴化锂水溶液流经第一节流阀17之后会被降压,第一高浓度饱和溴化锂水溶液降压之后的饱和浓度进一步增加,在分离器18中再次被分离为水蒸气和第二高浓度饱和溴化锂水溶液,且此时第二高浓度饱和溴化锂水溶液的浓度大于第一高浓度饱和溴化锂水溶液的浓度。

    相比于现有技术,二次分离的设置,可以提取更多的水蒸气,从而产生额外的用于作功的蒸汽,提高做功效率,进一步提高发电系统的发电效率。

    还可以使双效吸收式动力循环系统包括高压透平10和低压透平11,发生器9的水蒸气出口与高压透平10的入口连接,以使发生器9分离出的水蒸气在高压透平10内膨胀作功;分离器18分离出的水蒸气与高压透平10内膨胀作功后的水蒸气均进入低压透平11进一步膨胀作功。

    相比于现有技术,低压透平11与高压透平10的设置可以使透平产生更多的输出功,提高发电系统的发电效率。

    另外,双效吸收式动力循环系统还包括再热器16,再热器16的热侧流体入口与发生器9的溶液出口连接,再热器16的热侧流体出口与第一节流阀17的入口连接;

    再热器16的冷侧流体入口与分离器18的蒸汽出口及高压透平10的出口均连接;再热器16的冷侧流体出口与低压透平11的入口连接。

    在使用的过程中,分离器18分离出的水蒸气以及高压透平10膨胀作功后的水蒸气汇合,汇合后的水蒸气进入再热器16之后吸收由发生器9流入再热器16中的溴化锂水溶液的热量,升温后的水蒸气进入低压透平11中进一步膨胀作功,可以使第一高浓度饱和溴化锂水溶液的热量被进一步吸收利用,提高热量利用率,并且提高低压透平11的输出功,进而提高联合发电系统的发电效率。

    如图1所示,在另一具体实施例中超临界二氧化碳再压缩循环系统包括热源1、透平2、第二发电机3、高温回热器4、低温回热器5、冷却器6、主压缩机7和再压缩机8;双效吸收式动力循环系统包括发生器9、高压透平10、低压透平11、第一发电机12、吸收器13、泵14、溶液换热器15、再热器16、第一节流阀17、分离器18和第二节流阀19。

    图1中,超临界二氧化碳再压缩循环系统中的高温回热器4的冷侧流体出口与热源1的入口相连,热源1的出口与透平2的入口相连,透平2的出口与高温回热器4的热侧流体入口相连,高温回热器4的热侧流体出口与低温回热器5的热侧流体入口相连,低温回热器5的热侧流体出口与再压缩机8的入口以及发生器9的热侧流体入口相连,发生器9的热侧流体出口与冷却器6的热侧流体入口相连,冷却器6的热侧流体出口与主压缩机7的入口相连,主压缩机7的出口与低温回热器5的冷侧流体入口相连,低温回热器5的冷侧流体出口与再压缩机8的出口以及高温回热器4的冷侧流体入口相连,以形成循环。

    双效吸收式动力循环系统中的发生器9的溶液出口连接再热器16的热侧流体入口,再热器16的热侧流体出口连接第一节流阀17的入口,第一节流阀17的出口连接分离器18的入口,分离器18的溶液出口连接溶液换热器15的热侧流体入口,分离器18的蒸汽出口连接高压透平10的出口以及再热器16的冷侧流体入口,再热器16的冷侧流体出口连接低压透平11的入口,低压透平11的出口连接吸收器13的水蒸气入口,吸收器13的溶液出口连接泵14的入口,泵14的出口连接溶液换热器15的冷侧流体入口,溶液换热器15的冷侧流体出口连接发生器9的冷侧流体入口,发生器9的水蒸气出口连接高压透平10的入口,溶液换热器15的热侧流体出口连接第二节流阀19的入口,第二节流阀19的出口连接吸收器13的溶液入口。

    需要进行说明的是,超临界二氧化碳再压缩循环系统中的热源1可以为核电站的核反应堆,或为燃煤电站的锅炉,或为太阳能电站的集热器,或为地热电站的地热源,或为燃气轮机联合发电系统的燃气轮机尾气等。

    在超临界二氧化碳再压缩循环系统中,循环过程如下:

    二氧化碳工质通过热源1吸收热量后温度进一步升高,由热源1的出口输出的高温高压二氧化碳工质进入透平2并在透平2中膨胀作功将超临界二氧化碳的热能转换为高速旋转的透平2的机械能;透平2与主压缩机7、再压缩机8以及第二发电机3可同轴相连,也可采用分轴设置将透平2分成两级,其中一级透平与主压缩机7和再压缩机8同轴相连,另一极透平为动力透平与发电机3同轴相连。其中一部分透平2产生的机械能传递给主压缩机7和再压缩机8,用来压缩二氧化碳工质,另一部分机械能传递给第二发电机3,用于带动第二发电机3旋转从而将机械能转换为电能;通过透平2膨胀后的二氧化碳工质依次流经高温回热器4和低温回热器5并在两个回热器中释放热量,这部分热量用来预热压缩后的超临界二氧化碳工质;低温回热器5热侧流体出口的二氧化碳工质分成两路,其中一路依次在发生器9和冷却器6中释放热量使得其温度降低到二氧化碳临界点附近从而利用二氧化碳在临界点附近的特殊物性来降低主压缩机7压缩这部分二氧化碳的功耗;经过主压缩机7压缩升压后的二氧化碳工质流过低温回热器5中吸热升温,并与另一路经过再压缩机8压缩升压后的二氧化碳汇合。掺混后的二氧化碳工质流经高温回热器4中继续吸热升温,最后流回热源1,从而完成一个完整的超临界二氧化碳再压缩动力循环。

    在双效吸收式动力循环系统中,循环过程如下:

    进入发生器9中的低浓度溴化锂水溶液吸收超临界二氧化碳流经发生器9时释放的热量,溴化锂水溶液温度升高使得其饱和溶度升高,从而分离出水蒸气和第一高浓度的饱和溴化锂水溶液;由发生器9中分离出来的高温高压水蒸气进入高压透平10,并在高压透平10中膨胀作功从而将水蒸气的热能转换为高压透平10的机械能;同时从发生器9中流出的高温高压的第一高浓度的饱和溴化锂水溶液流经再热器16并释放热量,之后流过第一节流阀17;被第一节流阀17节流降压后的溴化锂水溶液饱和溶度进一步升高,进入分离器18后进一步分离出更多的水蒸气和浓度更高的第二高浓度饱和溴化锂水溶液;离开分离器18的水蒸气与高压透平10中膨胀作功后的水蒸气汇合并进入再热器16吸收发生器9流出的高温溴化锂水溶液的热量;再热升温后的水蒸气进入低压透平11进一步膨胀作功,将水蒸气的热能转换为低压透平11的机械能;高压透平10与低压透平11以及第一发电机12同轴相连,高压透平10和低压透平11产生的机械能均传递给第一发电机12使得第一发电机12旋转将机械能转换为电能;离开分离器18的第二高浓度饱和溴化锂水溶液流经溶液换热器15释放热量,之后流过第二节流阀19;被第二节流阀19节流降压后的溴化锂水溶液进入吸收器13吸收低压透平11膨胀作功后的水蒸气并释放热量,从而形成低浓度的饱和溴化锂水溶液;然后离开吸收器13的溴化锂水溶液流经泵14被泵14压缩,增压后的溴化锂水溶液通过溶液换热器15吸热升温,最后流回发生器9,从而完成一个完整的双效吸收式动力循环。

    双效吸收式动力循环系统的热源来自超临界二氧化碳再压缩循环的余热,通过对这一部分低品位热源的回收利用来提高联合发电系统的发电效率。此外,与其他余热回收利用系统相比,本申请提出的双效吸收式动力循环能更充分地回收利用超临界二氧化碳动力循环的低温余热从而降低其冷源损失,同时产生更多的输出功,进一步提高联合发电系统的发电效率。

    经理论实践并计算,本申请提出的联合发电系统相对于超临界二氧化碳再压缩循环能将效率提高11.51%,相对于集成超临界二氧化碳再压缩循环和单效吸收式动力循环的联合系统能将效率进一步提高3.61%。

    此外,超临界二氧化碳再压缩循环系统的部件少,尺寸小,结构紧凑,并且双效吸收式动力循环系统的部件少,结构简单,联合发电系统的初投资和运行维护成本较低,使得整个联合发电系统的单位发电成本更低,表现出更好的经济性能。经实践并理论计算,本申请提出的联合系统相对于超临界二氧化碳再压缩循环能将单位成本降低8.37%,相对于集成超临界二氧化碳再压缩循环和单效吸收式动力循环的联合发电系统能将单位成本进一步降低3.15%。

    需要进行说明的是,本申请文件中提到的第一发电机12和第二发电机3,第一节流阀17和第二节流阀19中的第一和第二只是为了限制位置的不同,并没有先后顺序之分。

    本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本申请所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内,在此不做赘述。

    以上对本申请所提供的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以对本申请进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。


    技术特征:

    1.一种超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统,其特征在于,包括:超临界二氧化碳再压缩循环系统和双效吸收式动力循环系统,所述超临界二氧化碳再压缩循环系统和所述双效吸收式动力循环系统通过发生器(9)耦合连接,所述双效吸收式动力循环系统中通过循环工质吸收所述超临界二氧化碳再压缩循环系统的低温余热,所述循环工质为溴化锂水溶液;

    所述发生器(9)用于将低浓度的所述溴化锂水溶液分离为水蒸气和第一高浓度饱和溴化锂水溶液。

    2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统,其特征在于,所述双效吸收式动力循环系统还包括用于将所述第一高浓度饱和溴化锂水溶液节流降压的第一节流阀(17)以及与所述第一节流阀(17)的出口连接的分离器(18);

    所述分离器(18)用于将被所述第一节流阀(17)节流降压之后的所述第一高浓度饱和溴化锂水溶液分离为水蒸气和第二高浓度饱和溴化锂水溶液;且所述第二高浓度饱和溴化锂水溶液的浓度大于所述第一高浓度饱和溴化锂水溶液的浓度。

    3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统,其特征在于,所述双效吸收式动力循环系统还包括高压透平(10)和低压透平(11),所述发生器(9)的水蒸气出口与所述高压透平(10)的入口连接,以使所述发生器(9)分离出的所述水蒸气在所述高压透平(10)内膨胀作功;

    所述分离器(18)分离出的水蒸气与所述高压透平(10)内膨胀作功后的水蒸气均进入所述低压透平(11)进一步膨胀作功。

    4.根据权利要求3所述的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统,其特征在于,所述双效吸收式动力循环系统还包括与所述高压透平(10)和所述低压透平(11)均同轴连接的第一发电机(12),所述高压透平(10)和所述低压透平(11)均将机械能传递至所述第一发电机(12),所述第一发电机(12)将机械能转化为电能。

    5.根据权利要求3所述的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统,其特征在于,所述双效吸收式动力循环系统还包括再热器(16),所述再热器(16)的热侧流体入口与所述发生器(9)的溶液出口连接,所述再热器(16)的热侧流体出口与所述第一节流阀(17)的入口连接;

    所述分离器(18)的蒸汽出口及所述高压透平(10)的出口均与所述再热器(16)的冷侧流体入口连接;所述再热器(16)的冷侧流体出口与所述低压透平(11)的入口连接。

    6.根据权利要求5所述的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统,其特征在于,所述双效吸收式动力循环系统还包括溶液换热器(15)、第二节流阀(19)、吸收器(13)以及泵(14);所述分离器(18)的溶液出口连接于所述溶液换热器(15)的热侧流体入口,所述溶液换热器(15)的热侧流体出口与所述第二节流阀(19)的入口连接,所述第二节流阀(19)的出口与所述吸收器(13)的溶液入口连接,所述低压透平(11)的出口与所述吸收器(13)的水蒸气入口连接,所述吸收器(13)的溶液出口与所述泵(14)的入口连接,所述泵(14)的出口与所述溶液换热器(15)的冷侧流体入口连接。

    7.根据权利要求1-6任一项所述的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统,其特征在于,所述超临界二氧化碳再压缩循环系统包括热源(1)、高温回热器(4)、低温回热器(5)、主压缩机(7)、冷却器(6)、再压缩机(8)、透平(2)以及第二发电机(3);

    所述高温回热器(4)的冷侧流体出口与所述热源(1)的入口连接,所述热源(1)的出口与所述透平(2)的入口连接,所述透平(2)的出口与所述高温回热器(4)的热侧流体入口连接,所述高温回热器(4)的热侧流体出口与所述低温回热器(5)的热侧流体入口连接,所述再压缩机(8)的入口、所述发生器(9)的热侧流体入口均与所述低温回热器(5)的热侧流体出口连接,所述发生器(9)的热侧流体出口与所述冷却器(6)的热侧流体入口连接,所述冷却器(6)的热侧流体出口与所述主压缩机(7)的入口连接,所述主压缩机(7)的出口与所述低温回热器(5)的冷侧流体入口连接,所述再压缩机(8)的出口及所述高温回热器(4)的冷侧流体入口均与所述低温回热器(5)的冷侧流体出口连接。

    8.根据权利要求7所述的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统,其特征在于,所述透平(2)、所述主压缩机(7)、所述再压缩机(8)以及所述第二发电机(3)均同轴设置;

    或所述透平(2)包括两级,其中一级透平与所述主压缩机(7)、所述再压缩机(8)均同轴连接,另一极透平为动力透平,且所述动力透平与所述第二发电机(3)同轴连接。

    9.根据权利要求7所述的超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统,其特征在于,所述热源(1)为核电站的核反应堆,或为燃煤电站的锅炉,或为太阳能电站的集热器,或为地热电站的地热源,或为燃气轮机联合发电系统的燃气轮机尾气。

    技术总结
    本申请公开了一种超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统,包括:作为顶循环的超临界二氧化碳再压缩循环系统和作为底循环的双效吸收式动力循环系统,两个子系统通过发生器耦合连接。双效吸收式动力循环系统通过低浓度溴化锂水溶液吸收超临界二氧化碳再压缩循环系统的低温余热,并将溴化锂水溶液分离为水蒸气和高浓度饱和溴化锂水溶液,其中水蒸气在高压透平中膨胀作功,而高浓度饱和溴化锂水溶液依次通过再热器、节流阀和分离器进一步分离出额外的水蒸气,这部分水蒸气与高压透平膨胀乏气掺混并通过再热器吸热升温后进一步在低压透平中膨胀作功,提高吸收式动力循环子系统的输出功,进而提高联合发电系统的发电效率。

    技术研发人员:张峰;廖高良;谌冰洁;戴幸福
    受保护的技术使用者:湖南大学
    技术研发日:2020.12.10
    技术公布日:2021.03.12

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