一种混合物跨临界循环余热回收系统及方法

技术领域

本发明涉及发电系统技术领域，具体涉及一种混合物跨临界循环余热回收系统及方法。

背景技术

目前在众多热力循环当中，超临界布雷顿循环是一种最有优势的循环形式。新型超临界工质二氧化碳、氦气和氧化二氮等具有能量密度大，传热效率高，系统简单等先天优势，可以大幅提高热功转换效率，减小设备体积，具有很高的经济性。

但这传统的超临界CO2布雷顿循环对于余热回收来说有一定困难，余热热源的温度是逐步降低的，余热回收更加关注能够从固定的余热热源中最终获取多少电能，而不单单关注热效率。一般来说余热热源的烟温降得更低则从余热热源中回收的热量越多，则有可能输出的电能也更多，而传统的超临界CO

但CO

若有一个系统可以实现部分部位是混合物状态，部分部位是两种单相工质状态，并且保证压缩机和泵等重要设备正常运行，不出现汽蚀、液击等现象，则可以大大提高系统的应用范围。本发明正式为解决这一问题而提出的。

发明内容

为了克服超临界布雷顿循环发电系统应用于余热回收时遇到的问题，提出了一种混合物跨临界循环余热回收系统及方法，采用了技术难度相对较低，可行性较高的方法，回收了更多热量，输出更多功率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种混合物跨临界循环余热回收系统，包括高温透平1，所述高温透平1的介质出口与高温回热器2的热侧入口相连接，高温回热器2的热侧出口与中温回热器3的热侧入口相连接，中温回热器3的热侧出口与气液分离器4的入口相连接，气液分离器4的液体侧出口与液体泵5的入口相连接，气液分离器4的气体侧出口与低温回热器6的热侧入口相连接，低温回热器6的热侧出口与预冷器7的热侧入口相连接，预冷器7的热侧出口与主压缩机8的入口相连接，主压缩机8的出口分为两路，一路与低温烟气加热器9的低温侧入口相连通，另一路与低温回热器6的低温侧入口相连通，低温回热器6的低温侧出口与液体泵5的出口相汇合后与中温回热器3的冷侧入口相连通，中温回热器3的冷侧出口分为两路，一路与中温烟气加热器10的冷侧入口相连通，另一路与高温回热器2的低温侧入口相连通，高温回热器2的低温侧出口与高温烟气加热器12的低温侧入口相连通，高温烟气加热器12的低温出口与高温透平1的入口相连通，低温烟气加热器9的低温侧出口与中温回热器3的冷侧出口汇合后与中温烟气加热器10的冷侧入口相连通，中温烟气加热器10的冷侧出口分为两路，一路与低温透平11的入口相连通，另一路与高温烟气加热器12的低温出口汇合后与高温烟气加热器12的低温侧入口相连通，低温透平11的出口与高温回热器2的热侧出口汇合后与中温回热器3的热侧入口相连接，高温烟气加热器12的低温侧出口与高温透平1的入口相连通，高温烟气加热器12的高温侧出口与中温烟气加热器10的高温侧入口相连通，中温烟气加热器10的高温侧出口与低温烟气加热器9的高温侧入口相连通。

所述气液分离器4中的压力在7.2MPa到7.6MPa之间，温度在130℃到170℃之间。在此温度和压力下，保证CO2处于超临界态并且密度更接近气体，而水处于液体。

所述气液分离器4的罐体直径与入口管道管径之比大于10，罐体有效容积高度与罐体直径之比大于1。在此尺寸比例下流通面积突扩明显，更有利于气液分离。

一种混合物跨临界循环余热回收系统的运行方法，包括以下步骤；

处于混合状态的超临界混合工质在高温烟气加热器12中被加热到最高参数，然后进入高温透平1做功，压力降低后的混合工质温度仍然较高，仍然处于超临界状态，依次进入高温回热器2的热侧以及中温回热器3的热侧放热，随着工质温度降低，混合物中的H

所述高温烟气从高温烟气加热器12的高温侧入口进入，依次通过高温烟气加热器12、中温烟气加热器10、低温烟气加热器9的高温侧放热，之后从低温烟气加热器9的高温侧出口排出外界中。

本发明的有益效果：

本发明中采用了H

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

其中，高温透平1、高温回热器2、中温回热器3、气液分离器4、液体泵5、低温回热器6、预冷器7、主压缩机8、低温烟气加热器9、中温烟气加热器10、低温透平11、高温烟气加热器12。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明所述一种混合物跨临界循环余热回收系统，包括依次连通的高温透平1、高温回热器2、中温回热器3、气液分离器4、液体泵5、低温回热器6、预冷器7、主压缩机8、低温烟气加热器9、中温烟气加热器10、低温透平11、高温烟气加热器12。

所述高温透平1的出口与高温回热器2的热侧入口相连接，高温回热器2的热侧出口与中温回热器3的热侧入口相连接，中温回热器3的热侧出口与气液分离器4的入口相连接，气液分离器4的液体侧出口与液体泵5的入口相连接，气液分离器4的气体侧出口与低温回热器6的热侧入口相连接，低温回热器6的热侧出口与预冷器7的热侧入口相连接，预冷器7的热侧出口与主压缩机8的入口相连接，主压缩机8的出口分为两路，一路与低温烟气加热器9的低温侧入口相连通，另一路与低温回热器6的低温侧入口相连通，低温回热器6的低温侧出口与液体泵5的出口相汇合后与中温回热器3的冷侧入口相连通，中温回热器3的冷侧出口分为两路，一路与中温烟气加热器10的冷侧入口相连通，另一路与高温回热器2的低温侧入口相连通，高温回热器2的低温侧出口与高温烟气加热器12的低温侧入口相连通，高温烟气加热器12的低温出口与高温透平1的入口相连通，低温烟气加热器9的低温侧出口与中温回热器3的冷侧出口汇合后与中温烟气加热器10的冷侧入口相连通，中温烟气加热器10的冷侧出口分为两路，一路与低温透平11的入口相连通，另一路与高温烟气加热器12的低温出口汇合后与高温烟气加热器12的低温侧入口相连通，低温透平11的出口与高温回热器2的热侧出口汇合后与中温回热器3的热侧入口相连接，高温烟气加热器12的低温侧出口与高温透平1的入口相连通，高温烟气加热器12的高温侧出口与中温烟气加热器10的高温侧入口相连通，中温烟气加热器10的高温侧出口与低温烟气加热器9的高温侧入口相连通。

本发明系统的具体工作过程为：

处于混合状态的超临界混合工质在高温烟气加热器12中被加热到最高参数，然后进入高温透平1做功，压力降低后的混合工质温度仍然较高，仍然处于超临界状态，依次进入高温回热器2的热侧以及中温回热器3的热侧放热，随着工质温度降低，混合物中的H

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。