一种超临界二氧化碳循环发电机组喷水减温系统的制作方法

本发明属于超临界二氧化碳循环循环发电，涉及一种超临界二氧化碳循环发电机组喷水减温系统。

背景技术：

1、超临界二氧化碳循环是一种以二氧化碳为工质的新兴能源转换技术，具有能源转换效率高、工作范围宽、调节性能灵活、系统紧凑简单等优势，在燃煤热力发电、核能、光热发电、余热回收等领域具有广阔的应用前景。

2、相比于蒸汽朗肯循环，超临界二氧化碳循环应用于燃煤发电时，主气温度调节手段较少，可调参数主要包括燃料量、工质流量和空气量等。但是这些方法的响应慢，且精度难以保证。蒸汽朗肯循环中的喷水减温方法可以实现灵活、精确的温度调节，是一种常用且有效的主汽温度调节方法。若类比蒸汽朗肯循环机组，在超临界二氧化碳循环发电机组中应用喷二氧化碳减温方法来调节主气温度，那么存在以下缺点：(1)若喷入主气的二氧化碳温度高，则主气压力下的二氧化碳焓升小，需要非常大的二氧化碳流量才能实现快速的温度调节；(2)若喷入的二氧化碳温度低，则主气管道和减温器中温度梯度大，管道管件热应力较大，影响设备的安全；(3)提升减温二氧化碳压力所需的压缩功耗大，导致机组的整体性能下降。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种超临界二氧化碳循环发电机组喷水减温系统，该系统能够解决二氧化碳减温带来的各种问题。

2、为达到上述目的，本发明公开了一种超临界二氧化碳循环发电机组喷水减温系统，包括超临界二氧化碳循环发电系统以及喷水减温系统；

3、所述超临界二氧化碳循环发电系统包括加热器、屏式过热器、末级过热器及透平；所述喷水减温系统包括第一减温水喷入点、第二减温水喷入点及液体水分离系统；

4、加热器的出口依次经第一减温水喷入点、屏式过热器、第二减温水喷入点及末级过热器与透平的入口相连通，透平的出口与液体水分离系统的入口相连通，液体水分离系统的液体出口与第一减温水喷入点及第二减温水喷入点相连通，液体水分离系统的气体出口与加热器的入口相连通。

5、所述超临界二氧化碳循环发电系统还包括高温回热器、低温回热器、再压缩机、主压缩机及预冷器；

6、所述喷水减温系统包括第一液态水分离器、第二液态水分离器、第三液态水分离器及水箱；

7、透平的出口经高温回热器的低压侧与第一液态水分离器的入口相连通，第一液态水分离器底部的出水口与水箱的入口相连通，第一液态水分离器顶部的出气口与第二液态水分离器的入口相连通，第二液态水分离器底部的出水口与水箱的入口相连通，第二液态水分离器顶部的出气口分为两路，其中一路与第三液态水分离器的入口相连通，另一路与再压缩机的入口相连通，第三液态水分离器顶部的出气口经主压缩机与低温回热器的高压侧入口相连通，低温回热器的高压侧出口及再压缩机的出口与高温回热器的高压侧入口相连通，高温回热器的高压侧出口与加热器的入口相连通；

8、第三液态水分离器底部的出口与水箱的入口相连通，水箱的出口与第一减温水喷入点及第二减温水喷入点相连通。

9、水箱的出口依次经水处理系统及减温水水泵与第一减温水喷入点及第二减温水喷入点相连通。

10、第一液态水分离器顶部的出气口经低温回热器的低压侧与第二液态水分离器的入口相连通。

11、第二液态水分离器顶部的出气口经预冷器与第三液态水分离器的入口相连通。

12、超临界二氧化碳循环发电系统的循环工质为二氧化碳。

13、喷水减温系统的工质为水。

14、在工作时，从第一减温水喷入点喷入的减温水吸收管道中主流二氧化碳的热量，使主流二氧化碳的温度降低，防止屏式过热器超温；从第二减温水喷入点喷入的减温水吸收管道中主流二氧化碳的热量，使主流二氧化碳的温度降低，以调节末级过热器出口处介质温度，含有水蒸气的二氧化碳混合工质进入透平做功，最后进入到液体水分离系统中进行分离。

15、本发明具有以下有益效果：

16、本发明所述的超临界二氧化碳循环发电机组喷水减温系统在具体操作时，加热器的出口依次经第一减温水喷入点、屏式过热器、第二减温水喷入点及末级过热器与透平的入口相连通，从第一减温水喷入点喷入的减温水吸收管道中主流二氧化碳的热量，防止屏式过热器超温；从第二减温水喷入点喷入的减温水吸收管道中主流二氧化碳的热量，以调节末级过热器出口处介质温度，解决二氧化碳减温带来的各种问题。需要说明的是，本发明采用喷水减温的方式来调节超临界二氧化碳循环发电机组的主气参数，利用水比热大的优势，仅需喷入少量的水即可实现超临界二氧化碳主气温度的灵活和精确调节。

17、进一步，利用透平出口参数高的特点，二氧化碳混合工质中的水蒸气在透平中不会凝结，在低温回热器进口、预冷器进口和压缩机进口设置液态水分离器，将冷凝下来的水排出超临界二氧化碳发电系统，从而不会对主压缩机和再压缩机等产生负面影响。

技术特征：

1.一种超临界二氧化碳循环发电机组喷水减温系统，其特征在于，包括超临界二氧化碳循环发电系统以及喷水减温系统；

2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳循环发电机组喷水减温系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳循环发电系统还包括高温回热器(6)、低温回热器(13)、再压缩机(7)、主压缩机(12)及预冷器(10)；

3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳循环发电机组喷水减温系统，其特征在于，水箱(17)的出口依次经水处理系统(16)及减温水水泵(15)与第一减温水喷入点(1)及第二减温水喷入点(3)相连通。

4.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳循环发电机组喷水减温系统，其特征在于，第一液态水分离器(8)顶部的出气口经低温回热器(13)的低压侧与第二液态水分离器(9)的入口相连通。

5.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳循环发电机组喷水减温系统，其特征在于，第二液态水分离器(9)顶部的出气口经预冷器(10)与第三液态水分离器(11)的入口相连通。

6.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳循环发电机组喷水减温系统，其特征在于，超临界二氧化碳循环发电系统的循环工质为二氧化碳。

7.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳循环发电机组喷水减温系统，其特征在于，喷水减温系统的工质为水。

8.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳循环发电机组喷水减温系统，其特征在于，在工作时，从第一减温水喷入点(1)喷入的减温水吸收管道中主流二氧化碳的热量，使主流二氧化碳的温度降低，防止屏式过热器(2)超温；从第二减温水喷入点(3)喷入的减温水吸收管道中主流二氧化碳的热量，使主流二氧化碳的温度降低，以调节末级过热器(4)

技术总结本发明公开了一种超临界二氧化碳循环发电机组喷水减温系统，包括超临界二氧化碳循环发电系统以及喷水减温系统；所述超临界二氧化碳循环发电系统包括加热器、屏式过热器、末级过热器及透平；所述喷水减温系统包括第一减温水喷入点、第二减温水喷入点及液体水分离系统；加热器的出口依次经第一减温水喷入点、屏式过热器、第二减温水喷入点及末级过热器与透平的入口相连通，透平的出口与液体水分离系统的入口相连通，液体水分离系统的液体出口与第一减温水喷入点及第二减温水喷入点相连通，液体水分离系统的气体出口与加热器的入口相连通，该系统能够解决二氧化碳减温带来的各种问题。技术研发人员：杨玉,郭子岗,张一帆,白文刚,李红智,姚明宇受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23