[发明专利]基于二氧化碳发电系统的干气密封余热利用耦合换热器及方法

权利要求书

1.一种基于二氧化碳发电系统的干气密封余热利用耦合换热器，其特征在于：包括主回路系统与余热换热系统；

所述主回路系统包括压缩机(1)、回热器(2)、外部热源(3)、二氧化碳机组(4)、冷却器(5)和气体储罐(6)；压缩机(1)出口通过阀门管道与回热器(2)冷侧入口连接，回热器(2)冷侧出口通过管道与外部热源(3)连接，外部热源(3)通过阀门管道与二氧化碳机组(4)进气侧连接，二氧化碳机组(4)排气侧与回热器(2)热侧入口连接，回热器(2)热侧出口通过阀门管道与冷却器(5)入口连接，冷却器(5)出口通过阀门管道与气体储罐(6)相连接，气体储罐(6)与压缩机(1)入口连接；

所述余热换热系统包括冷启动加热器(7)、余热换热器(8)、干气密封供气联箱(9)以及调节阀(10)、第一关断阀(11)、第二关断阀(12)、第三关断阀(13)、第一逆止阀(14)和第二逆止阀(15)；在主回路系统的回热器(2)热侧与冷却器(5)之间增加一组旁路管道，回热器(2)热侧出口通过旁路管道上设置的调节阀(10)与余热换热器(8)热侧入口连接，余热换热器(8)热侧出口通过旁路管道上设置的第一关断阀(11)与主回路系统管道连接；在压缩机(1)与回热器(2)管路之间引出一路管道通过第二逆止阀(15)和第三关断阀(13)与余热换热器(8)冷侧入口连接，余热换热器(8)冷侧出口直接通过管道与干气密封供气联箱(9)入口连接；另有一路管道通过第一逆止阀(14)和第二关断阀(12)与干气密封供气联箱(9)入口连接；干气密封供气联箱(9)出口通过管道布置有冷启动加热器(7)，最终通过管道分配给干气密封各个用户。

2.根据权利要求1所述的基于二氧化碳发电系统的干气密封余热利用耦合换热器，其特征在于：所述余热系统中，干气密封供气联箱(9)共有两路供气气源：一路经由第一逆止阀(14)与第二关断阀(12)从外部直接加压进入干气密封供气联箱(9)；另一路经由第二逆止阀(15)与第三关断阀(13)从压缩机(1)出口通过余热换热器(8)进入干气密封供气联箱(9)；余热换热器(8)热侧通过调节阀(10)与第一关断阀(11)连接在主系统回热器(2)的热侧出口与冷却器(5)入口之间；在干气密封供气联箱(9)下游进入各个用户前，设置一组冷启动加热器(7)。

3.根据权利要求1所述的基于二氧化碳发电系统的干气密封余热利用耦合换热器，其特征在于：所述干气密封供气联箱(9)在无气源状态下，仍应满足不低于2小时的干气密封气体供应，作为停机、保温以及管路吹扫气源。

4.根据权利要求1所述的基于二氧化碳发电系统的干气密封余热利用耦合换热器，其特征在于：所述二氧化碳机组(4)包括同轴连接的透平和发电机。

5.根据权利要求1所述的基于二氧化碳发电系统的干气密封余热利用耦合换热器，其特征在于：所述气体储罐(6)与压缩机(1)入口压力维持在6.5～7.5MPa，入口温度通过冷却器(5)维持在35～40℃，冷却方式为水冷或空冷；二氧化碳工质经过压缩机(1)加压后工质压力达到18～20MPa，经过外部热源(3)加热后温度达到500℃，外部热源(3)为燃煤、燃气、核反应或光热。

6.根据权利要求1所述的基于二氧化碳发电系统的干气密封余热利用耦合换热器，其特征在于：所述干气密封供气联箱(9)为压缩机(1)以及二氧化碳机组(4)中的透平提供密封气源；为提高二氧化碳发电系统总效率，整个主回路系统的总泄露量控制在100Nm³/h以内；干气密封气体温度维持在80～100℃，故余热换热器(8)的热侧入口温度不低于150℃。