一种超临界CO2发电与长距离蒸汽输送的耦合互补方法技术

本发明专利技术公开了一种超临界CO2发电与长距离蒸汽输送的耦合互补方法，解决了如何将长距离输送工业蒸汽系统与超临界CO2循环系统有效耦合的问题。已分别设置有利用地热的超临界CO2循环发电系统、利用长距离输送蒸汽进行换热的汽水换热系统；工业园区使用热水负荷跳跃性比较大，间歇性用蒸汽特征非常显著；本发明专利技术的总体构思是通过超临界CO2与水蒸汽换热器，将超临界CO2发电系统与长距离输送蒸汽的汽水换热系统耦合起来，在间歇性用蒸汽时，将多余的蒸汽换热给超临界CO2，将这部分蒸汽热能转换成电能，在园区热水使用负荷较大时，长距离输送来的蒸汽只保证生产用汽水换热器使用，从而实现了长距离蒸汽输送管路中负荷的稳定。现了长距离蒸汽输送管路中负荷的稳定。现了长距离蒸汽输送管路中负荷的稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界CO2发电与长距离蒸汽输送的耦合互补方法


[0001]本专利技术涉及一种耦合互补系统，特别涉及一种将超临界CO2发电系统与为间歇性使用蒸汽用户提供工业用蒸汽的长距离输送管网进行耦合互补方法。

技术介绍

[0002]超临界CO2循环系统（Supercritical Carbon Dioxide Cycle）是一种利用超临界CO2作为工质的发电系统，该系统采用超临界压力状态的CO2作为循环工质，在换热器中吸收热量，然后转换成高温工质，进入涡轮机膨胀做功，从而带动发电机进行发电，完成做功的超临界CO2，通过冷却器和循环泵重新再回到换热器中吸收热量，之后再进入涡轮机膨胀做功，如此循环，完成发电任务；超临界CO2循环系统中的换热器，一般选择地热换热器，当地热换热器所能提供的换热温度较低时，需要对超临界CO2进行二次加热，才能使超临界CO2循环系统完成发电任务。
[0003]在现有的工业园区中，产业聚集效应越来越突出，带来了生产工艺用能周期趋同，工业园区的用热水管道通过汽水换热器与长距离输送蒸汽管道连接，长距离输送蒸汽作为热源为热水管道中的热水加热，由于工业园区使用热水负荷变动周期一致，导致使用蒸汽热能负荷变动周期也一致，并且负荷跳跃性比较大，间歇性用蒸汽特征非常显著；工业园区所使用的蒸汽一般是通过长距离输送来的，由于长距离输送蒸汽管网的负荷调节具有滞后性的特点，无法实现供蒸汽负荷即时响应，频繁调整长距离工业蒸汽输送系统的运行负荷，会导致管网疏水过多，降低管网经济性，降低供热管网的使用寿命，而且容易引起管网发生汽锤等安全事故。
[0004]对于间歇性使用蒸汽的用户的长距离输送工业蒸汽系统，在不使用蒸汽时段，如何将长距离平稳输送的蒸汽充分利用，避免频繁调整长距离工业蒸汽输送系统的运行负荷，成为现场急需要解决的一个问题；在许多现有的工业园区中设置有超临界CO2循环系统，为了解决CO2循环系统中地热温度不高的问题，该循环系统中配置有超临界CO2太阳能集热器，实现对超临界CO2二次加热，如何将长距离输送工业蒸汽系统、超临界CO2太阳能集热器和超临界CO2循环系统有效耦合在一起，即解决了间歇性使用蒸汽的用户的长距离输送蒸汽管网的负荷调节困难，又克服了超临界CO2循环发电系统中地热温度低不利于发电的缺陷，成为现场需要攻克的一个课题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种超临界CO2发电与长距离蒸汽输送的耦合互补方法，解决了如何将长距离输送工业蒸汽系统与超临界CO2循环系统有效耦合，即解决了间歇性使用蒸汽的用户的长距离输送蒸汽管网的负荷调节困难，又克服了超临界CO2循环发电系统中地热温度低不利于发电的技术问题。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案解决以上技术问题的：本专利技术的工业园区具有以下现有条件：已分别设置有利用地热的超临界CO2循环
发电系统、利用长距离输送蒸汽进行换热的汽水换热系统和园区的生活用热水的汽水换热系统；由于地热温度不高，超临界CO2经超临界CO2地热换热器换热后，又经超临界CO2太阳能集热器加热后，才驱动超临界CO2发电机发电；工业园区使用热水负荷跳跃性比较大，间歇性用蒸汽特征非常显著；本专利技术的总体构思是通过超临界CO2与水蒸汽换热器，将超临界CO2发电系统与长距离输送蒸汽的汽水换热系统耦合起来，在间歇性用蒸汽时，将多余的蒸汽换热给超临界CO2，将这部分蒸汽热能转换成电能，在园区热水使用负荷较大时，长距离输送来的蒸汽只保证生产用汽水换热器使用，从而实现了长距离蒸汽输送管路中负荷的稳定。
[0007]一种超临界CO2发电与长距离蒸汽输送的耦合互补系统，包括超临界CO2发电机组、超临界CO2压缩机、超临界CO2地热换热器、超临界CO2太阳能集热器、超临界CO2与水蒸汽换热的换热器、工业用热水的汽水换热器和生活用热水的汽水换热器，超临界CO2压缩机、超临界CO2地热换热器、超临界CO2太阳能集热器和超临界CO2发电机组组成超临界CO2循环发电系统，园区工业用热水是通过工业用热水的汽水换热器换热的，在工业用热水的汽水换热器的蒸汽输入端口上，连接有长距离蒸汽输送管道，在工业用热水的汽水换热器的蒸汽输出端口上，连接有生活用热水的汽水换热器，超临界CO2与水蒸汽换热的换热器是耦合在工业用热水的汽水换热器与超临界CO2太阳能集热器之间的，即，超临界CO2与水蒸汽换热的换热器的蒸汽输入管道，是与工业用热水的汽水换热器的蒸汽输入管道并联在一起的，超临界CO2与水蒸汽换热的换热器的蒸汽输出管道，是与工业用热水的汽水换热器的蒸汽输出管道并联在一起的，超临界CO2与水蒸汽换热的换热器的超临界CO2输入管道，是与超临界CO2太阳能集热器的超临界CO2输入管道并联在一起的，超临界CO2与水蒸汽换热的换热器的超临界CO2输出管道，是与超临界CO2太阳能集热器的超临界CO2输出管道并联在一起的。
[0008]超临界CO2地热换热器的超临界CO2输入端通过超临界CO2压缩输出管道与超临界CO2压缩机连接在一起，超临界CO2地热换热器的超临界CO2输出端上连接有超临界CO2第一次被加热后输出管道，超临界CO2第一次被加热后输出管道的另一端与第三个三通的第一管口连接在一起，在第三个三通的第二个管口上，连接有超临界CO2太阳能集热器输入管道，超临界CO2太阳能集热器输入管道的另一端与超临界CO2太阳能集热器的输入端连接在一起，在超临界CO2太阳能集热器的输出端上，连接有超临界CO2太阳能集热器输出管道，超临界CO2太阳能集热器输出管道的另一端，与第四个三通的第二个管口连接在一起，第四个三通的第一个管口，通过超临界CO2发电机组输入管道，与超临界CO2发电机组的输入端连接在一起，在超临界CO2太阳能集热器输入管道上，设置有第二电控阀；在第三个三通的第三管口上，连接有超临界CO2与水蒸汽换热的超临界CO2输入管道，超临界CO2与水蒸汽换热的超临界CO2输入管道的另一端，与超临界CO2与水蒸汽换热的换热器的超临界CO2介质输入端连接在一起，在超临界CO2与水蒸汽换热的超临界CO2输入管道上，设置有第三电控阀，超临界CO2与水蒸汽换热的换热器的超临界CO2介质输出端，通过超临界CO2与水蒸汽换热的超临界CO2输出管道与第四个三通的第三个管口连接在一起；在工业用热水的汽水换热器的热水回水口上，连接有工业用热水回水管道，在工业用热水的汽水换热器的热水送水口上，连接有工业用热水送水管道，在工业用热水的汽水换热器的蒸汽输入端上，连接有工业用热水的汽水换热器蒸汽输入管道，工业用热水的汽水换热器蒸汽输入管道的另一端与第一个三通的第三管口连接在一起，在第一个三通第一管口上，连接有长距离输送蒸汽管道，在工
业用热水的汽水换热器蒸汽输入管道上，设置有第一电控阀门，在第一个三通第二管口上，连接有超临界CO2与水蒸汽换热的蒸汽输入管道，超临界CO2与水蒸汽换热的蒸汽输入管道的另一端，与超临界CO2与水蒸汽换热的换热器的蒸汽输入端连接在一起，在超临界CO2与水蒸汽换热的蒸汽输入管道上，设置有第四电控阀，在超临界CO2与水蒸汽换热的换热器的蒸汽输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界CO2发电与长距离蒸汽输送的耦合互补方法，包括在工业园区已分别设置有利用地热的超临界CO2循环发电系统、利用长距离输送蒸汽进行换热的工业用热水的汽水换热器（2）和工业园区的生活用热水的汽水换热器（11），超临界CO2经超临界CO2地热换热器（12）换热后，又经超临界CO2太阳能集热器（20）二次加热后，驱动超临界CO2发电机组（14）发电；工业园区使用热水负荷跳跃性比较大，具有间歇性用蒸汽的特征；其特征在于，将超临界CO2与水蒸汽换热的换热器（25），耦合在超临界CO2太阳能集热器（20）与工业用热水的汽水换热器（2）之间，并按以下方法耦合互补控制：在工业园区使用工业用热水负荷稳定的情况下：控制长距离蒸汽输送管道（4）中的全部蒸汽，进入到工业用热水的汽水换热器（2）中，进行汽水换热，与此同时，控制经超临界CO2地热换热器（12）换热后的全部超临界CO2，进入到超临...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭东奇，刘冲，黄运波，王新平，王伟，倪玖欣，闫蕾，李昆，李国平，
申请(专利权)人：山西意迪光华电力勘测设计有限公司，
类型：发明
国别省市：