基于超临界CO2的两相机发电系统及CO2利用工艺技术方案

本发明专利技术涉及二氧化碳综合利用设备技术领域，具体来说是基于超临界CO2的两相机发电系统及CO2利用工艺。基于超临界CO2的两相机发电系统包括换热器、内部充注有工质的动力机构、水轮机、发电机、储水罐；换热器、动力机构贯通连接，动力机构、水轮机、储水罐连接成循环通路，发电机与水轮机电性连接。本发明专利技术主要针对CO2的综合利用，解决现有利用方式存在的安全隐患、CO2封存能力差的问题，提供了一种安全性高、可复制性高、CO2封存量小、甚至无需封存的CO2综合利用方法。相较现有的CO2利用方法，本发明专利技术适应性更广，适合大、中、小各型企业，具有更好的推广性。更好的推广性。更好的推广性。

【技术实现步骤摘要】
基于超临界CO2的两相机发电系统及CO2利用工艺


[0001]本专利技术涉及二氧化碳综合利用设备
，具体来说是基于超临界CO2的两相机发电系统及CO2利用工艺。

技术介绍

[0002]现有技术中CO2利用的手段却比较单一，我国现有CCUS技术把应用的对象都不约而同的选择了油田及气田，主要工艺环节包括碳捕捉、碳回收、碳液化、碳运输、碳利用(驱油、驱气)等；简单来说就是在生产单位的CO2排口或生产工艺段的排口，采用膜分离、吸附分离等技术，对CO2进行有效的分离捕捉，再将捕捉到的CO2进行回收及提纯，然后采用液化技术使回收的CO2液化，减小体积方便运输，随后将液化的CO2运输至油、气矿区，注入地下，实现驱油及驱气，也实现了CO2的地质封存。虽然现有CCUS技术已经实现了CO2的利用，但是尚存在封存能力差的缺陷，比如：
[0005]1、虽然CO2液化储存及运输很成熟，依旧存在安全风险；CO2运输多采取液态低温运输，液态CO2属于国际标准的九类危险品中第二类第二项“非易燃无毒气体”，液态CO2本身无毒，但空气中浓度超过3％时，将出现呼吸困难、头晕、呕吐等症状；而且CO2的液态运输一般温度为
‑
37℃，与人皮肤接触会造成冻伤，一旦不慎泄漏会迅速蒸发，并且吸收大量热，造成泄漏点周边设备损坏事故。
[0006]2、产生CO2的生产单位并不一定具备利用或封存能力；全国用煤企业众多，还有较多生产所需其他碳基原料，都会产生大量CO2排放，但企业体量及技术力量参差不齐；现有碳利用存在门槛高、投入高、应用少、收益少等一系列问题。
[0007]3、注入地下并不能完全确保CO2的稳定封存；注入地下的CO2，一方面由于其自身具有较强的穿透性，另一方面由于地下储藏空间具有不可预知的缝隙或隐伏断裂等地址构造原因，都可能造成CO2的泄漏；最可能发生的问题是CO2泄漏进入地下水补给层，即使是少量的泄漏，也可能造成饮用水质量明显下降，一旦CO2突破水利圈闭，将会向上进入浅层土壤，改变土壤性质，影响土壤生物，进而再次进入大气环境。
[0008]基于此，需要提供一种全新的、基于CO2利用的系统，以克服上述CCUS 项目存在的技术缺陷。

技术实现思路

[0009]针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供基于超临界CO2的两相机发电系统及CO2利用工艺，本专利技术主要针对CO2的综合利用，解决现有利用方式存在的安全隐患、CO2封存能力差的问题，提供了一种安全性高、可复制性高、CO2封存量小、甚至无需封存的CO2综合利用方法。相较现有的CO2利用方法，本专利技术适应性更广，适合大、中、小各型企业，具有更好的推广性。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]一种基于超临界CO2的两相机发电系统，包括：
[0012]换热器，用于向液态CO2提供热量，实现液态CO2吸热成为超临界CO2；
[0013]内部充注有工质的动力机构，用于超临界CO2迅速气化、体积膨胀、产生大量压力，所述工质为纯水或液压油；
[0014]水轮机，用于通过所述动力机构的工质实现做功，将所述工质压力转化为所述水轮机机械能；
[0015]发电机，用于将所述水轮机的机械能转化为所述发电机的电能；
[0016]储水罐，用于补充运行期间的工质损失，以及补充工质的温度；
[0017]所述换热器、所述动力机构贯通连接，所述动力机构、所述水轮机、所述储水罐连接成循环通路，所述发电机与所述水轮机电性连接。
[0018]优选的，所述换热器上还循环连通有循环水系统换热器，所述换热器上还贯通连接有冷却回收器；所述动力机构上还贯通连接有电化学转换器。
[0019]优选的，所述储水罐和所述动力机构之间还设置有循环泵，所述循环泵用于回水压力不足时的水压补充。
[0020]本专利技术还保护了基于超临界CO2的两相机发电系统的的发电方法，包括：
[0021]经所述冷却回收器冷却后的液态CO2排入至所述换热器中，所述换热器向液态CO2提供热量，同时实现液态CO2吸热成为超临界CO2，然后将所述超临界 CO2送入至所述动力机构中，由于所述动力机构内的温度及压力条件与超临界 CO2不同，使得进入所述动力机构的超临界CO2迅速气化、体积迅速膨胀并产生大量压力，此时气化的CO2把压力传递给所述动力机构中的工质，工质被持续压缩并使得所述动力机构开阀泄压，液态工质所携带的压强冲击所述水轮机，所述水轮机高速运转，将工质压力转化为所述水轮机机械能，所述水轮机上电性连接有所述发电机，所述水轮机的机械能又转化为所述发电机的电能，进行电能利用；
[0022]剩余气态CO2进入至所述电化学转换器内，通过电化学转换方法，生产气体产物及合成产物。
[0023]优选的，所述动力机构包括1#气压驱动装置和2#气压驱动装置，所述1#气压驱动装置和所述2#气压驱动装置均与所述换热器贯通连接；
[0024]所述1#气压驱动装置、所述水轮机、所述2#气压驱动装置通过进液管依次贯通连接；所述换热器与所述水轮机之间的所述进液管上设置有1#电控水阀，所述水轮机与所述2#气压驱动装置之间的所述进液管上设置有2#电控水阀；
[0025]所述1#气压驱动装置、所述储水罐、所述循环泵、所述水轮机、所述2#气压驱动装置依次通过排液管贯通连接；所述1#气压驱动装置与所述储水罐之间设置有4#电控水阀，所述水轮机与所述2#气压驱动装置之间的所述排液管上设置有3#电控水阀；
[0026]所述换热器与所述1#气压驱动装置之间设置有1#CO2电控气阀，所述换热器与所述2#气压驱动装置之间设置有3#CO2电控气阀，所述1#气压驱动装置与所述2#气压驱动装置共同通过出气管道与所述电化学转换器贯通连接，且所述出气管道上设置有2#CO2电控气阀。
[0027]优选的，所述2#气压驱动装置与所述换热器通过进气管道贯通连接，所述进气管道还与所述1#气压驱动装置贯通连接，且二者交叉处设置有三通阀。
[0028]优选的，基于超临界CO2的两相机发电系统的发电方法，包括：
[0029]低温液态CO2经所述冷却回收器冷能回收后，使液态CO2的温度升高至 10
‑
20℃，再经过所述换热器换热后，使液态CO2温度再次升高至临近或达到CO2超临界温度；然后将超临界CO2注入已达到高位工质的所述1#气压驱动装置内，超临界CO2吸收所述1#气压驱动装置内工质温度并发生相变，体积膨胀增加，挤压工质的空间，使工质产生压强，当压强达到设定值后，促使所述1#电控水阀及所述2#电控水阀打开，此时所述3#电控水阀及所述4#电控水阀处于关闭状态，使高压工质冲击所述水轮机做功，且高压工质经由所述进液管流入至所述2#气压驱动装置内；
[0030]当所述2#气压驱动装置的工质处于低温时，所述2#气压驱动装置内达到高位工质，随后1#电控水阀及所述2#电控水阀关闭，超临界CO2注入处于高位工质的所述2#气压驱动装置，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超临界CO2的两相机发电系统，其特征在于，包括：换热器(1)，用于向液态CO2提供热量，实现液态CO2吸热成为超临界CO2；内部充注有工质的动力机构(2)，用于超临界CO2迅速气化、体积膨胀、产生大量压力，所述工质为纯水或液压油；水轮机(3)，用于通过所述动力机构(2)的工质实现做功，将所述工质压力转化为所述水轮机(3)机械能；发电机(4)，用于将所述水轮机(3)的机械能转化为所述发电机(4)的电能；储水罐(14)，用于补充运行期间的工质损失，以及补充工质的温度；所述换热器(1)、所述动力机构(2)贯通连接，所述动力机构(2)、所述水轮机(3)、所述储水罐(14)连接成循环通路，所述发电机(4)与所述水轮机(3)电性连接。2.根据权利要求1所述的一种基于超临界CO2的两相机发电系统，其特征在于，所述换热器(1)上还循环连通有循环水系统换热器(18)，所述换热器(1)上还贯通连接有冷却回收器(6)；所述动力机构(2)上还贯通连接有电化学转换器(7)。3.根据权利要求2所述的一种基于超临界CO2的两相机发电系统，其特征在于，所述储水罐(14)和所述动力机构(2)之间还设置有循环泵(5)，所述循环泵(5)用于回水压力不足时的水压补充。4.根据权利要求3所述的基于超临界CO2的两相机发电系统的的发电方法，其特征在于，包括：经所述冷却回收器(6)冷却后的液态CO2排入至所述换热器(1)中，所述换热器(1)向液态CO2提供热量，同时实现液态CO2吸热成为超临界CO2，然后将所述超临界CO2送入至所述动力机构(2)中，由于所述动力机构(2)内的温度及压力条件与超临界CO2不同，使得进入所述动力机构(2)的超临界CO2迅速气化、体积迅速膨胀并产生大量压力，此时气化的CO2把压力传递给所述动力机构(2)中的工质，工质被持续压缩并使得所述动力机构(2)开阀泄压，液态工质所携带的压强冲击所述水轮机(3)，所述水轮机(3)高速运转，将工质压力转化为所述水轮机(3)机械能...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静，王婷，
申请(专利权)人：陕西汉华久创新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：