【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发电装置 ，尤其涉及超临界二氧化碳发电装置。
技术介绍
1、零碳发电技术对于未来能源行业的发展至关重要。allam循环以超临界co2为工质、通过气体燃料和氧气燃烧推动涡轮机发电，被认为是最具有应用前景的纯氧燃烧发电技术之一，具有无氮氧化物排放（完全燃烧产物为水和二氧化碳）、可实现完全的碳捕集，且循环效率更高（预计在51%~64%之间）等特点，被视为未来清洁能源转换的重要方向。allam循环中涡轮机出口二氧化碳压力较低，为实现完全碳捕集，需要在除水后将二氧化碳进行加压与再冷却，这样既可以减小存储所需空间，又可以降低增压泵升压的功耗。但是目前allam循环主要采用压缩机对除水后的二氧化碳进行压缩升压，能量消耗较大，影响系统能效，且增加了系统成本与控制的复杂程度，长时运行的可靠性低。
技术实现思路
1、本专利技术提供超临界二氧化碳发电装置，用以解决现有技术中的超临界二氧化碳发电装置能量消耗较大，影响系统能效的缺陷，实现能耗与能量的转化损失的降低，提升系统能量利用效率的超临界二氧化碳发电装置。
2、本专利技术提供一种超临界二氧化碳发电装置，包括压缩机组、燃烧室、涡轮机、喷射器、再生器、第一冷却器、增压泵、第一循环回路、第一管路和第二循环回路，第一循环回路的一端以及压缩机组均与燃烧室的进气口连接，第一管路的一端以及第一循环回路的另一端均与燃烧室的出气口连接，第一管路的另一端与涡轮机连接，喷射器、第一冷却器、增压泵以及再生器依次串联在第一循环回路上，第二循环回路的一端
3、根据本专利技术的超临界二氧化碳发电装置，采用喷射器直接回收膨胀功进行引射升压，替代压缩机耗功压缩升压，降低了二氧化碳升压过程的能耗与能量转化损失，提升系统能量利用效率。
4、此外，通过喷射器直接回收燃烧室的出口高温高压二氧化碳的膨胀功，引射低温低压二氧化碳，并提升低温低压二氧化碳的压力，降低采用二氧化碳压缩机升压所带来的机械能转化为电能再转化为机械能过程中的能量转化损失，提升综合能效，降低系统的复杂程度，提高本装置的可靠性与长期稳定运行。
5、另外，根据本专利技术的超临界二氧化碳发电装置，还可具有如下附加的技术特征：
6、在本专利技术的一些实施例中，还包括第二冷却器，第二冷却器串联在第二循环回路上且位于再生器与喷射器之间。
7、通过采用上述实施例，经过涡轮机的透平出口的高温气体进入再生器进行换热后的高温二氧化碳经过第一次换热降温后进入至第二冷却器进行冷却降温，然后经过喷射器吸入再生器低压侧流出的经过第二冷却器冷却的低温低压二氧化碳形成引射流体，工作流体与引射流体在喷射器内进行混合喷射增压，喷射增加后的二氧化碳经过第一冷却器被冷却为液态并分离出水，混合后的二氧化碳气体可作为循环工质进行循环使用，实现了二氧化碳的循环利用。
8、在本专利技术的一些实施例中，第一循环回路包括第二管路、第三管路、第四管路、第五管路和第六管路，第二管路安装于燃烧室与喷射器之间，第三管路安装于喷射器与第一冷却器之间，第四管路安装于第一冷却器与增压泵之间，第五管路安装于再生器与增压泵之间，第六管路安装于再生器与燃烧室的进气口之间。
9、通过采用上述实施例，第二管路、第三管路、第四管路、第五管路和第六管路的设置实现了燃烧室与喷射器之间、喷射器与第一冷却器之间、第一冷却器与增压泵之间、再生器与增压泵之间以及再生器与燃烧室的进气口的可靠连接。
10、在本专利技术的一些实施例中，第二循环回路包括第七管路和第八管路，第七管路安装于涡轮机的出气口与再生器之间，第八管路安装于再生器与喷射器之间。
11、在本专利技术的一些实施例中，压缩机组包括氧气压缩机和甲烷压缩机，氧气压缩机及甲烷压缩机均通过管路与燃烧室的进气口连接。
12、通过采用上述实施例，氧气压缩机和甲烷压缩机为燃烧室的工作提供了充足的甲烷燃料和氧气以保障本装置工作的可靠性
13、在本专利技术的一些实施例中，喷射器上开设有工作流体入口、引射流体入口和混合流体出口，第二管路背离燃烧室的一端与工作流体入口连接，第八管路背离再生器的一端与引射流体入口连接，第三管路背离第一冷却器的一端与混合流体出口连接。
14、在本专利技术的一些实施例中，喷射器包括喷嘴、吸入室、混合室和扩压室，混合室的一端与吸入室连接，混合室的另一端与扩压室连接，吸入室背离混合室的一端连接有喷嘴，喷嘴上开设有工作流体入口，吸入室的一侧开设有引射流体入口，扩压室背离混合室一端开设有混合流体出口。
15、通过采用上述实施例，由于喷射器的结构简单无运动部件，因此，降低了本装置的复杂程度，提高可靠性与长期稳定运行。
16、在本专利技术的一些实施例中，第一冷却器上开设有第一出液口。
17、在本专利技术的一些实施例中，第二冷却器上开设有第二出液口。
18、通过采用上述实施例，第一出液口和第二出液口的设置实现了水的快速可靠排出。
19、在本专利技术的一些实施例中，还包括第九管路和二氧化碳储罐，二氧化碳储罐通过第九管路与第一冷却器连接且第九管路与第一循环管路并联。
20、通过采用上述实施例，经过第一冷却器冷却后的二氧化碳会在第一冷却器的出口进行分流，一部分二氧化碳被捕集进入二氧化碳储罐，另一部分二氧化碳作为循环工质，流入泵后被加压至高压，高压低温的二氧化碳通过再生器与从涡轮机流出的低压高温二氧化碳进行热交换，从而提高进入燃烧室的二氧化碳温度，至此形成一个集燃烧发电与碳捕集的半闭式循环，进而使得二氧化碳得到了充分的利用。
21、综上，本申请包括以下有益技术效果：
22、第一、通过喷射器直接回收燃烧室的出口高温高压二氧化碳的膨胀功，引射低温低压二氧化碳，并提升低温低压二氧化碳的压力，降低采用二氧化碳压缩机升压所带来的机械能转化为电能再转化为机械能过程中的能量转化损失，提升综合能效，降低系统的复杂程度，提高本装置的可靠性与长期稳定运行。
23、第二、本装置采用喷射器结构简单、尺寸小，易加工、成本低，便于调整尺寸适应不同发电量的系统。
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1.一种超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，包括压缩机组、燃烧室（3）、涡轮机（4）、喷射器（7）、再生器（5）、第一冷却器（6）、增压泵（9）、第一循环回路、第一管路（12）和第二循环回路，所述第一循环回路的一端以及所述压缩机组均与所述燃烧室（3）的进气口连接，所述第一管路（12）的一端以及所述第一循环回路的另一端均与所述燃烧室（3）的出气口连接，所述第一管路（12）的另一端与所述涡轮机（4）连接，所述喷射器（7）、所述第一冷却器（6）、所述增压泵（9）以及所述再生器（5）依次串联在所述第一循环回路上，所述第二循环回路的一端与所述涡轮机（4）的出气口连接，所述第二循环回路的另一端与所述喷射器（7）连接，所述第二循环回路上串联有所述再生器（5），所述压缩机组用于向所述燃烧室（3）提供氧气和甲烷。
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，还包括第二冷却器（8），所述第二冷却器（8）串联在所述第二循环回路上且位于所述再生器（5）与所述喷射器（7）之间。
3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，所述第一循环回路包括第二管路
4.根据权利要求3所述的超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，所述第二循环回路包括第七管路（18）和第八管路（19），所述第七管路（18）安装于所述涡轮机（4）的出气口与所述再生器（5）之间，所述第八管路（19）安装于所述再生器（5）与所述喷射器（7）之间。
5.根据权利要求1至4任一项所述的超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，压缩机组包括氧气压缩机（1）和甲烷压缩机（2），所述氧气压缩机（1）及所述甲烷压缩机（2）均通过管路与所述燃烧室（3）的进气口连接。
6.根据权利要求5所述的超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，所述喷射器（7）上开设有工作流体入口（71）、引射流体入口（72）和混合流体出口（73），所述第二管路（13）背离所述燃烧室（3）的一端与所述工作流体入口（71）连接，所述第八管路（19）背离所述再生器（5）的一端与所述引射流体入口（72）连接，所述第三管路（14）背离所述第一冷却器（6）的一端与所述混合流体出口（73）连接。
7.根据权利要求6所述的超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，所述喷射器（7）包括喷嘴（711）、吸入室（701）、混合室（702）和扩压室（703），所述混合室（702）的一端与所述吸入室（701）连接，所述混合室（702）的另一端与所述扩压室（703）连接，所述吸入室（701）背离所述混合室（702）的一端连接有所述喷嘴（711），所述喷嘴（711）上开设有所述工作流体入口（71），所述吸入室（701）的一侧开设有所述引射流体入口（72），所述扩压室（703）背离所述混合室（702）一端开设有所述混合流体出口（73）。
8.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，所述第一冷却器（6）上开设有第一出液口（63）。
9.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，所述第二冷却器（8）上开设有第二出液口（83）。
10.根据权利要求1至4任一项所述的超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，还包括第九管路（20）和二氧化碳储罐（10），所述二氧化碳储罐（10）通过所述第九管路（20）与所述第一冷却器（6）连接且所述第九管路（20）与所述第一循环管路并联。
...【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，包括压缩机组、燃烧室（3）、涡轮机（4）、喷射器（7）、再生器（5）、第一冷却器（6）、增压泵（9）、第一循环回路、第一管路（12）和第二循环回路，所述第一循环回路的一端以及所述压缩机组均与所述燃烧室（3）的进气口连接，所述第一管路（12）的一端以及所述第一循环回路的另一端均与所述燃烧室（3）的出气口连接，所述第一管路（12）的另一端与所述涡轮机（4）连接，所述喷射器（7）、所述第一冷却器（6）、所述增压泵（9）以及所述再生器（5）依次串联在所述第一循环回路上，所述第二循环回路的一端与所述涡轮机（4）的出气口连接，所述第二循环回路的另一端与所述喷射器（7）连接，所述第二循环回路上串联有所述再生器（5），所述压缩机组用于向所述燃烧室（3）提供氧气和甲烷。
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，还包括第二冷却器（8），所述第二冷却器（8）串联在所述第二循环回路上且位于所述再生器（5）与所述喷射器（7）之间。
3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，所述第一循环回路包括第二管路（13）、第三管路（14）、第四管路（15）、第五管路（16）和第六管路（17），所述第二管路（13）安装于所述燃烧室（3）与所述喷射器（7）之间，所述第三管路（14）安装于所述喷射器（7）与所述第一冷却器（6）之间，所述第四管路（15）安装于所述第一冷却器（6）与所述增压泵（9）之间，所述第五管路（16）安装于所述再生器（5）与所述增压泵（9）之间，所述第六管路（17）安装于所述再生器（5）与所述燃烧室（3）的进气口之间。
4.根据权利要求3所述的超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，所述第二循环回路包括第七管路（18）和第八管路（19），所述第七管路（18）安装于所述涡轮机（4）的出气口与所述再生器（5）之间，所述第八管路（19）安装于所述再生器（5）与所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨天阳，邹慧明，唐明生，田长青，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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