本發(fā)明涉及環(huán)保裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種超臨界二氧化碳流體發(fā)電系統(tǒng)用穩(wěn)流調(diào)節(jié)器。

背景技術(shù)：

氣候變化已成為影響人類生存和發(fā)展的問題之一，而大量的二氧化碳排放被認(rèn)為是導(dǎo)致氣候變暖的主要原因，我國作為世界上最大的發(fā)展中國家，以煤炭為主的一次能源和以火力發(fā)電為主的二次能源結(jié)構(gòu)，隨著經(jīng)濟(jì)總量的迅速增長，一次能源和二次能源的CO₂ 排放具有增長快、總量大的特點(diǎn)，為應(yīng)對氣候變化，發(fā)展低碳能源尤其是可再生能源和新能源已成為人們的共識，生物質(zhì)發(fā)電、太陽能發(fā)電、超臨界二氧化碳發(fā)電等已受到廣泛關(guān)注。

隨CCS技術(shù)應(yīng)用發(fā)展起來的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)較傳統(tǒng)的熱能發(fā)電系統(tǒng)，在系統(tǒng)熱效率、總重及占地面積、污染物排放等方面表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢，現(xiàn)行的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)包括熱源、高速渦輪機(jī)、高速發(fā)電機(jī)、高速壓氣機(jī)、冷卻器等，其循環(huán)過程為超臨界二氧化碳經(jīng)壓縮機(jī)升壓——用高效換熱器等壓加熱二氧化碳工質(zhì)——工質(zhì)進(jìn)入渦輪機(jī)推動(dòng)渦輪做功帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電——工質(zhì)進(jìn)入冷卻器——再進(jìn)入壓縮機(jī)形成閉式循環(huán)，系統(tǒng)投資大；而其高效換熱器是超臨界發(fā)電系統(tǒng)工程應(yīng)用的基礎(chǔ)，客觀上要求用高效換熱器等壓加熱二氧化碳工質(zhì)，因此，現(xiàn)行超臨界二氧化碳試驗(yàn)環(huán)路的熱交換大多使用印制電路板熱交換器（ＰＣＨＥ），它適用于高工作溫度和高工作壓力，并具有良好的擴(kuò)展能力，能滿足用換熱器等壓加熱二氧化碳工質(zhì)的要求，但機(jī)構(gòu)復(fù)雜，投資大，一套能獲取等壓超臨界CO₂流體的熱能換熱裝置高達(dá)數(shù)千萬美元，這于利用各類不同溫度或溫度波動(dòng)大、不同熱力強(qiáng)度的余熱能源、太陽能及中小型生物質(zhì)燃料爐的熱能極不便，客觀上與我國的基本經(jīng)濟(jì)環(huán)境條件不匹配。

為推動(dòng)CO₂發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，迫切需要一種全新的超臨界CO₂流體發(fā)電系統(tǒng)用穩(wěn)流調(diào)節(jié)裝置，從而達(dá)到廣泛利用各類不同溫度或溫度波動(dòng)大、不同熱力強(qiáng)度的余熱能源、太陽能及中小型生物質(zhì)燃料爐熱能，用于超臨界CO₂發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定發(fā)電的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種超臨界二氧化碳流體發(fā)電系統(tǒng)用穩(wěn)流調(diào)節(jié)器，可廣泛利用不同溫度、不同熱力強(qiáng)度的余熱能源、太陽能、中小型生物質(zhì)燃料爐熱能，用于超臨界CO₂發(fā)電。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種超臨界二氧化碳流體發(fā)電系統(tǒng)用穩(wěn)流調(diào)節(jié)器，包括殼體、進(jìn)口管路和出口管路，所述進(jìn)口管路固定在殼體的進(jìn)料端，與殼體內(nèi)相連通；所述出口管路固定在殼體的出料端，與殼體內(nèi)相連通，其特征在于：還設(shè)有導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)固定在殼體內(nèi)，所述進(jìn)口管路的數(shù)量為N根，N≥2，所述導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)為通過進(jìn)口管路進(jìn)入殼體內(nèi)的不同溫度或不同壓力的N股流體的混合裝置。

進(jìn)一步，所述流混合機(jī)構(gòu)包括螺旋葉片，所述螺旋葉片設(shè)于殼體內(nèi)。

進(jìn)一步，所述流混合機(jī)構(gòu)包括螺旋葉片和/或折流板和/或多孔板，所述螺旋葉片和/或折流板和/或多孔板設(shè)于殼體內(nèi)。

進(jìn)一步，每根進(jìn)口管路包括進(jìn)口管道，所述進(jìn)口管道上按流體流動(dòng)的方向依次設(shè)有溫壓感應(yīng)器、流量計(jì)和逆止閥，N根進(jìn)口管道之間通過分配器連通，所述分配器固定在流量計(jì)和逆止閥之間。

進(jìn)一步，所述出口管路包括出口管道，所述出口管道上設(shè)有調(diào)壓閥和出口溫壓感應(yīng)器。

進(jìn)一步，還設(shè)有增壓泵系統(tǒng)，所述增壓泵系統(tǒng)包括增壓進(jìn)口管道、增壓出口管道、增壓逆止閥和增壓泵，所述增壓進(jìn)口管道一端與分配器或分配器前的進(jìn)口管道連通，另一端與增壓泵連通；所述增壓出口管道一端與增壓泵連通，另一端與殼體或調(diào)壓閥前的出口管道連通；所述增壓逆止閥設(shè)于增壓出口管道上。

進(jìn)一步，還設(shè)有支架，所述殼體固定在支架上。

進(jìn)一步，所述殼體外設(shè)有保溫層，所述保溫層覆裹在殼體外。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：結(jié)構(gòu)簡單，投資成本低，運(yùn)行可靠，便于利用各類不同溫度或溫度波動(dòng)大、不同熱力強(qiáng)度的余熱能源、太陽能及中小型生物質(zhì)燃料爐熱能，通過各類不同溫度或溫度波動(dòng)大、不同熱力強(qiáng)度的余熱能源、太陽能及中小型生物質(zhì)燃料爐熱能獲得多種不同溫度、不同壓力、不同能量密度的超臨界CO₂流體，通過本發(fā)明穩(wěn)流調(diào)節(jié)器可將多種不同溫度、不同壓力、不同能量密度的超臨界CO₂流體轉(zhuǎn)化為等溫等壓的超臨界CO₂流體，穩(wěn)定供應(yīng)超臨界CO₂流體發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1—?dú)んw，101—保溫層，2—導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)，201—螺旋葉片，202—折流板，202—多孔板，3—進(jìn)口管路，301—第一溫壓感應(yīng)器，302—第一流量計(jì)，303—分配器，304—第一逆止閥，305—第一進(jìn)口管道，301'—第二溫壓感應(yīng)器，302'—第二流量計(jì)， 304'—第二逆止閥，305'—第二進(jìn)口管道，4—出口管路，401—調(diào)壓閥，402—出口溫壓感應(yīng)器，403—出口管道，5—支架，6—增壓泵系統(tǒng)，601—增壓進(jìn)口管道，602—增壓出口管道，603—增壓逆止閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

參照圖1，本實(shí)施例包括殼體1、導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)2、進(jìn)口管路3、出口管路4、支架5，殼體1固定在支架5上，導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)2固定在殼體1內(nèi)，進(jìn)口管路3固定在殼體1的進(jìn)料端，與殼體1內(nèi)相連通；出口管路4固定在殼體1的出料端，與殼體1內(nèi)相連通。

導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)2為進(jìn)入殼體1內(nèi)不同溫度/不同壓力的多股流體的混合裝置，流混合機(jī)構(gòu)2包括螺旋葉片201、折流板202和多孔板203，折流板202、多孔板203、螺旋葉片201按殼體1內(nèi)流體流動(dòng)的方向依次設(shè)于殼體1內(nèi)。

進(jìn)口管路3包括第一進(jìn)口管路和第二進(jìn)口管路，第一進(jìn)口管路包括第一溫壓感應(yīng)器301、第一流量計(jì)302、第一逆止閥304和第一進(jìn)口管道305，第一溫壓感應(yīng)器301、第一流量計(jì)302、第一逆止閥304按流體流動(dòng)的方向依次固定在第一進(jìn)口管道305上，并與殼體1內(nèi)相連通。

第二進(jìn)口管路包括第二溫壓感應(yīng)器301'、第二流量計(jì)302'、第二逆止閥304'和第二進(jìn)口管道305'，第二溫壓感應(yīng)器301'、第二流量計(jì)302'、第二逆止閥304'按流體流動(dòng)的方向依次固定在第二進(jìn)口管道305'上，并與殼體1內(nèi)相連通。

第一進(jìn)口管道305和第二進(jìn)口管道305'之間通過分配器303連通，分配器303一端固定在第一流量計(jì)302和第一逆止閥304之間，另一端固定在第二流量計(jì)302'和第二逆止閥304'之間。

出口管路4包括調(diào)壓閥401、出口溫壓感應(yīng)器402和出口管道403，調(diào)壓閥401、出口溫壓感應(yīng)器402固定在出口管道403上，并與殼體1內(nèi)相連通。

殼體1外設(shè)有保溫層101，保溫層101覆裹在殼體1外。

實(shí)施例2

參照圖2，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于：進(jìn)口管路3包括第一進(jìn)口管路、第二進(jìn)口管路、第三進(jìn)口管路、第四進(jìn)口管路和第五進(jìn)口管路；第三進(jìn)口管路、第四進(jìn)口管路和第五進(jìn)口管路與第一進(jìn)口管路、第二進(jìn)口管路結(jié)構(gòu)相同；第一進(jìn)口管路、第二進(jìn)口管路、第三進(jìn)口管路、第四進(jìn)口管路和第五進(jìn)口管路之間通過分配器303連接；折流板202、螺旋葉片201、多孔板203按殼體1內(nèi)流體流動(dòng)的方向依次設(shè)于殼體1內(nèi)；還設(shè)有增壓泵系統(tǒng)6，增壓泵系統(tǒng)6包括增壓進(jìn)口管道601、增壓出口管道602、增壓逆止閥603、增壓泵，增壓進(jìn)口管道601一端與分配器303連通，另一端與增壓泵連通；增壓出口管道602一端與增壓泵連通，另一端與殼體1連通；增壓逆止閥603設(shè)于增壓出口管道602上，增壓泵固定在支架5上。其余同實(shí)施例1。

實(shí)施例3

參照圖3，本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別僅在于：進(jìn)口管路3包括第一進(jìn)口管路、第二進(jìn)口管路、第三進(jìn)口管路，第一進(jìn)口管路、第二進(jìn)口管路、第三進(jìn)口管路之間通過分配器303連接，增壓進(jìn)口管道601一端與分配器303前的進(jìn)口管道連通，另一端與增壓泵連通；增壓出口管道602一端與增壓泵連通，另一端與調(diào)壓閥401前的出口管道連通。其余同實(shí)施例2。

在實(shí)際應(yīng)用中，流混合機(jī)構(gòu)2還可只含有螺旋葉片201，或只含螺旋葉片201和折流板202，或只含螺旋葉片201和多孔板203。

本發(fā)明的工作原理如下：

不同溫度、不同熱力強(qiáng)度的熱源會(huì)產(chǎn)生不同溫度、不同壓力的超臨界CO₂流體，通過本發(fā)明穩(wěn)流調(diào)節(jié)器可將不同溫度、不同壓力的超臨界CO₂流體轉(zhuǎn)化為等溫、等壓的超臨界CO₂流體。具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

通過進(jìn)口管路3向殼體1內(nèi)送入不同溫度、不同壓力的超臨界CO₂流體，殼體1內(nèi)的導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)2將不同溫度、不同壓力的超臨界CO₂流體平穩(wěn)的均質(zhì)為等溫等圧超臨界CO₂流體，等溫等壓超臨界CO₂流體經(jīng)出口管路4送出；進(jìn)口管路3上的溫壓感應(yīng)器用于檢測溫壓與能量密度不同的兩道或多道超臨界CO₂流體的溫度和壓力，出口管路4上的出口溫壓感應(yīng)器402用于檢測出口管路4中超臨界CO₂流體的溫度和壓力，根據(jù)設(shè)定的出口管路4中超臨界CO₂流體的溫度/壓力要求，進(jìn)口管路3上的分配器304根據(jù)進(jìn)口管路3上各道超臨界CO₂流體的溫度和壓力狀況，調(diào)整流入的各道超臨界CO₂流體的流量，以實(shí)現(xiàn)等溫等壓輸出超臨界CO₂流體。增壓泵系統(tǒng)6視情況開啟，確保穩(wěn)流調(diào)節(jié)器輸出等壓超臨界CO₂流體。出口管路4輸出的等溫等壓超臨界CO₂流體穩(wěn)定供給超臨界CO₂發(fā)電系統(tǒng)的渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)做功。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，投資成本低，運(yùn)行可靠，便于超臨界CO₂發(fā)電系統(tǒng)的自動(dòng)控制，通過本發(fā)明穩(wěn)流調(diào)節(jié)器，可廣泛利用不同溫度、不同熱力強(qiáng)度的各類廢棄熱能、太陽能、生物質(zhì)爐能源，實(shí)現(xiàn)超臨界CO₂發(fā)電，利于超臨界CO₂發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用推廣。

便于利用各類不同溫度或溫度波動(dòng)大、不同熱力強(qiáng)度的余熱能源、太陽能及中小型生物質(zhì)燃料爐熱能，通過各類不同溫度或溫度波動(dòng)大、不同熱力強(qiáng)度的余熱能源、太陽能及中小型生物質(zhì)燃料爐熱能獲得多種不同溫度、不同壓力、不同能量密度的超臨界CO₂流體，通過本發(fā)明穩(wěn)流調(diào)節(jié)器可將多種不同溫度、不同壓力、不同能量密度的超臨界CO₂流體轉(zhuǎn)化為等溫等壓的超臨界CO₂流體，穩(wěn)定供應(yīng)超臨界CO₂流體發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則這些修改和變型也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

說明書中未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。