一种基于超临界CO2布雷顿循环的太阳能热电联供系统的制作方法

本实用新型涉及一种清洁能源利用系统，尤其是涉及一种基于超临界CO2布雷顿循环的太阳能热电联供系统。

背景技术：

我国的能源利用现状还处于资源紧缺，使用效益低，污染严重的阶段。充分利用可回收能源是提高我国能源利用率的有效的途径。近年来，太阳能作为一种可持续能源，以其成本低廉，储量无限性，清洁性等优秀特质，成为了最具竞争力的热源，并且取得了较大进展和突破。在太阳能应用中，基于超临界CO2布雷顿循环的太阳能热发电，因其较高的效率以及环境友好性而备受关注。

在超临界CO2布雷顿循环技术中，膨胀部件(汽轮机)出口温度较高，直接进入冷却器，循环工质被冷却介质冷凝带走热量，造成热量直接废弃，存在着能源流失的问题。这部分热量巨大，有很大的利用率提高空间。

申请号为200410009780.2的专利公布了一种太阳能热电联供系统，利用旋转抛物面聚光镜作为一次聚光器，达到了提高聚光比和光电转化效率的目的，提高了太阳能利用效率。申请号为201510174193.7的专利公布了一种利用太阳能不同波长特性的太阳能发电供热装置。申请号为201410414849.3的专利公布了一种利用循环水有效解决光伏组件散热问题的太阳能联产系统。申请号为201610049166.1的专利公布了一种基于布雷顿循环的蝶式太阳能热发电系统，解决了一般太阳能热发电系统光电转化效率低，灵活性差以及结构复杂，运行维修困难的问题。然而上述专利均未解决膨胀部件出口工质热量浪费的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种解决高温热量浪费的基于超临界CO2布雷顿循环的太阳能热电联供系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于超临界CO2布雷顿循环的太阳能热电联供系统，包括太阳能集热器、膨胀部件和压缩机，所述的压缩机出口的高压低温CO2吸收来自太阳能集热器热量后，进入膨胀部件，膨胀部件输出轴功，

所述的系统还包括回热器和冷却器，所述的回热器低温侧入口与膨胀部件出口连接，低温侧出口与冷却器一次侧入口连接，回热器高温侧入口与压缩机出口连接，冷却器一次侧出口与压缩机的入口连接，冷却器二次侧与热用户连接。

所述的回热器高温侧通过加热器与太阳能集热器连接。

所述的加热器为管壳式加热器，加热器的壳程与所述的太阳能集热器连接，管程两端分别与回热器高温侧出口和膨胀部件入口连接。

所述的冷却器为管壳式换热器，其一次侧为管程，二次侧为壳程。

所述的冷却器二次侧与热用户连接形成供热回路，供热回路上设有循环泵。

所述的膨胀部件为膨胀机或汽轮机。

与现有技术相比，本实用新型利用回热器合理回收膨胀部件出口的高温热量，先将热量用于加热压缩机出口流出的低温CO2，剩下的热量在冷却器的二次侧加以利用，不仅可以有效减少系统内热量损失，显著提高循环热效率，而且冷却器管程流出的低温低压CO2可以回收利用，进入压缩机进行压缩，减少了环境污染。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

附图标记：

1为加热器；2为膨胀部件；3为回热器；4为冷却器；5为压缩机；6为太阳能集热器；7为热用户；8为循环泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，包括加热器1、膨胀部件2、回热器3、冷却器4，压缩机5、太阳能集热器6、热用户7和循环泵8，采用导热油等工质为太阳能集热器6与加热器1内传递热量的取热介质，采用循环水等工质为冷却器4内的冷却介质，通过以下方式实现：

基本循环：膨胀部件2(为膨胀机或汽轮机)出口与回热器3低温侧入口相连，回热器3低温侧出口与冷却器4管程入口相连，冷却器4管程出口与压缩机5入口相连，压缩机5出口与回热器3高温侧入口相连，回热器3高温侧出口与加热器1管程入口相连，加热器1管程出口与膨胀部件2入口相连；加热器1壳程与太阳能集热器6相连，冷却器4壳程出口与热用户7入口相连，热用户7出口与循环泵8入口相连，循环泵8出口与冷却器4壳程入口相连。

一方面，由动力循环中膨胀部件2输出轴功，产出电能；自太阳能集热器6收集来的高温太阳热能加热传热介质，将高温热量在加热器1中提升工质温度，高温高压的CO2工质进入膨胀部件2做功，并对外输出轴功。从膨胀部件2出来的高温低压CO2工质，经回热器3低温侧吸收部分高温热量，再由冷却器4壳程中流体冷却后进入压缩机5，压缩机5对低压CO2工质加压，回热器3吸收的高温热量补充到压缩机5出口的低温CO2工质中，最后高压CO2工质回到加热器1，形成循环做功。

另一方面，利用由冷却器4带走的低压热量，替代市政集中供热的二次管网供回水，为热用户7提供稳定的热量输出；从膨胀部件2出来的高温低压CO2工质，经回热器3低温侧吸收部分高温热量补充到压缩机5出口的低温CO2工质中，再由冷却器4壳程中流体工质收集热量后，将这部分热量供给热用户7，以替代市政集中供热的二次管网供水，从热用户7出来的低温回水由循环泵8提升压力以克服阻力后，重新进入冷却器4壳程，完成循环。采用回热器3合理回收膨胀部件2出口的高温热量，可以有效减少系统内热量损失，显著提高循环热效率，合理利用资源，提升系统的经济效益与环境友好性。