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一种基于喷射器与涡流管组合的液态二氧化碳之四

8、西安交大、上海电力大学研发的储能系统工作流程如下

1)工作流程图

 

2本系统是一种基于喷射器与涡流管组合的液态二氧化碳储能系统,该系统工作过程分为二氧化碳储能过程、有机工质朗肯循环过程以及二氧化碳释能过程,具体包括以下步骤:

1在二氧化碳储能过程中,经由第二换热器7给有机工质朗肯循环组件中的有机工质供热后的二氧化碳流入涡流管1,经涡流管1分离成两股流体:高温二氧化碳气体经由热气流出口19流入气态二氧化碳储罐10中,为二氧化碳释能过程做准备;低温二氧化碳气体经由冷气流出口18流入冷凝器2中,其中一部分在冷凝器2中被喷射器16引射流入引射流体进口20,另一部分在冷凝器2中被冷却为液态后流入液态二氧化碳储罐3中,二氧化碳储能过程完成

2在有机工质朗肯循环过程中,打开第一阀门101,液态二氧化碳流经第一泵4在第一换热器5中对有机工质进行冷却,随后二氧化碳吸热蒸发变为气态,储存到气态二氧化碳储罐10中,经第一换热器5冷却后的有机工质经由第二泵6流入第二换热器7中进行加热,加 热后的有机工质流入第一透平8中膨胀做功并驱动发电机9产生电能为用户供电,有机工质朗肯循环过程完成

3在二氧化碳释能过程中,经由涡流管1热气流出口19流出的高温二氧化碳气体与 有机工质朗肯循环过程中换热得到的二氧化碳气体一同流入到气态二氧化碳储罐10中。

*打开第二阀门102,二氧化碳气体流入压气机11中进行压缩,压缩得到的高压二氧化碳气体流 入稳压罐12中储存。

*待稳压罐12中的二氧化碳气体充足且压力稳定后,关闭第二控制阀102,打开第三控制阀103,二氧化碳气体经由回热器13流入第三换热器14中接收生活废热、生产废热、太阳能集热等热源的热量,变成高温高压的二氧化碳气体并流入第二透平15中。

*同时从第二透平15的抽气口抽取部分二氧化碳气体流入工作流体进口21驱动喷射器16,从而引射冷凝器2中的尚未冷凝的二氧化碳气体,之后经过喷射器出口22的二氧化碳气体进入回热器13并与其中较低温度的二氧化碳气体混合变为较高温度的二氧化碳气体,进而提高二氧化碳气体进入第三换热器14前的温度,减少第三换热器14所需的热源热量以及冷凝器2所需冷量;剩余的高温高压二氧化碳气体在第二透平15中继续做功,有机工质在第一透平8、二氧化碳气体在第二透平15中膨胀所做的功,一部分用于驱动压气机11,另一部分用于驱动发电机9发电此时第二透平15做功后的乏气温度和压力仍较高,将其引入第二 换热器7中作为热源,为有机工质朗肯循环中的有机工质供热。

*经过第二换热器7后的低温二氧化碳气体流入涡流管1,二氧化碳释能过程完成。

9、西安交大、上海电力大学研发的储能系统技术优点

1)本系统引入涡流管结构,利用涡流管对供热后的二氧化碳工质进行分离,将二氧化碳分为两股流体:低温二氧化碳气体以及高温二氧化碳气体。与常规的二氧化碳储能系统相比,冷凝器只需冷凝部分涡流管分离出的低温二氧化碳气体,从而大大减少了冷凝器所需冷量,节省能源,提高了储能系统的储能密度;同时一部分二氧化碳工质直接由涡流管分离为高温二氧化碳气体引入气态二氧化碳储罐,提高了二氧化碳释能过程前气态工质的温度,进而减少了加热二氧化碳气体所需的热源热量降低能源损耗的同时,大大地提高了系统效率。

2)本系统引入喷射器结构,从第二透平中引出部分高温二氧化碳气体作为工作流体,引射冷凝器内尚未冷凝的气态二氧化碳,经过喷射器后混合为较高温度的二氧化碳气体流入回热器中,提高了主流二氧化碳气体的温度与传统的抽气回热循环相比,本系统中采用的喷射器结构可以引射来自冷凝器内的气态工质,从而降低冷凝器的热负荷,进一步减少所需冷量;同时,从喷射器出口流出的较高温度的二氧化碳气体进一步提高了加热前工质的温度,再次减少了加热二氧化碳气体所需的热源热量,从而降低了能源损耗,提高了系统效率。

                                       

3)本系统采用二氧化碳作为储能和释能的工质。与空气相比,二氧化碳的气流密度更高,且临界点温度接近于常温在储能时,二氧化碳气体更容易液化,储能密度更高;在释能时,二氧化碳做功能力更强,设备更加紧凑,因而更节省能源。

4)本系统将液态二氧化碳作为冷源为有机工质朗肯循环提供冷量,将第二透平中做功后的高温乏气作为热源为有机工质朗肯循环提供热量,使气态有机工质在第一透平中膨胀做功,进而驱动发电机发电,在用电高峰期时给用户进行电力供应,缓解供电需求的压力合理利用冷源、热源能量的同时,有效地提高了循环效率,进一步解决用户的用电需求。

5)本系统将涡流管、喷射器与压缩二氧化碳系统以及有机工质朗肯循环耦合起来,实现能量的梯级利用,可以使得系统整体循环效率大大提高同时各部件结构简单,整个系统具有较高的紧凑性和灵活性。

                                                          
发布时间:2024/2/20 0:08:15 查看:125次

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