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        超臨界二氧化碳循環(huán)

        • 分類:經(jīng)典案例
        • 作者:
        • 來源:
        • 發(fā)布時(shí)間:2024-02-17 16:04
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        【概要描述】用于超臨界CO2換熱,超臨界CO2發(fā)電,超臨界CO2無水印染等行業(yè); 用于超臨界SCO2換熱,超臨界SCO2發(fā)電,超臨界SCO2無水印染等行業(yè);

        超臨界二氧化碳循環(huán)

        【概要描述】用于超臨界CO2換熱,超臨界CO2發(fā)電,超臨界CO2無水印染等行業(yè); 用于超臨界SCO2換熱,超臨界SCO2發(fā)電,超臨界SCO2無水印染等行業(yè);

        • 分類:經(jīng)典案例
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        漫談:超臨界二氧化碳循環(huán)

        作者:太澤透平

        步入21世紀(jì)后,世界各國(guó)開始大力研發(fā)第四代核反應(yīng)堆。諸如鈉冷卻快堆(SFR),鉛冷快堆(LFR),氣冷快堆(GFR),超臨界水冷反應(yīng)堆(SCWR),超高溫氣冷反應(yīng)堆VHTR)和熔鹽反應(yīng)堆(MSR)等都是大家競(jìng)相研究的對(duì)象。相比前幾代核反應(yīng)堆,第四代核反應(yīng)堆一個(gè)典型的特點(diǎn)是工作溫度提高到500~900攝氏度,而傳統(tǒng)的水冷反應(yīng)堆工作溫度約為300攝氏度。目前,核反應(yīng)堆熱力系統(tǒng)效率低于傳統(tǒng)化石燃料熱力系統(tǒng)。而根據(jù)熱力學(xué)知識(shí)可知,提高核反應(yīng)堆工作溫度就能夠提高渦輪進(jìn)口溫度,從而將有效提高整個(gè)熱力系統(tǒng)的效率。

        01 /   各種熱力循環(huán)系統(tǒng)效率和渦輪進(jìn)口溫度關(guān)系

         

        隨著核反應(yīng)堆出口溫度的提高,研制出能夠利用好這一溫度的能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)也得到各國(guó)重視和研究。傳統(tǒng)的朗肯循環(huán)當(dāng)渦輪進(jìn)口溫度超過500攝氏度后,會(huì)出現(xiàn)材料性能惡化而在使用中受到限制,而燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)由于氣體壓縮過程中消耗大量的功而使得燃機(jī)效率無法顯著提升。同時(shí),通過提高燃機(jī)渦輪進(jìn)口溫度來提高燃機(jī)效率也會(huì)受到材料冶金極限的限制。在各種熱力循環(huán)候選者中,超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)被認(rèn)為是有希望在第四代反應(yīng)堆工作溫度區(qū)域內(nèi),提供高效率,同時(shí)使用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料,并具有更好的穩(wěn)定性,最終提高電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的安全性和可靠性的有前景的替代方案之一。

        02 /   蒸汽循環(huán)和燃?xì)庋h(huán)示意圖及二氧化碳超臨界態(tài)

         

        當(dāng)二氧化碳溫度超過30.98攝氏度同時(shí)壓力超過7.38兆帕后,二氧化碳達(dá)到超臨界狀態(tài)。超臨界二氧化碳的物理和化學(xué)性質(zhì)介于液體和氣體之間,既不是液體也不是氣體,其密度與液體相近而其低粘度及高擴(kuò)散系數(shù)又與氣體相近,流動(dòng)與傳遞性能良好。

        03 / 超臨界二氧化碳的熱力性質(zhì)

         

        正是由于處于超臨界狀態(tài)的二氧化碳具有以上性質(zhì),從而使得熱力循環(huán)過程中減少了壓縮過程消耗的功,在燃機(jī)進(jìn)口溫度不變的情況下,提高了整個(gè)熱力系統(tǒng)的效率。同時(shí)二氧化碳易于獲取且對(duì)環(huán)境危害較小,這也讓其受到各國(guó)研究者的青睞。

        04 /   蒸汽、燃?xì)?、超臨界二氧化碳循環(huán)熱力系統(tǒng)比較

         

        此外,超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)的整個(gè)尺寸也相比朗肯循環(huán)和燃?xì)庋h(huán)系統(tǒng)尺寸減少很多。

        05 /   蒸汽、燃?xì)狻⒊R界二氧化碳循環(huán)熱力系統(tǒng)部件尺寸比較

         

        由于要保證循環(huán)過程中二氧化碳處于超臨界狀態(tài),一般渦輪出口氣體壓力比較高而使得渦輪出口氣體還存儲(chǔ)著大量熱能。所以一般循環(huán)中要設(shè)置回?zé)崞?。由于?yīng)有場(chǎng)景的不同,超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)可以有多種布局,常用的有以下布局。其中再壓縮(Recomperssion)布局具有最高的循環(huán)效率。

        06 /   超臨界二氧化碳循環(huán)布局1

        07 /   超臨界二氧化碳循環(huán)布局2

         

        08 /   超臨界二氧化碳再壓縮布局及溫度-熵圖

         

        南京雅瓏石化裝備有限公司已經(jīng)首創(chuàng)成功研發(fā)的往復(fù)式超臨界SCO2循環(huán)泵為超臨界二氧化碳熱力循環(huán)系統(tǒng)的研發(fā)做出一份貢獻(xiàn)。

        最高壓差5MPa;最高出口壓力40MPa,最高輸送溫度130℃;最小流體密度0.2;中國(guó)首創(chuàng),發(fā)明專利號(hào):ZL 2022 1 0304025.5.

        目前已經(jīng)通過中科院、交大、中科大等等機(jī)構(gòu)的5年的使用,效果優(yōu)秀.

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        南京雅瓏石化裝備有限公司是中石油一級(jí)供應(yīng)商、延長(zhǎng)石油、中石化、中國(guó)航天科工、中科院、國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的合格供應(yīng)商。為用戶提供各種高性價(jià)比的輸送高壓液體的設(shè)備,業(yè)務(wù)涉及石油、化工、水務(wù)、鋼鐵、建筑、巖土工程、航空航天、電力、水利、食品飲料、醫(yī)藥、環(huán)保、造紙、煉油、輕工、紡織、礦山、洗滌劑、高壓水清洗、液壓機(jī)械、水切割等行業(yè)。最高工作壓力250MPa,最大流量480m3/h.

        地       址:南京市江寧區(qū)淳化街道天橋路2號(hào)1號(hào)廠房

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