[发明专利]带分离器的跨临界CO2

说明书

本发明公开了一种带分离器的跨临界CO₂混合工质背压喷射式冷电联供系统，构建两套冷电联供系统，在系统中引入分离器，先将喷射器出口工质冷凝至两相区，再采用分离器对两相区混合工质进行组分分离，分离出的两股含有不同质量组分浓度的CO₂混合工质分别用于制冷和发电，根据制冷所采用混合工质组分浓度的不同分为HCO₂R型带分离器的背压喷射式冷电联供系统和LCO₂R型带分离器的背压喷射式冷电联供系统。本发明解决了传统背压喷射式冷电联供系统没有充分利用CO₂混合工质组分分离特性的问题，旨在进一步提升系统的热力性能，有望通过模拟调控与实验研究，提升系统的热效率和效率等多个关键热力学参数。

技术领域

本发明属于中低温热能回收与动力工程技术领域，具体涉及一种带分离器的跨临界CO₂混合工质背压喷射式冷电联供系统。

背景技术

传统背压喷射式冷电联供系统如图1所示。主要由加热器、透平、喷射器、冷凝器、节流阀、蒸发器、增压泵组成。增压泵出口的低温高压工质经过加热器利用热源加热后，进入透平膨胀做功带动发电机发电。从透平出来的乏气进入喷射器，工质在喷射器喷嘴中流速急剧增加同时压力急剧降低，从而在混合室中形成高真空环境，并将蒸发器出口的气态工质引射至混合室，两股气态工质在混合室中混合后进入扩压段减速扩压，之后工质经过冷凝器冷凝成饱和液态，一部分液态工质经过增压泵增压后进入加热器，另一部分液态工质经节流阀减压后再进入蒸发器吸热制冷。如此完成循环过程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种带分离器的跨临界CO₂混合工质背压喷射式冷电联供系统，解决了传统背压喷射式冷电联供系统没有充分利用CO₂混合工质组分分离特性的问题。

本发明采用以下技术方案：

带分离器的跨临界CO₂混合工质背压喷射式冷电联供系统，包括加热器、分离器、蒸发器、透平和喷射器，根据高浓度CO₂混合工质制冷构建HCO₂R型带分离器的背压喷射式冷电联供系统，根据低浓度CO₂混合工质制冷构建LCO₂R 型带分离器的背压喷射式冷电联供系统，加热器依次经透平、喷射器和分离器连接，将喷射器的出口工质冷凝至两相区，再采用分离器对两相区混合工质进行组分分离，分离出的两股含有不同质量组分浓度的CO₂混合工质分别用于制冷和发电。

具体的，HCO₂R型带分离器的背压喷射式冷电联供系统包括蒸发器，蒸发器经冷却器与分离器连接，分离器分两路，一路经冷凝器、蒸发器返回喷射器，另一路与加热器连接形成工质侧循环通路。

进一步的，冷凝器和蒸发器之间设置有用于减压的节流阀，分离器与加热器之间设置有增压泵，从喷射器出来的CO₂混合工质进入冷却器冷凝至两相区，进入分离器进行组分分离后分为两股流体，一股为CO₂浓度高于0.5的混合工质饱和蒸气，另一股为CO₂浓度低于0.5的混合工质饱和溶液。

更进一步的，CO₂浓度高于0.5的混合工质饱和蒸气进入冷凝器继续冷凝成饱和液态混合工质，再经过节流阀膨胀进入蒸发器蒸发吸热并产生制冷量，从蒸发器出来的饱和气态混合工质再作为引射流体被抽吸至喷射器。

更进一步的，CO₂浓度低于0.5的混合工质饱和溶液通过增压泵增压，从增压泵出来的CO₂混合工质在加热器中吸收低温热源热量变为高温高压超临界状态，进入透平膨胀做功，带动发电机生产电能，做功后透平的乏气进入喷射器，作为工作蒸气抽吸从蒸发器出来的工质，并与之混合进入混合室后经扩压器扩压后流出喷射器，如此完成整个循环流程。