一种液态金属磁流体超临界CO2联合循环发电系统的制作方法

一种液态金属磁流体超临界co2联合循环发电系统
技术领域
1.本实用新型涉及发电技术领域，特别涉及一种液态金属磁流体超临界co2联合循环发电系统。


背景技术：

2.超临界co2布雷顿循环具有热效率高、系统简单、结构紧凑、灵活性高以及成本低等优势，在煤电、核电、光热发电以及余热发电等领域具有广阔的应用前景。但是，超临界co2工质在循环冷端放热温度较高，预冷器入口温度高达100℃以上，工质携带的大量余热被循环水带走，造成较大的能量损失。
3.液态金属磁流体发电系统能够充分利用低品位热源，减少能量损失。该发电装置利用液态金属导电工质通过磁场，在电磁感应的作用下，产生电场，在发电通道电极上接上负载对外输出电流。液态金属作为导电工质，具有导电率高、比热大以及热源温度要求不高等优点。该发电系统旋转部件较少，发电效率高，能够利用超临界co2动力循环冷端余热发电，减少冷源损失，进一步提高能量利用效率。调研发现，超临界co2动力循环与液态金属磁流体发电系统耦合发电的研究较少，有必要进一步研究。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种液态金属磁流体超临界co2联合循环发电系统，利用液态磁流体发电系统有效回收超临界co2动力循环冷端余热，大幅提高能量利用效率。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种液态金属磁流体超临界co2联合循环发电系统，包括超临界co2循环发电系统和液态金属磁流体发电系统，其中
7.所述超临界co2循环发电系统包括压缩机1、回热器2、加热器3、透平4、液态金属
‑
co2换热器5和预冷器6，所述压缩机1出口、回热器2高压侧进口和出口、加热器3进口和出口、透平4进口和出口、回热器2低压侧进口和出口、液态金属
‑
co2换热器5co2侧进口和出口、预冷器6进口和出口以及压缩机1进口依次相连通构成闭式系统；
8.所述液态金属磁流体发电系统包括电磁泵8、液态金属
‑
co2换热器5、低沸点工质透平9、冷凝器10、低沸点工质泵11、混合室12、磁流体发电机13和分离器7，所述分离器7液态金属出口、电磁泵8进口和出口和液态金属
‑
co2换热器5液态金属侧进口和出口以及混合室12液态金属进口相连通，所述分离器7低沸点工质出口、低沸点工质透平9进口和出口、冷凝器10进口和出口、低沸点工质泵11进口和出口以及混合室12低沸点工质进口相连通，所述混合室12混合工质出口、磁流体发电机13进口和出口以及分离器7混合工质进口相连通。
9.所述电磁泵8、液态金属
‑
co2换热器5及其进出口管路流通液态金属。
10.所述低沸点工质透平9、冷凝器10、低沸点工质泵11及其进出口管路流通低沸点有机工质。
11.所述分离器7分离出的气态低沸点工质进入低沸点工质透平9膨胀做功，能够减少能量损失，增加系统做功能力。
12.所述电磁泵8驱动液态金属流动。
13.一种液态金属磁流体超临界co2联合循环发电系统的运行方法，其超临界co2工质经压缩机1升压，并依次被回热器2和加热器3加热后，进入透平4膨胀做功，排气进入回热器2加热冷侧低温超临界co2工质，然后进入液态金属
‑
co2换热器5放热，并进入一步被预冷器6冷却后进入压缩机1，完成超临界co2闭式循环。
14.液态金属由电磁泵8驱动流经液态金属
‑
co2换热器5，回收超临界co2动力循环冷端工质携带的余热后，进入混合室12与低沸点工质混合，并将其加热汽化，汽化后的低沸点工质携带液态金属进入磁流体发电机13切割磁感线发电，排出的混合工质在分离器7中重新分离出气态低沸点工质和液态金属，液态金属再次进入电磁泵8完成液态金属闭式循环，气态低沸点工质仍具有一定的做功能力，进入低沸点工质透平9膨胀做功，排气在冷凝器10中冷凝为液态后，由低沸点工质泵11驱动进入混合室12，再次与液态金属混合，完成低沸点工质闭式循环。
15.本实用新型的有益效果：
16.1.本实用新型采用的液态金属磁流体发电系统，能够适用于低温热源，旋转部件较少，具有效率高、系统简单以及成本低等优点。
17.2.本实用新型利用液态金属磁流体发电系统回收超临界co2动力循环冷端余热，能够减少能量损失，大幅提高能量利用效率，实现能量分质梯级利用。
附图说明
18.图1为本实用新型一种液态金属磁流体超临界co2联合循环发电系统示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
20.如图1所示，一种液态金属磁流体超临界co2联合循环发电系统，包括超临界co2循环发电系统和液态金属磁流体发电系统，其中
21.所述超临界co2循环发电系统包括压缩机1、回热器2、加热器3、透平4、液态金属
‑
co2换热器5和预冷器6，所述压缩机1出口、回热器2高压侧进口和出口、加热器3进口和出口、透平4进口和出口、回热器2低压侧进口和出口、液态金属
‑
co2换热器5co2侧进口和出口、预冷器6进口和出口以及压缩机1进口依次相连通构成闭式系统；
22.所述液态金属磁流体发电系统包括电磁泵8、液态金属
‑
co2换热器5、低沸点工质透平9、冷凝器10、低沸点工质泵11、混合室12、磁流体发电机13和分离器7，所述分离器7液态金属出口、电磁泵8进口和出口和液态金属
‑
co2换热器5液态金属侧进口和出口以及混合室12液态金属进口相连通，所述分离器7低沸点工质出口、低沸点工质透平9进口和出口、冷凝器10进口和出口、低沸点工质泵11进口和出口以及混合室12低沸点工质进口相连通，所述混合室12混合工质出口、磁流体发电机13进口和出口以及分离器7混合工质进口相连通。
23.作为本实用新型的优选实施方式，所述电磁泵8、液态金属
‑
co2换热器5及其进出口管路流通液态金属。
24.作为本实用新型的优选实施方式，所述低沸点工质透平9、冷凝器10、低沸点工质泵11及其进出口管路流通低沸点有机工质。
25.作为本实用新型的优选实施方式，所述分离器7分离出的气态低沸点工质进入低沸点工质透平9膨胀做功，能够减少能量损失，增加系统做功能力。
26.作为本实用新型的优选实施方式，所述电磁泵8用于驱动液态金属流动，具有效率高、结构紧凑、运转可靠、密封性好等优点。
27.如图1所示，一种液态金属磁流体超临界co2联合循环发电系统的运行方法，其特征在于，超临界co2工质经压缩机1升压，并依次被回热器2和加热器3加热后，进入透平4膨胀做功，排气进入回热器2加热冷侧低温超临界co2工质，然后进入液态金属
‑
co2换热器5放热，并进入一步被预冷器6冷却后进入压缩机1，完成超临界co2闭式循环。
28.液态金属由电磁泵8驱动流经液态金属
‑
co2换热器5，回收超临界co2动力循环冷端工质携带的余热后，进入混合室12与低沸点工质混合，并将其加热汽化，汽化后的低沸点工质携带液态金属进入磁流体发电机13切割磁感线发电，排出的混合工质在分离器7中重新分离出气态低沸点工质和液态金属，液态金属再次进入电磁泵8完成液态金属闭式循环，气态低沸点工质仍具有一定的做功能力，进入低沸点工质透平9膨胀做功，排气在冷凝器10中冷凝为液态后，由低沸点工质泵11驱动进入混合室12，再次与液态金属混合，完成低沸点工质闭式循环。