Qu'est-ce qu'un système de dioxyde de carbone supercritique ?

Le point critique du dioxyde de carbone est de 7,38 MPa à 31°C, et le dioxyde de carbone à ce moment n'est ni gazeux ni liquide. Le dioxyde de carbone supercritique a des propriétés particulières : faible viscosité, haute densité, forte capacité de gonflement et de diffusion pour les polymères, sûr, ininflammable et explosif, non toxique et non corrosif. Les propriétés spéciales du dioxyde de carbone supercritique contribuent directement à sa large utilisation dans divers domaines, et il a obtenu de bons résultats d'application dans le domaine de l'énergie.

En tant que fluide de travail respectueux de l'environnement, le CO2 possède des propriétés physiques et de transport intéressantes. L'utilisation de CO2 supercritique dans les systèmes de production d'électricité à cycle de Brayton peut atteindre une efficacité thermique du système plus élevée en consommant moins de travail de compression. , l'énergie solaire, la géothermie, la récupération de la chaleur résiduelle industrielle et d'autres domaines ont des perspectives d'application extrêmement larges. Le mode de cycle de dioxyde de carbone supercritique comprend des échangeurs de chaleur tels que des collecteurs de chaleur, des régénérateurs à haute température, des régénérateurs à basse température et des refroidisseurs. En tant qu'équipement clé du système de production d'énergie au dioxyde de carbone supercritique, l'échangeur de chaleur est l'équipement avec le plus grand nombre, le plus grand volume et le coût le plus élevé. Ses performances complètes sont essentielles à l'amélioration de l'efficacité du système et à un fonctionnement sûr et stable.

En 2018, la première plate-forme d'essai complète d'échangeur de chaleur au dioxyde de carbone supercritique à pleine température et à pleine pression de mon pays, entreprise par l'Institut d'ingénierie thermophysique de l'Académie chinoise des sciences, a été achevée dans la base d'essai pilote de Langfang. Son échangeur de chaleur à circuit imprimé très efficace et compact peut fonctionner dans des environnements extrêmes (température supérieure à 900°C, pression supérieure à 60MPa) et possède une surface spécifique supérieure à 2500m2/m3. Dans les mêmes conditions de charge thermique, le volume de PCHE est d'environ 1/5 de celui de l'échangeur de chaleur à calandre et tube. De plus, la différence entre la température de sortie du côté chaud et la température d'entrée du côté froid de l'échangeur de chaleur peut être proche de 1K, alors que l'échangeur de chaleur à calandre est généralement supérieur à 12K.

Dans le cas d'une même puissance de sortie, la taille de la turbine à dioxyde de carbone supercritique est d'environ 1/10 de celle de la turbine à vapeur, ce qui se traduit par une structure compacte et un faible coût d'investissement de l'ensemble du système. Cependant, en raison de la pression de fonctionnement élevée et du faible encombrement de l'ensemble du système, les échangeurs de chaleur traditionnels, tels que les échangeurs de chaleur à coque et à tube, les échangeurs de chaleur à plaques et ailettes, etc., ne sont plus applicables.

En 2020, le premier échangeur de chaleur à plaques imprimées (PCHE) en métal liquide sodium-dioxyde de carbone supercritique de Chine développé par mon pays National Shipbuilding Corporation No. 725 Institute, China National Nuclear Corporation Institute of Atomic Energy et Hefei General Machinery Research Institute Co., Ltd. passé avec succès l'acceptation du groupe d'experts. La technologie du produit a atteint le niveau avancé international. En tant qu'échangeur de chaleur subversif à microcanaux compact et à haute efficacité, PCHE présente les avantages d'une efficacité d'échange de chaleur élevée, d'une résistance à basse et haute température, d'une résistance à haute pression et d'une grande fiabilité.

Au cours des dernières années, Hangzhou Micro-control Energy Conservation Technology Co., Ltd. a développé un échangeur de chaleur à microcanaux compact à haut rendement, un échangeur de chaleur à haut rendement avec une structure liée par diffusion à haute intégrité. La liaison par diffusion se traduit par une résistance aux hautes et basses températures et d'excellentes propriétés mécaniques de l'échangeur de chaleur, ce qui en fait le seul échangeur de chaleur optimal pour une utilisation dans les cycles de dioxyde de carbone supercritique (SCO₂).

Caractéristiques : résistance ultra-haute température et haute pression, adaptée aux conditions difficiles telles que haute température et haute pression ; grande surface d'échange de chaleur, jusqu'à 1000m²/m³ ; technologie de soudage par diffusion, haute résistance au soudage, excellentes propriétés mécaniques; résistance à la corrosion, haute fiabilité et petite taille. Il convient au cycle de production d'énergie sous haute température et haute pression; En tant que nouveau type d'échangeur de chaleur compact à micro-canaux, l'échangeur de chaleur à carte de circuit imprimé convient aux conditions difficiles telles que les hautes températures et les hautes pressions. Le potentiel d'application est énorme.