Что такое система сверхкритического диоксида углерода?

Критическая точка углекислого газа составляет 7,38 МПа при 31°С, а углекислый газ в это время не находится ни в газообразном, ни в жидком состоянии. Сверхкритический диоксид углерода обладает особыми свойствами: малой вязкостью, высокой плотностью, сильным набуханием и диффузионной способностью для полимеров, безопасным, негорючим и взрывоопасным, нетоксичным и неагрессивным. Особые свойства сверхкритического диоксида углерода напрямую способствуют его широкому использованию в различных областях, и он достиг хороших результатов применения в области энергетики.

Являясь экологически чистой рабочей жидкостью, CO2 обладает привлекательными физическими и транспортными свойствами. Использование сверхкритического CO2 в системах выработки электроэнергии по циклу Брайтона может повысить тепловую эффективность системы за счет меньшей работы сжатия. , солнечная энергия, геотермальная энергия, рекуперация тепла промышленных отходов и другие области имеют чрезвычайно широкие перспективы применения. Режим цикла сверхкритического диоксида углерода включает теплообменники, такие как тепловые коллекторы, высокотемпературные регенераторы, низкотемпературные регенераторы и охладители. Являясь ключевым оборудованием в системе выработки электроэнергии на сверхкритическом диоксиде углерода, теплообменник является оборудованием с наибольшим количеством, наибольшим объемом и самой высокой стоимостью. Его всесторонняя производительность имеет решающее значение для повышения эффективности системы и безопасной и стабильной работы.

В 2018 году на экспериментальной испытательной базе в Ланфане была завершена первая в моей стране «Платформа комплексных испытаний двухконтурного полнотемпературного теплообменника на сверхкритическом диоксиде углерода при полном давлении», проведенная Институтом инженерной теплофизики Китайской академии наук. Его высокоэффективный и компактный теплообменник на печатной плате может работать в экстремальных условиях (температура выше 900°C, давление выше 60 МПа) и имеет удельную поверхность более 2500 м2/м3. При тех же условиях тепловой нагрузки объем ПЧЭ составляет около 1/5 объема кожухотрубчатого теплообменника. Кроме того, разница между температурой на выходе горячей стороны и температурой на входе холодной стороны теплообменника может быть близка к 1 К, в то время как для кожухотрубного теплообменника обычно она превышает 12 К.

В случае той же выходной мощности размер турбины сверхкритического диоксида углерода составляет около 1/10 размера паровой турбины, что приводит к компактной конструкции и низким инвестиционным затратам всей системы. Однако из-за высокого рабочего давления и небольшой занимаемой площади всей системы традиционные теплообменники, такие как кожухотрубные теплообменники, пластинчато-ребристые теплообменники и т. д., больше не применимы.

В 2020 году первый в Китае пластинчатый теплообменник с жидкометаллическим натрием и сверхкритическим диоксидом углерода (PCHE), разработанный Институтом национальной судостроительной корпорации № 725 моей страны, Институтом атомной энергии Китайской национальной ядерной корпорации и Hefei General Machinery Research Institute Co., Ltd. успешно прошла приемку экспертной группы. Технология продукта достигла международного передового уровня. Как подрывной компактный и высокоэффективный микроканальный теплообменник, PCHE обладает преимуществами высокой эффективности теплообмена, устойчивости к низким и высоким температурам, устойчивости к высокому давлению и высокой надежности.

В последние годы компания Hangzhou Micro-control Energy Conservation Technology Co., Ltd. разработала высокоэффективный компактный микроканальный теплообменник, высокоэффективный теплообменник с высокоинтегрированной диффузионной структурой. Диффузионное соединение обеспечивает устойчивость к высоким и низким температурам и превосходные механические свойства теплообменника, что делает его единственным оптимальным теплообменником для использования в циклах сверхкритического диоксида углерода (SCO₂).

Особенности: Стойкость к сверхвысоким температурам и высокому давлению, подходит для суровых условий, таких как высокая температура и высокое давление; большая площадь теплообмена, до 1000 м²/м³; технология диффузионной сварки, высокая прочность сварки, отличные механические свойства; коррозионная стойкость, высокая надежность и небольшие размеры. Он подходит для цикла выработки электроэнергии при высокой температуре и высоком давлении; Как новый тип компактного микроканального теплообменника, теплообменник с печатной платой подходит для суровых условий, таких как высокая температура и высокое давление. Потенциал применения огромен.