不朽情缘

首页 / 所有 / 行业资讯 / 什么是超临界二氧化碳动力循环？

什么是超临界二氧化碳动力循环？

2025/6/24
随着全球向碳中和目的迈进 ，能源结构正加速转向低碳和清洁化 。在此配景下 ，不朽情缘科技秉持“融慧立异 ，生态科技”的使命 ，将可一连生长理念深度融入手艺研发 ，致力于镌汰能源生产历程中的碳排放和资源消耗 ，推动绿色未来 。

为此 ，不朽情缘科技一连投入实力 ，深入研究超临界二氧化碳动力循环系统及其焦点部件——换热器 。超临界二氧化碳动力循环是一种远景辽阔的低碳环保发电手艺 ，它能有用提高古板能源的使用率、降低排放 ，并兼容太阳能、地热能、核能等清洁能源 。

一、什么是超临界二氧化碳动力循环？

或许你已经听说过超临界二氧化碳动力循环 ，或称为sCO2布雷顿循环 。它与蒸汽动力循环有相似之处 ，但驱动流体不是水（蒸汽） ，而是CO2 。预计其装置本钱会大幅降低 ，同时效率也会大幅提高 。因此 ，它在电力行业引起了普遍关注 ，众多研究机构正在对其举行研究和开发 。

sCO2布雷顿循环具有可扩展性 ，能够应用于大大都热源 ，在核能、太阳能热能、地热能和化石燃料发电等应用中都具有普遍的适用性 。

文章将进一步诠释什么是超临界二氧化碳动力循环 ，然后探讨这些动力循环的几个应用 。


超临界二氧化碳动力循环使用处于超临界状态的二氧化碳 ，此时二氧化碳的温度和压力均高于其临界值 ，既不是显着的液体也不是气体 。这种状态使CO2在发电方面展现出诸多优势 。与使用水或蒸汽作为事情流体的古板蒸汽循环差别 ，超临界二氧化碳循环使用CO2作为事情流体 ，其临界压力低于蒸汽 ，且密度高于蒸汽 。这使得系统越发紧凑 ，组件更小 ，可降低资源本钱和工厂占地面积 。

二氧化碳临界温度为304.128K ，30.9780℃ ，87.7604℉ ；临界压力为7.3773 MPa ，72.808 atm ，1070.0 psi ，73.773bar 。

sCO2布雷顿循环的效率通常高于古板蒸汽动力循环 。其热效率可凌驾45% ，详细取决于循环设置 ，而高温蒸汽朗肯系统的热效率约为35% 。

与其它动力循环类似 ，sCO2动力循环也需要热源 。热量通过主热交流器输入系统 。热交流器的类型选择取决于热源 。例如 ，若是热源是烟道气中的废热 ，则需要在烟道气管道中装置管制式热交流器 。但若是是来自聚光太阳能或核反应堆熔盐中的热量 ，印刷电路板式换热器（PCHE）将是更合适的选择 。在动力循环中 ，还将有回热器在差别涡轮机段的sCO2之间举行热交流 ，以提高效率 。

该循环还需要将热量散发到散热器中 。这里的主要选择在于是接纳与情形空气举行冷却（干式冷却）照旧使用冷却水 。一项针对sCO2循环冷却计划的研究指出 ，“与竞争的蒸汽朗肯循环相比 ，sCO2系统的要害优势之一在于消除了动力循环中的用水量” 。虽然 ，这主张使用干式冷却 。

图1：sCO2功率循环流程（布雷顿循环）

二、使用sCO2动力循环的研究项目和应用实例

1、超临界二氧化碳变压发电（STEP）试验工厂
美国的STEP树模工厂是一项重大投资 ，旨在验证基于sCO2的发电手艺 ，提高效率 ，降低本钱并镌汰排放 。该项目涉及公私相助 ，展示了sCO2手艺在种种应用中的潜力 。

GTl Energy牵头这项1.59亿美元的政府与行业相助项目 ，与西南研究院、通用电气研究院以及美国能源部国家能源手艺实验室携手相助 。

2、Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf的CARBOSOLA项目
在CARBOSOLA项目框架内 ，Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf完成了以sCO2为事情流体的运行手艺规模设施的设计和调试事情 。该设施可实现高达520℃的温度和300bar的压力 ，以及1.32千克/秒的质量流量 。

图2： 不朽情缘科技印刷电路板式换热器（PCHE）

3、将燃气轮机的废热转化为电能
偏远的油气田通常使用简朴循环燃气轮机 。在装置这些装备时 ，能源效率并非主要思量因素 。然而 ，燃气轮机倾轧的高温烟气直接排放到大气中 ，铺张了名贵的热量 。相反 ，这些热量可以通过热接纳装置网络起来 ，并作为sCO2动力循环的一部分 。

图3：简朴循环燃气轮机

现有装置可通过拆除旧的烟囱 ，装置旁通烟囱和热接纳系统来举行升级 。热接纳系统包括管制 ，二氧化碳流经其中并借助烟道气举行加热 。

图4：燃气轮机后sCO2动力循环余热接纳

4、Allam-Fetvedt循环零排放发电
Allam-Fetvedt循环（AFC）是一种很是特殊的sCO2动力循环 。在该循环中 ，自然气与纯氧一起燃烧 。燃烧室的高压废气被供应到涡轮膨胀机 ，脱离膨胀机后 ，混淆物被冷却 ，疏散出液态水 。然后 ，近乎纯净的二氧化碳事情流体进入压缩和泵送阶段 ，为再循环做准备 。该历程的设计使险些所有的二氧化碳都能实现险些零排放 。

美国NET Power正在对这种动力循环举行商业化开发 。“该公司在得克萨斯州拉波特的树模工厂乐成验证了富氧燃烧超临界二氧化碳动力循环 ，这是一个由承包商McDemott International于2021年完成的50MW试点项目 ，在运行凌驾1500小时后乐成并入德克萨斯州电网” 。

NET Power现在正在德克萨斯州的奥德萨开发其首座商业工厂 ，该工厂预计将于2027年投入运营 。

图5：NET Power的Allam Fetved循环

显然 ，超临界二氧化碳循环领域十分活跃 。众多研究机构都在从事相关研究 ，甚至尚有使用sCO2动力循环的商业规模项目正在开发中 。

鉴于这些动力循环效率更高且投资更低 ，预计该手艺将在电力行业获得普遍应用 。sCO2动力循环的生长还能进一步加速 ，由于它能够与新能源配合优异 ，例如：

· 聚光太阳能发电
· 地热能发电
· 核能
语言:
中文
  •  中文
  •  English
  •  日本語
  •  ???
  •  ???????
  •  Deutsch
  •  Espa?ol
  •  Italiano
  •  ?esk?
【网站地图】【sitemap】