[實用新型]超臨界二氧化碳系統運行過程中自動提純裝置

有效

• 申請號: 201721299228.0
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN207313145U
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 韓萬龍;聶鵬;李紅智;姚明宇;王月明;蔣世希
• 申請（專利權）人: 華能國際電力股份有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: C01B32/50
• 分類號: C01B32/50
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 張震國

技術領域

本實用新型涉及一種高純度高壓重介質系統運行過程中提純裝置，尤其涉及一種超臨界二氧化碳系統運行過程中自動提純裝置。

背景技術

超臨界二氧化碳發電循環系統要求系統正常運行時，系統內的二氧化碳百分比濃度大于99％，所以在超臨界二氧化碳發電循環系統的搭建和每次啟動過程中，循環系統的透平和壓縮機、鍋爐、換熱器、多個附屬罐體等設備需要進行使用二氧化碳氣體進行多次排空，尤其是在透平、壓縮機和罐體設備內，雖經多次二氧化碳排空仍然不能將系統中的二氧化碳的百分比濃度提高至循環系統設計要求值。若能在超臨界二氧化碳發電循環系統運行過程中逐步的將雜質氣體分離，提高二氧化碳百分比濃度至循環系統設計要求值，則可以解決上述難題，然而目前尚無有效技術可以解決這一難題。

發明內容

本實用新型的目的就在于提供一種解決上述問題的超臨界二氧化碳系統運行過程中自動提純裝置。

為達到上述目的，本實用新型的提純裝置包括頂部設置有出口的大容量儲氣罐，在大容量儲氣罐側壁上部開設有進氣管、側壁下部開設有出氣管，大容量儲氣罐的出口通過儲氣罐出口閥與安裝在其上端的提純腔室相連通，提純腔室頂部的排氣口上安裝有提純腔室排氣閥，在提純腔室的中部安裝有雜質氣體百分比濃度監測儀，所述的儲氣罐出口閥、提純腔室排氣閥及雜質氣體百分比濃度監測儀均與控制系統相連。

所述的進氣管位于大容量儲氣罐中分線的上方，所述出氣管位于大容量儲氣罐中分線的下方。

所述的大容量儲氣罐頂部形狀為光滑過渡的曲面，提純腔室位于大容量儲氣罐頂部光滑曲面的最高位置處。

本實用新型的自動提純方法如下：

以超臨界二氧化碳系統運行時的大容量儲氣罐溫度、壓力設計要求的雜質氣體百分比濃度為自動提純裝置的提純腔室雜氣排放的判定值；在循環系統工作時，超臨界二氧化碳氣體通過進氣管進入大容量儲氣罐，超臨界二氧化碳系統中所含的雜質氣體會在循環過程中在大容量儲氣罐的頂部富集，此時儲氣罐出口閥打開，提純腔室排氣閥關閉，大容量儲氣罐與提純腔室相連通，由于相同狀態時的雜質氣體的密度小于二氧化碳密度，提純腔室內的雜質氣體百分比濃度高于大容量儲氣罐的雜質氣體的百分比濃度，當位于提純腔室中部的雜質氣體百分比濃度監測儀監測到此位置處的雜質氣體百分比濃度高于提純腔室雜氣排放判定值，則將信號輸送至控制系統，控制系統給出指令關閉儲氣罐出口閥，打開提純腔室排氣閥，提純腔室內的混合氣體通過提純腔室排氣閥排出，直至雜質氣體百分比濃度監測儀監測到提純腔室中部位置處的雜質氣體百分比濃度為提純腔室雜氣排放判定值的60％時，將信號輸送至控制系統，由控制系統給出指令關閉提純腔室排氣閥，打開儲氣罐出口閥，回到初始狀態使循環系統中的雜質氣體繼續向提純腔室內累積，反復進行上述操作，實現在超臨界二氧化碳系統運行過程中逐步提純，直至整個系統的二氧化碳百分比濃度達到系統設定的二氧化碳百分比濃度要求時，自動提純腔室不再對外界排放雜質氣體。

本實用新型的有益效果在于：

本實用新型通過雜質氣體在相同壓力溫度下密度低于二氧化碳，在儲氣罐的頂部設置提純腔室，在二氧化碳百分比濃度監測儀表和控制系統的自動控制下，通過提純腔室兩側閥門的通斷，將雜質氣體逐漸從循環系統分離，實現超臨界二氧化碳系統內工質純度的提升，此方法可以降低系統在搭建和每次啟動時采用二氧化碳排空的次數，降低二氧化碳工質的損耗，使超臨界二氧化碳系統內的二氧化碳純度達到設計運行要求。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結構示意圖。

圖中，1、大容量儲氣罐；2、進氣管；3、出氣管；4、儲氣罐中分線；5、儲氣罐出口閥；6、提純腔室排氣閥；7、提純腔室；8、排氣口；9、氣體百分比濃度監測儀。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：

如圖1所示，本實用新型包括頂部形狀為光滑過渡的曲面的大容量儲氣罐1，在大容量儲氣罐1頂部光滑曲面的最高位置設置有出口，在大容量儲氣罐1中分線4以上側壁上開設有進氣管2、中分線4以下側壁上開設有出氣管3，大容量儲氣罐1的出口通過儲氣罐出口閥5與安裝在其上端的提純腔室7相連通，提純腔室7頂部的排氣口8上安裝有提純腔室排氣閥6，在提純腔室7的中部安裝有雜質氣體百分比濃度監測儀9，所述的儲氣罐出口閥5、提純腔室排氣閥6及雜質氣體百分比濃度監測儀9均與控制系統相連。

本實用新型的自動提純方法如下：以超臨界二氧化碳系統運行時的大容量儲氣罐 1溫度、壓力設計要求的雜質氣體百分比濃度為自動提純裝置的提純腔室雜氣排放的判定值；在循環系統工作時，超臨界二氧化碳氣體通過進氣管2進入大容量儲氣罐1，超臨界二氧化碳系統中所含的雜質氣體會在循環過程中在大容量儲氣罐1的頂部富集，此時儲氣罐1出口閥5打開，提純腔室排氣閥6關閉，大容量儲氣罐1與提純腔室7相連通，由于相同狀態時的雜質氣體的密度小于二氧化碳密度，提純腔室7內的雜質氣體百分比濃度高于大容量儲氣罐1的雜質氣體的百分比濃度，當位于提純腔室 7中部的雜質氣體百分比濃度監測儀9監測到此位置處的雜質氣體百分比濃度高于提純腔室7雜氣排放判定值，則將信號輸送至控制系統，控制系統給出指令關閉儲氣罐出口閥5，打開提純腔室排氣閥6，提純腔室7內的混合氣體通過提純腔室排氣閥6 排出，直至雜質氣體百分比濃度監測儀9監測到提純腔室中部位置處的雜質氣體百分比濃度為提純腔室雜氣排放判定值的60％時，將信號輸送至控制系統，由控制系統給出指令關閉提純腔室排氣閥6，打開儲氣罐出口閥，回到初始狀態使循環系統中的雜質氣體繼續向提純腔室內累積，反復進行上述操作，實現在超臨界二氧化碳系統運行過程中逐步提純，直至整個系統的二氧化碳百分比濃度達到系統設定的二氧化碳百分比濃度要求時，自動提純腔室不再對外界排放雜質氣體。