[發明專利]用于超臨界CO2

在審

• 申請號: 201911140196.3
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110848572A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 李濤;廖志強;鄒軍華;張智超
• 申請（專利權）人: 華陸工程科技有限責任公司
• 主分類號: F17D1/02
• 分類號: F17D1/02;F17D3/01;F17D5/00
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

本發明公開了一種用于超臨界CO₂發電系統安全排放的防結冰系統和方法，包括多個串聯的緩沖單元和位于系統最末端的排放閥，每個緩沖單元又包括緩沖減壓閥和緩沖罐，緩沖單元視系統總壓力決定其級數，總壓力越高級數越多；在緊急工況或事故工況下需要排放CO₂工質的管道首先與一級緩沖減壓閥的入口聯通，一級緩沖減壓閥的出口再與一級緩沖罐的入口聯通，一級緩沖罐的出口與二級緩沖減壓閥的入口聯通，二級緩沖減壓閥的出口與二級緩沖罐的入口聯通，依次類推，直到最后一級緩沖罐的出口與排放閥聯通。本發明可以時時監控系統壓力，無需任何添加劑，無需附加任何動力設備，只需要采用閥門，儲罐的靜止設備的組合即可完成大量CO₂的安全排放。安全可靠、費用小、操作維護簡單。

技術領域

本發明屬于能源利用領域，涉及一種用于超臨界CO₂發電系統安全排放的防結冰系統和方法。

背景技術

在能源匱乏及環境危機的大背景下，提高能源利用率日益受到人們的重視。目前在眾多熱力循環當中，超臨界布雷頓循環是一種最有優勢的循環形式。新型超臨界工質二氧化碳具有能量密度大，傳熱效率高，系統簡單等先天優勢，可以大幅提高熱功轉換效率，減小設備體積，具有很高的經濟性。

但這類循環與傳統朗肯循環相比也存在一些區別。超臨界二氧化碳布雷頓循環采用二氧化碳作為工作而不是水，二氧化碳雖然無毒不可燃，但是二氧化碳無色無味，大量二氧化碳聚集時不易被發現，尤其是二氧化碳聚集在地面時容易造成人員窒息，威脅生命安全。而超臨界二氧化碳循環發電系統遇到緊急工況或事故工況時需要將機組中的大量二氧化碳快速的集中排放到室外大氣中，不可在室內散排。這時就需要二氧化碳由專門的排氣管道排出，一般來說排氣管道中都配有排氣閥，當遇到緊急事故工況時，排氣閥快速打開，排放二氧化碳。但二氧化碳的一個特點使得這個閥門很容易損壞或者失效。二氧化碳在突然由高壓降壓排放時會迅速降溫，并產生干冰，當管道溫度很快隨之降低后干冰很容易附著在閥門通道內，阻塞閥門，使閥門無法關閉或關閉不嚴，甚至阻塞管道嚴重影響排放速度。在使用二氧化碳的系統中通常需要謹慎操作來避免這種現象，例如緩慢開啟閥門，但這對人員操作提出了更高的要求。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種用于超臨界CO₂發電系統安全排放的防結冰系統和方法，該系統及方法能夠有效的避免二氧化碳快速排放時產生干冰，阻塞閥門或管道的現象。

為達到上述目的，本發明所述的采用一種用于超臨界CO₂發電系統安全排放的防結冰系統，包括多個串聯的緩沖單元和位于系統最末端的排放閥，每個緩沖單元又包括緩沖減壓閥和緩沖罐，緩沖單元視系統總壓力決定其級數，總壓力越高級數越多；在緊急工況或事故工況下需要排放CO₂工質的管道首先與一級緩沖減壓閥的入口聯通，一級緩沖減壓閥的出口再與一級緩沖罐的入口聯通，一級緩沖罐的出口與二級緩沖減壓閥的入口聯通，二級緩沖減壓閥的出口與二級緩沖罐的入口聯通，依次類推，直到最后一級緩沖罐的出口與排放閥聯通。

當出現事故工況或緊急工況，需要排放系統中的大量CO₂時，一級緩沖減壓閥的開啟程度由一級緩沖罐與上游排放管道壓差和溫度決定，壓差大時開啟程度小，壓差小時開啟程度大，溫度高時開啟程度大，溫度低時開啟程度小；二級緩沖減壓閥的開啟程度由二級緩沖罐與上游排放管道壓差和溫度決定，壓差大時開啟程度小，壓差小時開啟程度大，溫度高時開啟程度大，溫度低時開啟程度小；依次類推；排放閥的開啟程度由最后一級緩沖罐與大氣壓差和溫度決定，壓差大時開啟程度小，壓差小時開啟程度大，溫度高時開啟程度大，溫度低時開啟程度小。

本發明具有以下有益效果：