[發(fā)明專(zhuān)利]一種超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)以及透平調(diào)節(jié)和緊急停機(jī)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110581664.1
• 申請(qǐng)日: 2021-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113137293B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李凱倫;李紅智;姚明宇;張一帆;張旭偉;喬永強(qiáng);李曉照;李晨照
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F01K13/02
• 分類(lèi)號(hào): F01K13/02;F01K7/32;F01K25/10;F04D27/02;F01D17/10;F01D19/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

本發(fā)明公開(kāi)了一種超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)以及透平調(diào)節(jié)和緊急停機(jī)方法，該系統(tǒng)包括壓縮機(jī)變頻電機(jī)、壓縮機(jī)、工質(zhì)存儲(chǔ)罐、回路加熱器、回路冷卻器、透平、發(fā)電機(jī)及各種控制閥門(mén)；系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)發(fā)電負(fù)荷波動(dòng)或小范圍調(diào)節(jié)時(shí)，保持壓縮機(jī)變頻電機(jī)運(yùn)行頻率及壓縮機(jī)出口壓力穩(wěn)定，通過(guò)調(diào)節(jié)透平入口調(diào)節(jié)閥進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)；當(dāng)大幅度調(diào)節(jié)發(fā)電負(fù)荷，則通過(guò)提高壓縮機(jī)變頻電機(jī)運(yùn)行頻率，調(diào)節(jié)透平入口調(diào)節(jié)閥閥前壓力進(jìn)行滑壓調(diào)節(jié)；系統(tǒng)需要緊急停機(jī)時(shí)，通過(guò)快速關(guān)閉透平入口調(diào)節(jié)閥及快速打開(kāi)各旁路閥門(mén)、關(guān)停主回路加熱器及增加主回路冷卻器冷卻介質(zhì)流量來(lái)達(dá)到。本發(fā)明保證了二氧化碳循環(huán)機(jī)組透平及壓縮機(jī)在運(yùn)行調(diào)節(jié)及緊急停機(jī)過(guò)程中的安全性及可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)以及透平調(diào)節(jié)和緊急停機(jī)方法。

背景技術(shù)

隨著近些年來(lái)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，研究表明發(fā)電機(jī)組采用超臨界二氧化碳代替水蒸氣作為循環(huán)工質(zhì)，在一定的功率范圍內(nèi)具有循環(huán)效率高、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、基建初投資小等優(yōu)點(diǎn)，因此超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是一項(xiàng)非常具有技術(shù)前景的發(fā)電方式。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上考慮，本發(fā)明的目的在于提供一種超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)以及透平調(diào)節(jié)和緊急停機(jī)方法，主要目的是通過(guò)對(duì)主回路加熱器功率、壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、防喘閥開(kāi)度、透平的入口調(diào)節(jié)閥開(kāi)度、及透平旁路閥開(kāi)度的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，完成超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)的透平及壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的調(diào)節(jié)及緊急停機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)及輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)、透平及輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)、高壓存儲(chǔ)回路系統(tǒng)、低壓存儲(chǔ)回路系統(tǒng)、以及換熱與流量控制系統(tǒng)；

所述壓縮機(jī)及輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)入口閥門(mén)1、壓縮機(jī)干氣密封流量控制閥2、壓縮機(jī)變頻電機(jī)3、壓縮機(jī)4、壓縮機(jī)防喘回路冷卻器5、壓縮機(jī)防喘閥6、壓縮機(jī)出口閥門(mén)7和壓縮機(jī)排空閥31；壓縮機(jī)及輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用是對(duì)超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)中冷態(tài)工質(zhì)進(jìn)行壓縮并提升壓力；壓縮機(jī)變頻電機(jī)3能夠根據(jù)頻率指令調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)壓縮機(jī)出力；壓縮機(jī)防喘閥6根據(jù)壓縮機(jī)工況點(diǎn)的位置自動(dòng)動(dòng)作來(lái)防止喘振或主動(dòng)動(dòng)作作為壓縮機(jī)出力調(diào)節(jié)；壓縮機(jī)防喘回路冷卻器5作用是運(yùn)行過(guò)程中用來(lái)控制壓縮機(jī)4入口溫度；壓縮機(jī)干氣密封流量控制閥2用來(lái)控制干氣密封氣體流量；壓縮機(jī)排空閥31用作啟機(jī)及緊急停機(jī)過(guò)程中調(diào)節(jié)壓縮機(jī)內(nèi)部腔室壓力；

所述透平及輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括透平入口調(diào)節(jié)閥15、透平盤(pán)車(chē)電機(jī)16、透平17、發(fā)電機(jī)18、透平旁路調(diào)節(jié)閥19、透平干氣密封控制閥20、透平出口逆止閥21和透平排空閥30；透平入口調(diào)節(jié)閥15通過(guò)調(diào)節(jié)透平入口工質(zhì)流量來(lái)控制透平輸出功率；透平盤(pán)車(chē)電機(jī)16用作透平啟動(dòng)前及停機(jī)后對(duì)透平進(jìn)行低速盤(pán)車(chē)；透平17帶動(dòng)發(fā)電機(jī)18轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電；透平旁路調(diào)節(jié)閥19用來(lái)調(diào)節(jié)熱態(tài)工質(zhì)通過(guò)透平的質(zhì)量流量；透平干氣密封控制閥20用來(lái)控制干氣密封氣體流量；透平出口逆止閥21用來(lái)防止透平出口工質(zhì)反向流入透平內(nèi)部；透平排空閥30用作啟機(jī)及緊急停機(jī)過(guò)程中調(diào)節(jié)透平內(nèi)部腔室壓力；

所述高壓存儲(chǔ)回路系統(tǒng)包括高壓存儲(chǔ)回路入口閥門(mén)9、高壓存儲(chǔ)回路冷卻器10、高壓工質(zhì)存儲(chǔ)罐11、高壓存儲(chǔ)回路加熱器12和高壓存儲(chǔ)回路出口閥門(mén)13，其中高壓存儲(chǔ)回路入口閥門(mén)9及高壓存儲(chǔ)回路出口閥門(mén)13用于對(duì)流入或流出高壓工質(zhì)存儲(chǔ)罐11的工質(zhì)流量進(jìn)行控制；高壓存儲(chǔ)回路冷卻器10及高壓存儲(chǔ)回路加熱器12用于對(duì)流入或流出高壓工質(zhì)存儲(chǔ)罐11的工質(zhì)溫度進(jìn)行控制；高壓工質(zhì)存儲(chǔ)罐11用于停機(jī)或降負(fù)荷階段對(duì)壓縮機(jī)出口的高壓工質(zhì)進(jìn)行存儲(chǔ)；