[發明專利]一種定質量控制的超臨界二氧化碳裝置啟動系統及方法

在審

• 申請號: 202111457704.8
• 申請日: 2021-12-01
• 公開（公告）號: CN114135353A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 臧金光;王俊峰;劉光旭;黃彥平;卓文彬
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01D19/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 胡曉麗

1.一種定質量控制的超臨界二氧化碳裝置啟動方法，其特征在于，在實驗裝置上增設注入單元和回收單元，注入單元的接入點位于實驗裝置的冷卻器入口處，回收單元的接入點位于冷卻器出口處，啟動方法包括以下步驟：

步驟1：注入二氧化碳工質：利用注入單元，將低密度超臨界二氧化碳注入實驗裝置內，利用密度計監測實驗裝置內監測點處的密度，保障實驗裝置內的密度與注入二氧化碳工質密度相當；

步驟2：啟動實驗裝置；

步驟3：二氧化碳工質調整：當壓氣機入口壓力低于設定點時，啟動注入單元，向實驗裝置繼續補充二氧化碳工質；當壓氣機入口壓力高于設定點時，啟動回收單元，回收實驗裝置內多余的二氧化碳工質；

所述實驗裝置為超臨界二氧化碳實驗裝置。

2.根據權利要求1所述的一種定質量控制的超臨界二氧化碳裝置啟動方法，其特征在于，所述步驟1中，利用升溫裝置對二氧化碳工質升溫，實現調整二氧化碳密度。

3.根據權利要求1所述的一種定質量控制的超臨界二氧化碳裝置啟動方法，其特征在于，所述步驟1中，利用注入單元，將密度低于300kg/m³的超臨界二氧化碳注入實驗裝置內，利用密度計監測實驗裝置內包括壓氣機入口、回熱器入口和回熱器出口三處在內的密度，保障實驗裝置內的平均密度低于300kg/m³。

4.根據權利要求1所述的一種定質量控制的超臨界二氧化碳裝置啟動方法，其特征在于，所述步驟2中，啟動流程包括：

啟動實驗裝置中的壓氣機，驅動二氧化碳工質產生流量；

使二氧化碳工質從壓氣機出口依次流經回熱器高壓側、熱源、透平旁路、回熱器低壓側、冷卻器，最后返至壓氣機入口；

當熱源內流量高于熱源最低允許值時，投入熱源，逐步增加熱源出口溫度；

完成透平暖機、透平啟動，最后熱源達到設計點、透平達到設計工況，完成啟動任務。

5.根據權利要求1所述的一種定質量控制的超臨界二氧化碳裝置啟動方法，其特征在于，所述注入單元和回收單元共用儲罐；通過注入單元將儲罐內的二氧化碳工質注入實驗裝置，通過回收單元將回收的二氧化碳工質返回儲罐。

6.一種定質量控制的超臨界二氧化碳裝置啟動系統，其特征在于，包括注入單元和回收單元；

所述注入單元包括注入管線，注入管線的輸入端用于連接二氧化碳存儲裝置、注入管線的輸出端用于接入實驗裝置的冷卻器入口處；注入單元用于向實驗裝置注入二氧化碳工質；

所述回收單元包括回收管線，回收管線的輸入端用于接入實驗裝置的冷卻器出口處，輸出端用于連接二氧化碳回收裝置；回收單元用于回收實驗裝置內過剩的二氧化碳工質；

所述實驗裝置為超臨界二氧化碳實驗裝置。

7.根據權利要求6所述的一種定質量控制的超臨界二氧化碳裝置啟動系統，其特征在于，按照二氧化碳工質注入流向，所述注入管線上依次設有增壓泵、空氣蒸發器、預熱器、流量計和入口閥。

8.根據權利要求7所述的一種定質量控制的超臨界二氧化碳裝置啟動系統，其特征在于，所述注入管線上還設有密度計I，且密度計I位于流量計和入口閥之間。

9.根據權利要求6所述的一種定質量控制的超臨界二氧化碳裝置啟動系統，其特征在于，按照二氧化碳工質回收流向，所述回收管線上依次設有回收閥和節流器。

10.根據權利要求6至9任一項所述的一種定質量控制的超臨界二氧化碳裝置啟動系統，其特征在于，還包括儲罐，同時用作二氧化碳存儲裝置和二氧化碳回收裝置；注入管線的輸入端連接儲罐的輸出端，回收管線的輸出端連接儲罐的輸入端。