[发明专利]一种用于超临界二氧化碳布雷顿循环的充装及调试系统

说明书

本发明提供一种用于超临界二氧化碳布雷顿循环的充装及调试系统。该系统中设置有二氧化碳储存子系统、循环子系统、放气子系统和自动控制子系统。本发明先通过二氧化碳储存子系统向充装缓冲罐内充装入循环子系统所需要的二氧化碳充装量，然后再由充装缓冲罐把罐中的二氧化碳充入整个循环子系统，完成二氧化碳的充装。在循环子系统充装入二氧化碳后，通过预冷器、压缩机、加热器对循环子系统的运行工况进行预调节；达到稳定工况附近后，利用二氧化碳储存子系统和放气子系统对循环子系统进行微调节，最终实现稳定运行工况条件。本发明解决了用于超临界二氧化碳布雷顿循环中充装过程中防止干冰产生和堵塞、以及实现满足充装量和稳定运行调试的问题。

技术领域

本发明属于能源发电技术领域，涉及一种用于超临界二氧化碳布雷顿循环的充装及调试系统。

背景技术

超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术是提高能源利用率的前沿技术，是实现能源绿色化发展的重要途径。相较于已应用较多的蒸汽朗肯循环和氦气布雷顿循环，在同等条件下超临界二氧化碳布雷顿循环具有更高的热效率，同时可减小压缩机、换热器和透平等部件的尺寸，使系统更加紧凑化和模块化建设。在超临界二氧化碳布雷顿循环系统调试过程中，从介质充装至运行工况达到设定参数是影响系统稳定运行的重要过程，其中，系统所需的二氧化碳充装量是重要的影响参数。由于二氧化碳性质的特殊性，在经过节流元件的节流膨胀效应可能会到干冰生成和堵塞的问题；同时，需要考虑如何控制达到运行条件的二氧化碳所需量、以及如何达到稳压运行工况的控制方法。为了确保循环系统的稳定运行和快速启动，并考虑充装过程中二氧化碳排放量的减少，对充装及稳定运行系统的合理设计具有重要意义。

由于超临界二氧化碳性质的特殊性，已有的其它气体充装系统不适用于超临界二氧化碳布雷顿循环系统，并不具有很强的参考价值。在已公开专利中，目前未见有针对超临界二氧化碳布雷顿循环的充装及调试系统，需要考虑充装过程中干冰产生和堵塞问题、以及如何实现循环系统的快速启动至稳定运行条件的调试方法。

发明内容

本发明的目的是满足超临界二氧化碳布雷顿循环中充装二氧化碳所需量，同时便于实现完成循环的快速启动至稳定运行条件的调试过程，为此，本发明提供一种用于超临界二氧化碳布雷顿循环的充装及调试系统。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于超临界二氧化碳布雷顿循环的充装及调试系统，该系统包括如下组成部分：

二氧化碳存储子系统，用于存储二氧化碳及向循环子系统提供二氧化碳来源，并在充装或补气时对二氧化碳进行预热和增压；

循环子系统，分别与二氧化碳存储子系统和放气子系统相连接，接受来自二氧化碳存储子系统的二氧化碳的充装，并通过自动控制子系统控制二氧化碳存储子系统的补气和放气子系统的放气，以实现循环子系统稳定持续的循环运行；

放气子系统，与循环子系统相连接，用于在循环子系统充装二氧化碳时将循环子系统抽真空，或者在循环子系统调节运行时，将循环子系统内的较多的二氧化碳排放掉；

自动控制子系统，用于对二氧化碳存储子系统、循环子系统、放气子系统进行自动控制，自动实现二氧化碳的充装或补气、循环子系统的稳定运行、放气子系统的抽真空和放气。

优选的，所述二氧化碳存储子系统包括沿着气体流向依次串接的低温储罐、低温往复泵和预热器；所述低温储罐的气相管线出口直接与循环子系统中的充装缓冲罐的气相进口相连接，所述低温储罐的液相管线出口依次通过低温往复泵和预热器与循环子系统中的充装缓冲罐的液相进口相连接；所述气相管线上设置有第一关断阀，所述液相管线上设置有第二关断阀，且第二关断阀设置为靠近充装缓冲罐的液相进口，所述预热器与第二关断阀之间的出口管线上还设置有压力传感器、温度传感器和流量计。