一种兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统的制作方法

本发明属于超临界二氧化碳循环发电，涉及一种兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统。

背景技术：

1、随着发电技术的发展，超临界二氧化碳作为代替水蒸气的优良工质，因其更高的循环效率、更紧凑的设备布置以及更经济的前期投入而进入许多研究者的视野。针对于超临界二氧化碳循环技术，使用干气密封技术对主机(包括但不限于透平、压缩机，或启发一体机)进行密封，已成为以安全运行和提升机组效率的重要环节。但是笔者在调查过程中发现，现有的小功率机组及试验平台多采用外源电加热装置加热密封气源，若机组容量上升至十万或百万兆瓦级别，相应的电加热装置也会增加。这与超临界二氧化碳发电系统，结构紧凑、成本低廉等特性相背离，也不符合电力运行的安全原则。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统，该加热系统具有结构紧促及成本低廉的特点。

2、为达到上述目的，本发明所述的兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统包括密封气母管、主回路系统与干气密封加热系统，所述干气密封加热系统包括高压储罐、密封气换热器及辅助加热器，其中，高压储罐的出口分为两路，其中一路经密封气换热器的冷侧与密封气母管相连通，另一路经辅助加热器与密封气母管相连通，主回路系统与密封气换热器的工质侧相连通，密封气母管与外界用户相连通。

3、主回路系统包括压缩机、回热器、主加热器、二氧化碳机组、冷却器、低压储罐、二氧化碳气源及加压泵；

4、二氧化碳气源的出口经加压泵后分为两路，其中一路与低压储罐的入口相连通，另一路与高压储罐的入口相连通，低压储罐的出口与压缩机的入口相连通，压缩机的出口分别与高压储罐的入口及回热器的冷侧入口相连通，回热器的冷侧出口与主加热器的入口相连通，主加热器的出口与二氧化碳机组的入口相连通，二氧化碳机组的出口与回热器的热侧入口相连通，回热器的热侧出口与冷却器的入口相连通，密封气换热器的工质侧出口与冷却器的入口相连通，冷却器的出口与低压储罐的入口相连通。

5、二氧化碳气源的出口经加压泵后分为两路，其中一路经低压连通阀与低压储罐的入口相连通，另一路经高压连通阀与高压储罐的入口相连通。

6、压缩机的出口分为三路，其中第一路经压缩机旁路与冷却器的入口相连通，第二路与高压储罐的入口相连通，第三路与回热器的冷侧入口相连通。

7、主加热器的出口分为两路，其中，一路与二氧化碳机组的入口相连通，另一路经二氧化碳透平旁路与回热器的热侧入口相连通。

8、回热器的热侧出口分为两路，其中一路经回热器旁路与密封气换热器的工质侧入口相连通，另一路与冷却器的入口相连通。

9、高压储罐的出口经密封气换热器前阀门与密封气换热器的冷热侧入口相连通。

10、高压储罐的出口经辅助加热器前阀门与辅助加热器的入口相连通。

11、辅助加热器的出口经辅助加热器后阀门与密封气母管相连通。

12、密封气换热器的冷侧出口经密封气换热器后阀门与密封气母管相连通。

13、本发明具有以下有益效果：

14、本发明所述的兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统在具体操作时，增设密封气换热器，同时引入主回路系统作为密封气换热器的热源，通过密封气换热器及辅助加热器“一备一用”的双热源设计，避免通过增加电加热装置而造成的成本高、设备占地面积大的问题，同时增加对于密封气温度参数的保护裕量，极大程度上提高了机组运行的安全稳定。具体的，高压储罐输出的二氧化碳气体分为两路，其中一路经密封气换热器换热升温后进入到密封气母管中，另一路可根据具体工况要求，随时切换、投退，结构简单，操作方便，实用性极强，灵活性较高，适应性较强。

技术特征：

1.一种兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统，其特征在于，包括密封气母管、主回路系统与干气密封加热系统，所述干气密封加热系统包括高压储罐(9)、密封气换热器(10)及辅助加热器(11)，其中，高压储罐(9)的出口分为两路，其中一路经密封气换热器(10)的冷侧与密封气母管相连通，另一路经辅助加热器(11)与密封气母管相连通，主回路系统与密封气换热器(10)的工质侧相连通，密封气母管与外界用户相连通。

2.根据权利要求1所述的兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统，其特征在于，主回路系统包括压缩机(1)、回热器(2)、主加热器(3)、二氧化碳机组(4)、冷却器(5)、低压储罐(6)、二氧化碳气源(7)及加压泵(8)；

3.根据权利要求2所述的兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统，其特征在于，二氧化碳气源(7)的出口经加压泵(8)后分为两路，其中一路经低压连通阀(8a)与低压储罐(6)的入口相连通，另一路经高压连通阀(8b)与高压储罐(9)的入口相连通。

4.根据权利要求2所述的兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统，其特征在于，压缩机(1)的出口分为三路，其中第一路经压缩机旁路(1by)与冷却器(5)的入口相连通，第二路与高压储罐(9)的入口相连通，第三路与回热器(2)的冷侧入口相连通。

5.根据权利要求2所述的兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统，其特征在于，主加热器(3)的出口分为两路，其中，一路与二氧化碳机组(4)的入口相连通，另一路经二氧化碳透平旁路(4by)与回热器(2)的热侧入口相连通。

6.根据权利要求2所述的兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统，其特征在于，回热器(2)的热侧出口分为两路，其中一路经回热器旁路(2by)与密封气换热器(10)的工质侧入口相连通，另一路与冷却器(5)的入口相连通。

7.根据权利要求1所述的兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统，其特征在于，高压储罐(9)的出口经密封气换热器前阀门(10a)与密封气换热器(10)的冷热侧入口相连通。

8.根据权利要求1所述的兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统，其特征在于，高压储罐(9)的出口经辅助加热器前阀门(11a)与辅助加热器(11)的入口相连通。

9.根据权利要求1所述的兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统，其特征在于，辅助加热器(11)的出口经辅助加热器后阀门(11b)与密封气母管相连通。

10.根据权利要求1所述的兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统，其特征在于，密封气换热器(10)的冷侧出口经密封气换热器后阀门(10b)与密封气母管相连通。

技术总结
本发明公开了一种兆瓦级超临界二氧化碳发电的干气密封加热系统，包括密封气母管、主回路系统与干气密封加热系统，所述干气密封加热系统包括高压储罐、密封气换热器及辅助加热器，其中，高压储罐的出口分为两路，其中一路经密封气换热器的冷侧与密封气母管相连通，另一路经辅助加热器与密封气母管相连通，主回路系统与密封气换热器的工质侧相连通，密封气母管与外界用户相连通，该加热系统具有结构紧促及成本低廉的特点。

技术研发人员：伏林,杨艳彦,张佳,李海建,张天宇,李凯伦,张磊,杨玉,白文刚
受保护的技术使用者：格尔木华能太阳能发电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13