用于超临界CO2发电系统快速安全排放的防结冰系统和方法与流程

本发明属于能源利用技术领域，具体涉及一种用于超临界co2发电系统快速安全排放的防结冰系统和方法。

背景技术：

在能源匮乏及环境危机的大背景下，提高能源利用率日益受到人们的重视。目前在众多热力循环当中，超临界布雷顿循环是一种最有优势的循环形式。新型超临界工质二氧化碳具有能量密度大，传热效率高，系统简单等先天优势，可以大幅提高热功转换效率，减小设备体积，具有很高的经济性。

但这类循环与传统朗肯循环相比也存在一些区别。超临界二氧化碳布雷顿循环采用二氧化碳作为工质而不是水，二氧化碳虽然无毒不可燃，但是二氧化碳无色无味，大量二氧化碳聚集时不易被发现，尤其是二氧化碳聚集在地面时容易造成人员窒息，威胁生命安全。而超临界二氧化碳循环发电系统遇到紧急工况或事故工况时需要将机组中的大量二氧化碳快速的集中排放到室外大气中，不可在室内散排。这是就需要二氧化碳由专门的排气管道排出，一般来说排气管道中都配有排气阀门，当遇到紧急事故工况时，排气阀快速打开，排放二氧化碳。但二氧化碳的一个特点使得这个阀门很容易损坏或者失效。二氧化碳在突然由高压降压排放时会迅速降温，并产生干冰，当管道温度很快随之降低后干冰很容易附着在阀门通道内，阻塞阀门，使阀门无法关闭或关闭不严，甚至阻塞管道严重影响排放速度。在使用的二氧化碳的系统中通常是通过操作来避免这种现象，例如缓慢开启阀门，缓慢排放，但在紧急工况需要快速大量排放时则无法做到这一点。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于超临界co2发电系统快速安全排放的防结冰系统和方法，该系统及方法能够有效的避免二氧化碳快速排放时产生干冰，阻塞阀门或管道的现象。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于超临界co2发电系统快速安全排放的防结冰系统，包括：阻冻润滑剂储罐1、阻冻润滑剂注入泵2、阻冻润滑剂缓冲罐3、阻冻润滑剂出口阀门4、阻冻润滑剂旁路阀门5、co2排气管道入口止回阀6、co2排气管道入口过滤器7和co2排气阀8，阻冻润滑剂采用低凝固点、低挥发点有机工质；在紧急工况或事故工况下需要快速排放co2工质的排气管入口与co2排气管道入口止回阀6的入口连通，co2排气管道入口止回阀6的出口与co2排气管道入口过滤器7的入口连通，co2排气管道入口过滤器7的出口与co2排气阀8的入口连通，co2排气阀8的出口与co2工质的排气管出口连通，阻冻润滑剂储罐1的出口与阻冻润滑剂注入泵2的入口连通，阻冻润滑剂注入泵2的出口与阻冻润滑剂缓冲罐3的入口连通，阻冻润滑剂缓冲罐3的出口与阻冻润滑剂出口阀门4的入口连通，阻冻润滑剂出口阀门4的出口与co2排气管道入口过滤器7的出口管道汇合后与co2排气阀8的入口连通。

所述阻冻润滑剂储罐1中的阻冻润滑剂采用低凝固点、低挥发点有机工质。

所述阻冻润滑剂缓冲罐3的出口有一支旁路与阻冻润滑剂旁路阀门5的入口连通，阻冻润滑剂旁路阀门5的出口与阻冻润滑剂储罐1的旁路入口连通。

所述的一种用于超临界co2发电系统快速安全排放的防结冰系统的工作方法，当出现事故工况或紧急工况，需要快速排放超临界co2发电系统中的大量co2时，首先开启阻冻润滑剂出口阀门4，阻冻润滑剂注入主管道中，随后开启co2排气阀8，使得掺混了阻冻润滑剂的co2工质排出超临界co2发电系统；

在正常工况时与防结冰系统连接的阻冻润滑系统实时监测co2工质的排气管入口压力，根据此压力调节阻冻润滑剂缓冲罐3的压力，使阻冻润滑剂缓冲罐3的压力始终略高于co2工质的排气管入口压力，当压力低时开启阻冻润滑剂注入泵2补充阻冻润滑剂，当压力高时，开启阻冻润滑剂旁路阀门5，使得阻冻润滑剂从阻冻润滑剂缓冲罐3排出进入阻冻润滑剂储罐1以降低阻冻润滑剂缓冲罐3的压力。

使阻冻润滑剂缓冲罐3的压力始终比co2工质的排气管入口压力高0.1-0.2mpa。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的一种用于超临界co2发电系统快速安全排放的防结冰系统和方法，可以时时监控系统压力，保证阻冻润滑剂的供应，也保证了阻冻润滑剂不混入系统之中，并且在紧急施工工况时，通过本系统可以有效防止阀门、管口等节流部件使得二氧化碳迅速降压降温时产生干冰，阻塞阀门及管道，保证二氧化碳的迅速排放，也包括了阀门不受损坏。

附图说明

图1为本发明系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，本发明所述的一种用于超临界co2发电系统快速安全排放的防结冰系统，包括：阻冻润滑剂储罐1、阻冻润滑剂注入泵2、阻冻润滑剂缓冲罐3、阻冻润滑剂出口阀门4、阻冻润滑剂旁路阀门5、co2排气管道入口止回阀6、co2排气管道入口过滤器7和co2排气阀8，在紧急工况或事故工况下需要快速排放co2工质的排气管入口首先与co2排气管道入口止回阀6的入口联通，co2排气管道入口止回阀6的出口再与co2排气管道入口过滤器7的入口连通，co2排气管道入口过滤器7的出口与co2排气阀8的入口连通，co2排气阀8的出口与co2工质的排气管出口连通，阻冻润滑剂储罐1的出口与阻冻润滑剂注入泵2的入口连通，阻冻润滑剂注入泵2的出口与阻冻润滑剂缓冲罐3的入口连通，阻冻润滑剂缓冲罐3的出口与阻冻润滑剂出口阀门4的入口连通，阻冻润滑剂出口阀门4的出口与co2排气管道入口过滤器7的出口管道汇合后与co2排气阀8的入口连通。

作为本发明的优选实施方式，阻冻润滑剂缓冲罐3的出口有一支旁路与阻冻润滑剂旁路阀门5的入口连通，阻冻润滑剂旁路阀门5的出口与阻冻润滑剂储罐1的旁路入口连通。

作为本发明的优选实施方式，所述阻冻润滑剂储罐1中的阻冻润滑剂采用低凝固点、低挥发点有机工质，如硅油类物质(甲基硅油201-5等)。

本发明所述的一种用于超临界co2发电系统快速安全排放的防结冰系统的工作方法包括以下步骤：

当出现事故工况或紧急工况，需要快速排放超临界co2发电系统中的大量co2时，首先开启阻冻润滑剂出口阀门4，阻冻润滑剂注入主管道中，随后开启co2排气阀8，使得掺混了阻冻润滑剂的co2工质排出超临界co2发电系统。

在正常工况时与防结冰系统连接的阻冻润滑系统实时监测co2工质的排气管入口压力，根据此压力调节阻冻润滑剂缓冲罐3的压力，使其始终略高于co2工质的排气管入口压力，当压力低时，开启阻冻润滑剂注入泵2补充阻冻润滑剂，当压力高时，开启阻冻润滑剂旁路阀门5。

作为本发明的优选实施方式，使阻冻润滑剂缓冲罐3的压力始终比co2工质的排气管入口压力高，如硅油类物质(甲基硅油201-5等)。

以上详细说明仅为本发明的较佳实施例，不能以此限定本发明的范围。即凡是依据本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于超临界CO2发电系统快速安全排放的防结冰系统和方法，该系统包括：阻冻润滑剂储罐、阻冻润滑剂注入泵、阻冻润滑剂缓冲罐(、阻冻润滑剂出口阀门、阻冻润滑剂旁路阀门、CO2排气管道入口止回阀、CO2排气管道入口过滤器和CO2排气阀，阻冻润滑剂可采用低凝固点、低会发点有机工质；该系统可以时时监控系统压力，保证阻冻润滑剂的供应，也保证了阻冻润滑剂不混入系统之中，并且在紧急施工工况时，通过本系统可以有效防止阀门、管口等节流部件使得二氧化碳迅速降压降温时产生干冰，阻塞阀门及管道，保证二氧化碳的迅速排放，也包括了阀门不受损坏。

技术研发人员：高炜;张磊;吴帅帅;杨玉;李红智
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2019.07.01
技术公布日：2019.09.17