一种定质量控制的超临界二氧化碳装置启动系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种定质量控制的超临界二氧化碳装置启动系统及方法，在超临界二氧化碳实验装置上增设注入单元和回收单元，注入单元的接入点在实验装置的冷却器入口处，回收单元的接入点在冷却器出口处，启动方法包括：利用注入单元将低密度超临界二氧化碳注入实验装置内，利用密度计监测实验装置内监测点处的密度，保障实验装置内的密度与注入二氧化碳工质密度相当；启动实验装置；当压气机入口压力低于设定点时，启动注入单元，向实验装置补充二氧化碳工质；当压气机入口压力高于设定点时，启动回收单元，回收实验装置内多余的二氧化碳工质。本发明专利技术可有效减少超临界二氧化碳实验装置内二氧化碳工质的充装量，解决常规实验装置启动时工质浪费问题。启动时工质浪费问题。启动时工质浪费问题。

【技术实现步骤摘要】
一种定质量控制的超临界二氧化碳装置启动系统及方法


[0001]本专利技术涉及超临界二氧化碳
，具体涉及一种定质量控制的超临界二氧化碳装置启动系统及方法。

技术介绍

[0002]超临界二氧化碳布雷顿循环是以超临界二氧化碳为工质、采用气体布雷顿热力学循环、充分结合工质物性、热力学原理与设备特性形成的创新型动力循环方式，具有系统热效率高、体积小、循环流程简单、变工况性能好等优势，是目前热能动力领域研究的前沿热点，可以与核能、太阳能、化石能、余热利用等进行有效结合，具有替代当前大规模使用的蒸汽朗肯循环的技术潜力。
[0003]超临界二氧化碳实验装置在启动时，需要从储罐内将液态二氧化碳注入实验装置内；之后随着热源投入，热源功率增加，装置内工质的平均温度上升，引起回路工质膨胀、压力上升，为维持压力平衡，需要将多余的二氧化碳工质排出到实验装置以外，造成启动运行过程中的工质浪费。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：针对常规超临界二氧化碳实验装置启动时工质浪费的问题，本专利技术提供了解决上述问题的一种定质量控制的超临界二氧化碳装置启动系统及方法，可有效减少超临界二氧化碳实验装置内二氧化碳工质的充装量。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]一种定质量控制的超临界二氧化碳装置启动方法，在实验装置上增设注入单元和回收单元，注入单元的接入点位于实验装置的冷却器入口处，回收单元的接入点位于冷却器出口处，启动方法包括以下步骤：步骤1：注入二氧化碳工质：利用注入单元，将低密度超临界二氧化碳注入实验装置内，利用密度计监测实验装置内监测点处的密度，保障实验装置内的密度与注入二氧化碳工质密度相当；步骤2：启动实验装置；步骤3：二氧化碳工质调整：当压气机入口压力低于设定点时，启动注入单元，向实验装置继续补充二氧化碳工质；当压气机入口压力高于设定点时，启动回收单元，回收实验装置内多余的二氧化碳工质；所述实验装置为超临界二氧化碳实验装置。
[0007]进一步优选，所述步骤1中，利用升温装置对二氧化碳工质升温，实现调整二氧化碳密度。
[0008]进一步优选，所述步骤1中，利用注入单元，将密度低于300kg/m3的超临界二氧化碳注入实验装置内，利用密度计监测实验装置内包括压气机入口、回热器入口和回热器出口三处在内的密度，保障实验装置内的平均密度低于300kg/m3；
[0009]进一步优选，所述步骤2中，启动流程包括：启动实验装置中的压气机，驱动二氧化碳工质产生流量；使二氧化碳工质从压气机出口依次流经回热器高压侧、热源、透平旁路、回热器低压侧、冷却器，最后返至压气机入口；当热源内流量高于热源最低允许值时，投入
热源，逐步增加热源出口温度；完成透平暖机、透平启动，最后热源达到设计点、透平达到设计工况，完成启动任务。
[0010]进一步优选，所述注入单元和回收单元共用储罐；通过注入单元将储罐内的二氧化碳工质注入实验装置，通过回收单元将回收的二氧化碳工质返回储罐。
[0011]一种定质量控制的超临界二氧化碳装置启动系统，包括注入单元和回收单元；所述注入单元包括注入管线，注入管线的输入端用于连接二氧化碳存储装置、注入管线的输出端用于接入实验装置的冷却器入口处；注入单元用于向实验装置注入二氧化碳工质；所述回收单元包括回收管线，回收管线的输入端用于接入实验装置的冷却器出口处，输出端用于连接二氧化碳回收装置；回收单元用于回收实验装置内过剩的二氧化碳工质；所述实验装置为超临界二氧化碳实验装置。
[0012]进一步优选，按照二氧化碳工质注入流向，所述注入管线上依次设有增压泵、空气蒸发器、预热器、流量计和入口阀。
[0013]进一步优选，所述注入管线上还设有密度计I，且密度计I位于流量计和入口阀之间。
[0014]进一步优选，按照二氧化碳工质回收流向，所述回收管线上依次设有回收阀和节流器。
[0015]进一步优选，还包括储罐，同时用作二氧化碳存储装置和二氧化碳回收装置；注入管线的输入端连接储罐的输出端，回收管线的输出端连接储罐的输入端。
[0016]本专利技术具有如下的优点和有益效果：
[0017]针对常规超临界二氧化碳实验装置启动时工质浪费的问题，本专利技术定质量控制的超临界二氧化碳装置启动方法及系统，可以有效减小二氧化碳实验装置启动过程的二氧化碳充装量，增加对二氧化碳的利用率，减小二氧化碳排放，有助于提升二氧化碳实验装置的经济性。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0019]图1为本专利技术的一种定质量控制的超临界二氧化碳装置启动系统结构示意图。
[0020]附图中标记及对应的零部件名称：
[0021]1‑
储罐，2
‑
增压泵，3
‑
蒸发器，4
‑
预热器，5
‑
流量计，6
‑
密度计I，7
‑
进口阀，8
‑
回收阀，9
‑
节流器，10
‑
密度计II，11
‑
密度计III，12
‑
密度计Ⅳ；
[0022]13
‑
压气机，14
‑
回热器，15
‑
热源，16
‑
透平，17
‑
冷却器，18
‑
电动机，19
‑
发电机。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0024]实施例1
[0025]本实施例提供了一种定质量控制的超临界二氧化碳装置启动方法，在实验装置
(即超临界二氧化碳实验装置)上增设注入单元和回收单元，注入单元的接入点位于实验装置的冷却器入口处，回收单元的接入点位于冷却器出口处；注入单元和回收单元共用储罐；通过注入单元将储罐内的二氧化碳工质注入实验装置，通过回收单元将回收的二氧化碳工质返回储罐存储。
[0026]实验装置启动过程分为三个阶段：
[0027]第一阶段：向实验装置中注入二氧化碳工质。利用回收单元色设置的增压泵2将储罐1内的液态二氧化碳工质提升至超临界压力(压力高于7.5MPa)；再利用回收单元设置的蒸发器3(采用空气蒸发器)和预热器4，调整二氧化碳工质密度低于300kg/m3。将二氧化碳工质注入实验装置，利用实验装置上的密度测点(密度计II10、密度计III11和密度计Ⅳ12)监测实验装置内二氧化碳工质的密度，使对应位置处的密度接近注入单元的管线的注入值。
[0028]第二阶段：启动实验装置。启动实验装置中的二氧化碳压气机，驱动工质产生流量；通过调节阀门本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定质量控制的超临界二氧化碳装置启动方法，其特征在于，在实验装置上增设注入单元和回收单元，注入单元的接入点位于实验装置的冷却器入口处，回收单元的接入点位于冷却器出口处，启动方法包括以下步骤：步骤1：注入二氧化碳工质：利用注入单元，将低密度超临界二氧化碳注入实验装置内，利用密度计监测实验装置内监测点处的密度，保障实验装置内的密度与注入二氧化碳工质密度相当；步骤2：启动实验装置；步骤3：二氧化碳工质调整：当压气机入口压力低于设定点时，启动注入单元，向实验装置继续补充二氧化碳工质；当压气机入口压力高于设定点时，启动回收单元，回收实验装置内多余的二氧化碳工质；所述实验装置为超临界二氧化碳实验装置。2.根据权利要求1所述的一种定质量控制的超临界二氧化碳装置启动方法，其特征在于，所述步骤1中，利用升温装置对二氧化碳工质升温，实现调整二氧化碳密度。3.根据权利要求1所述的一种定质量控制的超临界二氧化碳装置启动方法，其特征在于，所述步骤1中，利用注入单元，将密度低于300kg/m3的超临界二氧化碳注入实验装置内，利用密度计监测实验装置内包括压气机入口、回热器入口和回热器出口三处在内的密度，保障实验装置内的平均密度低于300kg/m3。4.根据权利要求1所述的一种定质量控制的超临界二氧化碳装置启动方法，其特征在于，所述步骤2中，启动流程包括：启动实验装置中的压气机，驱动二氧化碳工质产生流量；使二氧化碳工质从压气机出口依次流经回热器高压侧、热源、透平旁路、回热器低压侧、冷却器，最后返至压气机入口；当热源内流量高于热源最低允许值时，投入热源，逐步增加热源出口温度；完成透平暖机、透平启...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧金光，王俊峰，刘光旭，黄彦平，卓文彬，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：