再压缩布雷顿循环系统及启动方法技术方案

本申请提供一种再压缩布雷顿循环系统及启动方法。再压缩布雷顿循环系统包括存储子系统，循环子系统和密封子系统，存储子系统负责存储流体介质，并向循环子系统和密封子系统充装流体介质；流体介质在循环子系统内循环完成能量转换；密封子系统包括气封系统和气封阀，气封系统将流体介质充入气封阀以实现对循环装置的干气密封；再压缩布雷顿循环系统的启动阶段，先启动密封子系统和存储子系统，密封子系统对循环子系统充装流体介质，密封子系统对循环装置完成密封，改善了循环装置在启动阶段因密封效果差而不能平稳启动的问题；启动存储子系统向循环子系统充装流体介质，调节循环子系统至循环子系统到目标负载，保证循环系统能安全平稳的启动。安全平稳的启动。安全平稳的启动。

【技术实现步骤摘要】
再压缩布雷顿循环系统及启动方法


[0001]本申请涉及动力转换
，尤其涉及一种再压缩布雷顿循环系统及启动方法。

技术介绍

[0002]超临界二氧化碳是指处于临界状态(温度和压力达到临界点)的二氧化碳(化学式：CO2)，其物理状态介于液体和气体之间，兼具气体粘性小和液体密度大的特殊物理特性，具有流动性好、传热效率高、动力粘度小等典型优势，而备受人们青睐。当前超临界二氧化碳在动力转换领域有多种循环构型，其中再压缩布雷顿循环效率最高。
[0003]目前典型的再压缩布雷顿循环系统一般包括一台主压缩机、一台再压缩机、至少一台透平机、一个低温回热器、一个高温回热器和一台冷却器。低温回热器热侧出口的工质，一部分经过冷却器冷却、主压缩机压缩升压后进入低温回热器冷侧通道，一部分流经再压缩机升压后汇入低温回热器冷侧出口，两股工质在低温回热器冷侧出口汇合后进入高温回热器和热源换热升温，升温后的工质依次流经透平机组、高温回热器、低温回热器，形成闭式再压缩循环。
[0004]由于再压缩布雷顿循环系统内包含多个不同特性的压缩机、透平机和高温高压设备的匹配耦合，在运行过程中尤其是系统启动阶段，如果各设备不能正常配合，极易引发事故，造成安全隐患。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本申请提供了一种再压缩布雷顿循环系统及启动方法以改善再压缩布雷顿循环系统启动阶段各设备不能正常配合，造成系统不能实现安全平稳启动的问题。
[0006]第一方面，本申请提供了一种再压缩布雷顿循环系统，包括存储子系统、循环子系统和密封子系统；存储子系统用于存储流体介质及向循环子系统和密封子系统供应流体介质，循环子系统分别与存储子系统和密封子系统连通，循环子系统用于接收来自存储子系统的流体介质充装，以使流体介质在循环子系统内完成能量循环，循环子系统包括用于循环流体介质的循环装置，密封子系统用于密封循环子系统，密封子系统包括气封阀和气封系统，气封阀设置于循环装置，气封系统的出口端与气封阀连通，气封系统的入口端和存储子系统的出口端及循环子系统的连接位置连通。
[0007]本申请实施例的技术方案中，再压缩布雷顿循环系统包括存储子系统，循环子系统和密封子系统，存储子系统负责存储流体介质，并向循环子系统和密封子系统充装流体介质；流体介质在循环子系统内循环完成能量转换；密封子系统包括气封系统和气封阀，气封系统接收来自存储子系统和循环子系统的流体介质，并将流体介质充入气封阀以实现对循环装置的干气密封，干气密封使得在循环系统运行时，尤其是循环系统启动阶段由低压环境到高压环境的转变过程中，循环系统内能以正常速率升压，并能使循环系统内形成稳
定的适合各装置运行的工作环境，改善了再压缩布雷顿循环系统因密封效果较差而导致循环系统各装置不能正常运行而使循环系统出现故障的问题。
[0008]在一些实施例中，循环子系统包括主压缩机组、再压缩机组、透平机组、第一回热器、第二回热器、冷却装置、热源装置和控制阀组；主压缩机组的入口端和冷却装置的出口端连通，再压缩机的入口端和冷却装置的入口端连通；第一回热器包括第一热侧通道和第一冷侧通道，第二回热器包括第二热侧通道和第二冷侧通道，第二冷侧通道的入口端和第一冷侧通道的出口端连通，第二热侧通道的出口端和第一热侧通道的入口端连通；第二热侧通道的入口端和透平机组的出口端连通，第一热侧通道的出口端分别与冷却装置的入口端和再压缩机组的入口端连通，第一冷侧通道的入口端与主压缩机组的出口端连通，第一冷侧通道的出口端和再压缩机组的出口端汇合后通过第二冷侧通道，热源装置与透平机组的入口端连通；控制阀组包括第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀，第一控制阀设置在主压缩机组入口端并用于控制主压缩机组的入口压力和流量，第二控制阀设置在再压缩机组的入口端并用于控制再压缩机的入口压力和流量，第三控制阀设置在透平机组的入口端并用于控制透平机组的入口压力和流量。
[0009]在一些实施例中，循环子系统还设置有旁路，旁路上设置有旁路控制阀，旁路包括第一旁路、第二旁路和第三旁路中的至少一者，其中：第一旁路连接于主压缩机组的出口端和冷却装置的入口端之间，第一旁路上设置有第一旁路控制阀，第一旁路阀用于调节主压缩机组的入口压力和流量；第二旁路连接于再压缩机组的出口端和第一热侧通道的出口端之间，第二旁路上设置有第二旁路控制阀，第二旁路控制阀用于调节再压缩机组的入口压力和流量；第三旁路连接于透平机组的入口端和第二热侧通道入口端之间，第三旁路上设置有第三旁路控制阀，第三旁路控制阀用于调节透平机组的入口压力和流量。
[0010]在一些实施例中，循环装置包括主压缩机组，再压缩机组和透平机组中的至少一者。
[0011]在一些实施例中，存储子系统包括第一出口端和第二出口端，第一出口端与循环子系统连通，第二出口端和气封系统连通。
[0012]在一些实施例中，气封系统包括沿流体介质流向依次串接的混合器、加热装置和缓冲装置；加热装置用于调节由密封子系统进入气封阀的流体介质的温度；混合器的入口端与和循环子系统的连接位置连接，加热器的入口端与混合器的入口端连接，缓冲装置的入口端和加热装置的入口端连接，缓冲装置的出口端与气封阀连通。
[0013]在一些实施例中，循环系统还包括冷却子系统，冷却子系统与冷却装置连接，冷却子系统还与主压缩机组、再压缩机组和透平机组中的至少一者连接，冷却子系统用于冷却冷却装置和主压缩机组、再压缩机组、透平机组中的至少一者。
[0014]在一些实施例中，连接位置与混合器的入口端之间设置有连接阀，连接位置包括：第一位置，第一位置位于主压缩机组的出口端和第一冷侧通道的入口端之间，第一位置和混合器的入口端之间设置有第一阀门；和/或，第二位置，第二位置设置在热源装置的出口端和透平机组的入口端之间，第二位置和混合器的入口端之间设置有第二阀门。
[0015]在一些实施例中，还包括排气子系统，排气子系统的入口端和循环子系统连通，排气子系统用于释放循环子系统内的流体介质。
[0016]在一些实施例中，还包括容积控制子系统，容积控制子系统包括储罐，储罐的出口
端和入口端均与循环子系统连通，容积控制子系统用于稳定循环子系统内的压力。
[0017]第二方面，本申请提供了一种启动方法，用于启动上述任一第一方面实施例的再压缩布雷顿循环系统，循环子系统包括主压缩机组、再压缩机组、透平机组、第一回热器、第二回热器、冷却装置、热源装置和控制阀组，控制阀组包括设置在主压缩机组入口端的第一控制阀、设置在再压缩机组的入口端的第二控制阀、及设置在透平机组的入口端的第三控制阀，循环子系统还设置有旁路，旁路上设置有旁路控制阀，旁路设置于主压缩机组的出口端和冷却装置的入口端、再压缩机组的出口端和第一热侧通道的出口端、透平机组的入口端和第二热侧通道入口端中至少一组的两者之间，气封系统包括加热装置，加热装置用于调节进入气封阀的流体介质的温度，包括第一气封阶段、第二气封阶段和循环阶段，在第一气封阶段，启动密封子系统和存储子系统，令第一控制阀、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种再压缩布雷顿循环系统，其特征在于，包括存储子系统、循环子系统和密封子系统，其中：所述存储子系统用于存储流体介质及向所述循环子系统和所述密封子系统供应所述流体介质；所述循环子系统分别与所述存储子系统和所述密封子系统连通，所述循环子系统用于接收来自所述存储子系统的流体介质充装，以使所述流体介质在所述循环子系统内完成能量循环，所述循环子系统包括用于循环所述流体介质的循环装置；所述密封子系统用于密封所述循环子系统，所述密封子系统包括气封阀和气封系统，所述气封阀设置于所述循环装置，所述气封系统的出口端与气封阀连通，所述气封系统的入口端和所述存储子系统的出口端及所述循环子系统的连接位置连通。2.根据权利要求1所述的再压缩布雷顿循环系统，其特征在于，所述循环子系统包括主压缩机组、再压缩机组、透平机组、第一回热器、第二回热器、冷却装置、热源装置和控制阀组；所述主压缩机组的入口端和所述冷却装置的出口端连通，所述再压缩机组的入口端和所述冷却装置的入口端连通；所述第一回热器包括第一热侧通道和第一冷侧通道，所述第二回热器包括第二热侧通道和第二冷侧通道，所述第二冷侧通道的入口端和所述第一冷侧通道的出口端连通，所述第二热侧通道的出口端和所述第一热侧通道的入口端连通；所述第二热侧通道的入口端和所述透平机组的出口端连通，所述第一热侧通道的出口端分别与所述冷却装置的入口端和所述再压缩机组的入口端连通，所述第一冷侧通道的入口端与所述主压缩机组的出口端连通，所述第一冷侧通道的出口端和所述再压缩机组的出口端汇合后通过所述第二冷侧通道，所述热源装置与所述透平机组的入口端连通；所述控制阀组包括第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀，所述第一控制阀设置在所述主压缩机组入口端并用于控制所述主压缩机组的入口压力和流量，所述第二控制阀设置在所述再压缩机组的入口端并用于控制所述再压缩机组的入口压力和流量，所述第三控制阀设置在所述透平机组的入口端并用于控制所述透平机组的入口压力和流量。3.根据权利要求2所述的再压缩布雷顿循环系统，其特征在于，所述循环子系统还设置有旁路，所述旁路上设置有旁路控制阀，所述旁路包括第一旁路、第二旁路和第三旁路中的至少一者，其中：所述第一旁路连接于所述主压缩机组的出口端和所述冷却装置的入口端之间，所述第一旁路上设置有第一旁路控制阀，所述第一旁路阀用于调节所述主压缩机组的入口压力和流量；所述第二旁路连接于所述再压缩机组的出口端和所述第一热侧通道的出口端之间，所述第二旁路上设置有第二旁路控制阀，所述第二旁路控制阀用于调节所述再压缩机组的入口压力和流量；所述第三旁路连接于所述透平机组的入口端和所述第二热侧通道入口端之间，所述第三旁路上设置有第三旁路控制阀，所述第三旁路控制阀用于调节所述透平机组的入口压力和流量。4.根据权利要求2所述的再压缩布雷顿循环系统，其特征在于，所述循环装置包括所述
主压缩机组，所述再压缩机组和所述透平机组中的至少一者。5.根据权利要求2所述的再压缩布雷顿循环系统，其特征在于，所述存储子系统包括第一出口端和第二出口端，所述第一出口端与所述循环子系统连通；所述第二出口端和所述气封系统连通。6.根据权利要求2所述的再压缩布雷顿循环系统，其特征在于，所述气封系统包括沿所述流体介质流向依次串接的混合器、加热装置和缓冲装置；所述混合器用于混合循环子系统充入气封系统内的流体介质；所述加热装置用于调节由所述气封系统进入所述气封阀的所述流体介质的温度；所述混合器的入口端与和所述循环子系统的连接位置连接，所述加热装置的入口端与所述混合器的出口端连接，所述缓冲装置的入口端和所述加热装置的出口端连接，所述缓冲装置的出口端与气封阀连通。7.根据权利要求2所述的再压缩布雷顿循环系统，其特征在于，还包括冷却子系统，所述冷却子系统与所述冷却装置连接，所述冷却装置还与所述主压缩机组、所述再压缩机组和所述透平机组中的至少一者连接，所述冷却子系统用于冷却所述冷却装置和所述主压缩机组、所述再压缩机组、所述透平机组中的至少一者。8.根据权利要求6所述的再压缩布雷顿循环系统，其特征在于，所述连接位置与所述混合器的入口端之间设置有连接阀，所述连接位置包括：第一位置，所述第一位置位于所述主压缩机组的出口端和所述第一冷侧通道的入口端之间，所述第一位置和所述混合器的入口端之间设置有第一阀门；和/或，第二位置，所述第二位置设置在所述热源装置的出口端和所述透平机组的入口端之间，所述第二位置和所述混合器的入口端之间设置有第二阀门。9.根据权利要求1所述的再压缩布雷顿循环系统，其特征在于，还包括排气子系统，所述排气子系统的入口端和所述循环子系统连通，所述排气子系统用于释放所述循环子系统内的所述流体介质。10.根据权利要求1
‑
9任一项所述的再压缩布雷顿循环系统，其特征在于，还包括容积控制子系统，所述容积控制子系统包括储罐，所述储罐的出口端和入口端均与所述循环子系统连通，所述容积控制子系统用于稳定所述循环子系统内的压力。11.一种启动方法，用于启动上述权利要求1
‑
10任一项所述的再压缩布雷顿循环系统，其特征在于，所述循环子系统包括主压缩机组、再压缩机组、透平机组、第一回热器、第二回热器、冷却装置、热源...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秀婷，刘光旭，黄彦平，昝元峰，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：