【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超临界二氧化碳动力，进一步地涉及一种超临界二氧化碳动力系统及其启动运行控制方法。
技术介绍
1、超临界二氧化碳动力技术是以超临界二氧化碳为介质的闭式布雷顿循环技术，同传统的蒸汽朗肯循环等技术相比，该技术具有循环效率高、体积小、成本低、适应热源范围广等优点，是一种在核能发电、太阳能发电、地热发电、化石燃料发电、废热利用和船舶动力等领域极具潜力的新兴动力发电技术。
2、超临界二氧化碳动力系统一般最少包括一个压缩机、一个涡轮机、一台回热器、一台加热器、一台冷却器。超临界二氧化碳工质在压缩机内升压并经回热器提高温度后进入加热器吸热，吸热后高温高压的工质进入涡轮做功，经回热器及冷却器回收剩余热量后返回压缩机入口，形成闭式循环。
3、对于闭式的超临界二氧化碳动力系统而言，启动前需要向系统内充装一定量的工质。现有技术中，动力系统启动前需要将系统内工质充装至超临界压力。二氧化碳在常温、超临界压力的条件(常规启动工况)下密度通常是高温、超临界压力条件(额定工况)下密度的5-8倍，这就造成了从超临界二氧化碳动力系统在启动前需要充装远超过额定状态所需的工质量，需要在启动过程中向外界排放大量工质，造成了工质的浪费或工质储罐体积及成本的增加。
技术实现思路
1、针对现有技术中超临界二氧化碳动力系统启动过程中需要反复充装和排放大量工质等问题，本专利技术的目的在于提供一种超临界二氧化碳动力系统及其启动运行控制方法，该超临界二氧化碳动力系统以适量的气态二氧化碳作为工质进行初步
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种超临界二氧化碳动力系统，包括：动力单元、压力控制单元和温度控制单元，所述动力单元包括第一压缩机、第一回热器、加热器、涡轮机、冷却器、涡轮旁通阀和工质排放阀；所述第一回热器设有第一热侧入口、第一热侧出口、第一冷侧入口和第一冷侧出口；所述第一压缩机的出口、所述第一冷侧入口、所述第一冷侧出口、所述加热器、所述涡轮机、所述第一热侧入口、所述第一热侧出口、所述冷却器和所述第一压缩机的入口依次序且循环连接；所述涡轮旁通阀的输入端设置在所述加热器与所述涡轮机之间的管路上，所述涡轮旁通阀的输出端设置在所述涡轮机与所述第一热侧入口之间的管路上，所述涡轮旁通阀用于调节所述涡轮机的入口温度和入口压力；所述涡轮旁通阀和所述冷却器分别与所述温度控制单元电连接，所述温度控制单元根据所述第一压缩机的入口温度控制所述冷却器的运行状态，且所述温度控制单元根据所述涡轮机的入口温度控制所述涡轮旁通阀的运行状态；所述工质排放阀的输入端与所述冷却器的出口或所述第一压缩机的出口连接，所述工质排放阀的输出端与外界大气连接；所述工质排放阀与所述压力控制单元电连接，所述压力控制单元根据所述第一压缩机的入口压力控制所述工质排放阀的运行状态；所述动力单元启动时内部循环的工质为气态二氧化碳。
4、在一些实施方式中，所述动力单元还包括：第二回热器、第二压缩机和电机，所述第二压缩机和所述电机同轴设置，所述电机用于驱动所述第二压缩机运行；所述第二回热器设有第二热侧入口、第二热侧出口、第二冷侧入口、第二冷侧出口；所述涡轮机的出口、所述第二热侧入口、所述第二热侧出口、所述第一热侧入口、所述第一热侧出口和所述冷却器的入口依次序连接；所述第一热侧出口、所述第二压缩机、所述第二冷侧入口、所述第二冷侧出口和所述加热器的入口依次序连接。
5、在一些实施方式中，所述动力单元还包括：用于向所述动力单元补充工质的工质储罐和工质补充管路，所述工质储罐的出口与所述工质补充管路的入口连接，所述工质补充管路的出口设置在所述冷却器与所述第一压缩机之间的管路上；所述工质补充管路上设有工质补给阀，所述工质补给阀与所述压力控制单元电连接。
6、在一些实施方式中，所述冷却器设有冷却剂流道，所述动力单元还包括冷却剂输入管路和冷却剂输出管路，所述冷却剂输入管路和所述冷却剂输出管路分别与所述冷却剂流道的两端连接；所述冷却剂输入管路上设有冷却剂调节阀，所述冷却剂调节阀用于控制流经所述冷却剂流道的冷却剂流量；所述冷却剂调节阀与所述温度控制单元电连接。
7、本专利技术还提供了一种超临界二氧化碳动力系统的启动运行控制方法，应用于上述的超临界二氧化碳动力系统，其特征在于，包括如下步骤：
8、s1、向所述动力单元内充装一定质量的气态二氧化碳工质，开启所述第一压缩机、所述第一回热器、所述加热器和所述冷却器；
9、s2、所述压力控制单元控制所述第一压缩机的入口压力大于或等于目标压力；
10、所述温度控制单元控制所述第一压缩机的入口温度至第一目标温度，且所述温度控制单元控制所述涡轮机的入口温度至第二目标温度；调节所述动力单元的转速，使所述动力单元的输出功率大于零，完成所述超临界二氧化碳动力系统的启动。
11、在一些实施方式中，所述步骤s2中，所述的所述压力控制单元控制所述第一压缩机的入口压力大于或等于目标压力的具体步骤为：当所述第一压缩机的入口压力小于目标压力时，所述压力控制单元控制所述工质排放阀处于关闭状态，且所述温度控制单元控制所述第一压缩机的入口温度大于或等于所述第一目标温度。
12、在一些实施方式中，所述步骤s2中，所述的所述温度控制单元控制所述第一压缩机的入口温度至第一目标温度的具体步骤为：当所述第一压缩机的入口温度小于所述第一目标温度时，减小通过所述冷却器的冷却剂流量；当所述第一压缩机的入口温度大于所述第一目标温度时，增大通过所述冷却器的冷却剂流量。
13、所述步骤s2中，所述的所述温度控制单元控制所述涡轮机的入口温度至第二目标温度的具体步骤为：当所述涡轮机的入口温度小于所述第二目标温度时，所述温度控制单元控制所述涡轮旁通阀处于打开状态，此时所述加热器出口的工质进入所述第一热侧入口；当所述涡轮机的入口温度大于或等于所述第二目标温度时，所述温度控制单元控制所述涡轮旁通阀处于关闭状态，此时，所述加热器出口的工质进入所述涡轮机做功。
14、在一些实施方式中，所述目标压力为7.6mpa；所述第一目标温度为33℃；所述第二目标温度为200℃。
15、在一些实施方式中，所述步骤s1中，所述气态二氧化碳工质的压力为2-6mpa，质量为m0；设定所述动力单元在额定工况下的额定工质质量为m1，则0.6m1≤m0≤1.2m1。
16、在一些实施方式中，所述第一压缩机的入口压力设有上限保护值p1，所述上限保护值p1为8.6-9mpa；当所述第一压缩机的入口压力超过所述上限保护值p1时，所述压力控制单元控制所述工质排放阀打开，以排出部分工质，降低所述动力单元内的压力本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超临界二氧化碳动力系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳动力系统，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳动力系统，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳动力系统，其特征在于，
5.一种超临界二氧化碳动力系统的启动运行控制方法，应用于权利要求1-4任一所述的超临界二氧化碳动力系统，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，
8.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，
9.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，
10.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，还包括：
【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳动力系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳动力系统，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳动力系统，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳动力系统，其特征在于，
5.一种超临界二氧化碳动力系统的启动运行控制方法，应用于权利要求1-4任一所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李新宇，徐一鸣，杨欣，秦政，王林涛，陈来杰，董克用，刘惠民，
申请(专利权)人：上海齐耀动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。