[发明专利]用于超临界CO2

说明书

本发明公开了一种用于超临界CO₂发电系统安全排放的防结冰系统和方法，包括多个串联的缓冲单元和位于系统最末端的排放阀，每个缓冲单元又包括缓冲减压阀和缓冲罐，缓冲单元视系统总压力决定其级数，总压力越高级数越多；在紧急工况或事故工况下需要排放CO₂工质的管道首先与一级缓冲减压阀的入口联通，一级缓冲减压阀的出口再与一级缓冲罐的入口联通，一级缓冲罐的出口与二级缓冲减压阀的入口联通，二级缓冲减压阀的出口与二级缓冲罐的入口联通，依次类推，直到最后一级缓冲罐的出口与排放阀联通。本发明可以时时监控系统压力，无需任何添加剂，无需附加任何动力设备，只需要采用阀门，储罐的静止设备的组合即可完成大量CO₂的安全排放。安全可靠、费用小、操作维护简单。

技术领域

本发明属于能源利用领域，涉及一种用于超临界CO₂发电系统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作而不是水，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。这时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，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。在使用二氧化碳的系统中通常需要谨慎操作来避免这种现象，例如缓慢开启阀门，但这对人员操作提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于超临界CO₂发电系统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，本发明所述的采用一种用于超临界CO₂发电系统安全排放的防结冰系统，包括多个串联的缓冲单元和位于系统最末端的排放阀，每个缓冲单元又包括缓冲减压阀和缓冲罐，缓冲单元视系统总压力决定其级数，总压力越高级数越多；在紧急工况或事故工况下需要排放CO₂工质的管道首先与一级缓冲减压阀的入口联通，一级缓冲减压阀的出口再与一级缓冲罐的入口联通，一级缓冲罐的出口与二级缓冲减压阀的入口联通，二级缓冲减压阀的出口与二级缓冲罐的入口联通，依次类推，直到最后一级缓冲罐的出口与排放阀联通。

当出现事故工况或紧急工况，需要排放系统中的大量CO₂时，一级缓冲减压阀的开启程度由一级缓冲罐与上游排放管道压差和温度决定，压差大时开启程度小，压差小时开启程度大，温度高时开启程度大，温度低时开启程度小；二级缓冲减压阀的开启程度由二级缓冲罐与上游排放管道压差和温度决定，压差大时开启程度小，压差小时开启程度大，温度高时开启程度大，温度低时开启程度小；依次类推；排放阀的开启程度由最后一级缓冲罐与大气压差和温度决定，压差大时开启程度小，压差小时开启程度大，温度高时开启程度大，温度低时开启程度小。

本发明具有以下有益效果：