[发明专利]一种超临界二氧化碳循环系统以及透平调节和紧急停机方法

说明书

本发明公开了一种超临界二氧化碳循环系统以及透平调节和紧急停机方法，该系统包括压缩机变频电机、压缩机、工质存储罐、回路加热器、回路冷却器、透平、发电机及各种控制阀门；系统在运行过程中，当发电负荷波动或小范围调节时，保持压缩机变频电机运行频率及压缩机出口压力稳定，通过调节透平入口调节阀进行节流调节；当大幅度调节发电负荷，则通过提高压缩机变频电机运行频率，调节透平入口调节阀阀前压力进行滑压调节；系统需要紧急停机时，通过快速关闭透平入口调节阀及快速打开各旁路阀门、关停主回路加热器及增加主回路冷却器冷却介质流量来达到。本发明保证了二氧化碳循环机组透平及压缩机在运行调节及紧急停机过程中的安全性及可靠性。

技术领域

本发明涉及超临界二氧化碳循环发电技术领域，特别涉及一种超临界二氧化碳循环系统以及透平调节和紧急停机方法。

背景技术

随着近些年来发电技术的发展，研究表明发电机组采用超临界二氧化碳代替水蒸气作为循环工质，在一定的功率范围内具有循环效率高、设备结构紧凑、基建初投资小等优点，因此超临界二氧化碳循环发电系统是一项非常具有技术前景的发电方式。

发明内容

基于以上考虑，本发明的目的在于提供一种超临界二氧化碳循环系统以及透平调节和紧急停机方法，主要目的是通过对主回路加热器功率、压缩机的转速、防喘阀开度、透平的入口调节阀开度、及透平旁路阀开度的联动调节，完成超临界二氧化碳循环系统的透平及压缩机在运行过程中的调节及紧急停机。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种超临界二氧化碳循环系统，包括压缩机及辅助调节系统、透平及辅助调节系统、高压存储回路系统、低压存储回路系统、以及换热与流量控制系统；

所述压缩机及辅助调节系统包括压缩机入口阀门1、压缩机干气密封流量控制阀2、压缩机变频电机3、压缩机4、压缩机防喘回路冷却器5、压缩机防喘阀6、压缩机出口阀门7和压缩机排空阀31；压缩机及辅助调节系统的作用是对超临界二氧化碳循环系统中冷态工质进行压缩并提升压力；压缩机变频电机3能够根据频率指令调节压缩机转速来达到调节压缩机出力；压缩机防喘阀6根据压缩机工况点的位置自动动作来防止喘振或主动动作作为压缩机出力调节；压缩机防喘回路冷却器5作用是运行过程中用来控制压缩机4入口温度；压缩机干气密封流量控制阀2用来控制干气密封气体流量；压缩机排空阀31用作启机及紧急停机过程中调节压缩机内部腔室压力；

所述透平及辅助调节系统包括透平入口调节阀15、透平盘车电机16、透平17、发电机18、透平旁路调节阀19、透平干气密封控制阀20、透平出口逆止阀21和透平排空阀30；透平入口调节阀15通过调节透平入口工质流量来控制透平输出功率；透平盘车电机16用作透平启动前及停机后对透平进行低速盘车；透平17带动发电机18转动发电；透平旁路调节阀19用来调节热态工质通过透平的质量流量；透平干气密封控制阀20用来控制干气密封气体流量；透平出口逆止阀21用来防止透平出口工质反向流入透平内部；透平排空阀30用作启机及紧急停机过程中调节透平内部腔室压力；

所述高压存储回路系统包括高压存储回路入口阀门9、高压存储回路冷却器10、高压工质存储罐11、高压存储回路加热器12和高压存储回路出口阀门13，其中高压存储回路入口阀门9及高压存储回路出口阀门13用于对流入或流出高压工质存储罐11的工质流量进行控制；高压存储回路冷却器10及高压存储回路加热器12用于对流入或流出高压工质存储罐11的工质温度进行控制；高压工质存储罐11用于停机或降负荷阶段对压缩机出口的高压工质进行存储；