[发明专利]超临界二氧化碳系统非旋转设备部分的工质置换装置及方法

说明书

本发明公开了超临界二氧化碳系统非旋转设备部分的工质置换装置及方法，该装置包括热源、旋转设备旁路、高压储罐、低压储罐、主管路、阀门、高纯度二氧化碳气源、真空泵、主压缩机、再压缩机、高压透平、低压透平、高温回热器、低温回热器、预冷器，通过控制该装置各管道上阀门的通断和真空泵的启停，实现超临界二氧化碳系统非旋转设备的连通区域内的空气经过多次抽吸、充气、静置循环，最终被替换为高纯度的超临界二氧化碳工质，该发明可克服高温回热器、低温回热器、预冷器、热源等设备内的死角空气不易置换的不利困难，使超临界二氧化碳系统非旋转设备内的工质纯度可达99.9％以上。

技术领域

本发明涉及超临界二氧化碳系统工质置换技术领域，具体涉及一种超临界二氧化碳系统非旋转设备部分的工质置换装置及方法。

背景技术

超临界二氧化碳系统对二氧化碳纯度的要求较高，一般在99.9％以上，因此在超临界二氧化碳系统运行前，需要将超临界二氧化碳系统内的空气置换为高纯度二氧化碳，以防止因残余空气量占比过高干扰系统的运行性能。在超临界二氧化碳系统在工质置换的过程中存在以下三个问题会影响工质置换的纯度：1、超临界二氧化碳叶轮机械设备、换热器等设备内存在死角，气流进出上述设备时在死角处形成了旋涡，空气不易从死角内流出，不能有效的达到要求的工质纯度；2、超临界二氧化碳系统工质置换需要搭建什么样的工质置换装置；3、补气及排气位置必须与超临界二氧化碳系统内工质的运动方向不产生矛盾。未见现有技术未提供上述问题的有效解决方案。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供的一种超临界二氧化碳系统非旋转设备部分的工质置换装置及方法，本发明方法分为采用干气密封的超临界二氧化碳叶轮机械工质置换方法和超临界二氧化碳系统非旋转设备部分的工质置换方法两个部分，两个部分分别独立进行工质置换并达到工质纯度要求后，再将两个部分连通。

本发明通过以下技术方案来实现超临界二氧化碳系统非旋转设备部分的工质置换的目的：

超临界二氧化碳系统非旋转设备部分的工质置换装置，包括超临界二氧化碳系统的热源1、主管道2、高温回热器3、低温回热器4、预冷器5、冷却水回路6、低压储罐进口管路7、充气管路8、关断阀9、低压储罐10、低压储罐出口管路11、抽气管路12、高压储罐13、高压储罐进口管路14、逆止阀15、主压缩机旁路16、主压缩机17、再压缩机18、再压缩机旁路19、低压透平旁路20、低压透平21、安全阀22、高压透平旁路23、调阀24、高压透平25、高纯度二氧化碳气源26、真空泵27和真空泵排气管路28；其中，超临界二氧化碳系统的热源1的第一出口通过第一主管道2-1与高压透平25的进口相连，高压透平25的出口通过第二主管道2-2与超临界二氧化碳系统的热源1的第一进口相连，超临界二氧化碳系统的热源1的第二出口通过第三主管道2-3与低压透平21的进口相连，低压透平21的出口通过第四主管道2-4与高温回热器3的高温侧进口相连，高温回热器3的高温侧出口通过第五主管道2-5与低温回热器4的高温侧进口相连，低温回热器4的高温侧出口分两条并联支路，一条并联支路上设置有依次相连的第六主管路2-6、预冷器5的工质侧进口和出口、第七主管路2-7、主压缩机17、第八主管路2-8以及低温回热器4的低温侧进口和出口，另一条并联支路上设置有依次相连的第九主管路2-9、再压缩机18、第十主管路2-10以及低温回热器4的低温侧出口；主压缩机17的出口通过第八主管路2-8与低温回热器4的低温侧进口相连，再压缩机18的出口通过第十主管路2-10与低温回热器4的低温侧出口相连，低温回热器4低温侧出口通过第十一主管路2-11与高温回热器3的低温侧进口相连，高温回热器3低温侧的进口通过第十二主管路2-12与超临界二氧化碳系统的热源1的第二进口相连，超临界二氧化碳系统的热源1的第三出口通过第十三主管路2-13与高温回热器3的低温侧出口相连，高温回热器3的低温侧出口通过第六主管路2-6与超临界二氧化碳系统的热源1的第三进口相连；