[实用新型]防相变低压损的超临界二氧化碳低压储罐装置

说明书

本实用新型公开了防相变低压损的超临界二氧化碳低压储罐装置，该装置包括罐体、进口管道、出口管道、过渡管道、收缩段、加热器、安全阀、检测段、检测段截止阀、排空阀、取样段截止阀、取样段、单向段、逆止阀、压力表和温度表，该装置通过控制系统实现气体存储、气体取样、提供单向冷却气源、超压排放、自动快速排空、温度和压力检测、防相变自动加热功能，该装置可显著降低了罐体内气体的旋涡强度，将稳定流过罐体的流体的气动损失降至最低，同时当超临界二氧化碳系统发生透平紧急停车事故时，该装置可保证在提供冷却用二氧化碳气体的全过程中不发生相变。

技术领域

本实用新型涉及超临界二氧化碳循环系统的低压储罐技术领域，具体一种可降低涡流压力损失、防止液化的高温高压超临界二氧化碳循环系统的低压储罐装置。

背景技术

超临界二氧化碳系统中的最低压力应大于临界压力7.39MPa，所以低压储罐的工作压力应该在7.39MPa以上。在高设计参数的超临界二氧化碳系统中，为了稳定系统关键位置气体的压力、温度参数，使超临界二氧化碳系统的旋转设备处于最佳工作状态的作用，必须要使用低压罐体储存一定质量的超临界状态的二氧化碳。除了稳压作用以外，储罐还应具有以下功能：1、为系统发生透紧急停车事故时供必要的冷却用二氧化碳气体；2、系统气体取样；3、气体状态监测。由于上述超临界二氧化碳罐体需要满足超临界二氧化碳系统特有的功能，未有前人根据超临界二氧化碳系统中的相关功能对罐体进行针对性设计，使之达到满足超临界二氧化碳系统中的低压储罐的功能要求。例如，罐体内存在以下两个问题未得到解决：1、超临界二氧化碳气流进出罐体时在罐体内形成了三维大尺度旋涡，使罐体内存在附加涡流压力损失，在一定程度上降低了系统循环效率；2、在超临界二氧化碳透平紧急事故工况，罐体提供冷气时会出现相变，使储罐内的气体不能按要求供应。如能降低低压罐体的大尺度三维涡流带来的附加压损，可以提高系统的循环效率；如果能防止事故工况罐体内气体发生相变可以使冷气气流稳定流向透平，带走透平上的多余热量，保证透平的安全。尚无现有技术可以解决高设计参数的超临界二氧化碳循环系统的有效降低低压储罐内的附加涡流压力损失和事故工况罐体内发生相变的难题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供防相变低压损的超临界二氧化碳低压储罐装置，通过在超临界二氧化碳低压罐体内设置过渡管道、收缩段、加热器、安全阀、检测段、检测段截止阀、排空阀、取样段截止阀、取样段、单向段、逆止阀、压力表和温度表，实现降低罐体内涡流效应和附加压力损失，可提升高设计参数下的超临界二氧化碳循环系统循环效率，同时通过控制系统实现气体存储、气体取样、提供单向冷却气源、超压排放、自动快速排空、温度和压力检测、防相变自动加热功能。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种防相变低压损的超临界二氧化碳低压储罐装置，包括罐体1、进口管道2、出口管道3、过渡管道4、收缩段5、加热器6、安全阀7、检测段8、检测段截止阀9、排空阀10、取样段截止阀11、取样段12、单向段13、逆止阀14、压力表15和温度表16，其中罐体1上下两侧外壁连接上设置主流流体进出的进口管道2和出口管道3，进口管道2和出口管道3之间连接位于罐体1内的过渡管道4，过渡管道4与出口管道3通过位于罐体1内的收缩段5相连，罐体1两侧内壁分别与过渡管道4的进气端、收缩段5出气端相连，罐体1内设置加热器6，罐体1的顶部与检测段8相连，检测段8上分别设置检测段截止阀9和排空阀10，检测段截止阀9与罐体1之间的检测段8上设置安全阀7、压力表15和温度表16，检测段截止阀9与排空阀10之间的检测段8与取样段12相连，取样段12上设置有取样段截止阀11，罐体1与单向段13相连，单向段13设置有逆止阀14，还包括实现气体存储、气体取样、提供单向冷却气源、超压排放、自动快速排空、温度和压力检测、防相变自动加热功能的控制系统。

所述过渡管道4为光滑过渡管道，过渡管道4的中心线的延长线或者中心线切线的延长线与罐体1外侧的进口管道2和出口管道3的中心线重合，过渡管道4的出气端位于收缩段5的进气端的内侧，过渡管道4出口的中心线的延长线与收缩段5的中心线重合。