[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

摘要

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。

主权项

1.超临界二氧化碳系统非旋转设备部分的工质置换装置，其特征在于：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；第一主管路(2‑1)的出口与第二主管路(2‑2)的进口之间设置两条并联支路，一条并联支路上设置有依次相连的第一关断阀(9‑1)、第一调阀(24‑1)、高压透平(25)、第一安全阀(22‑1)和第二关断阀(9‑2)，另一条并联支路为高压透平旁路(23)，高压透平旁路(23)上设置有第三关断阀(9‑3)；第三主管路(2‑3)的出口与第四主管路(2‑4)的进口之间设置两条并联支路，一条并联支路上设置有依次相连的第四关断阀(9‑4)、第二调阀(24‑2)、低压透平(21)、第二安全阀(22‑2)和第五关断阀(9‑5)，另一条并联支路为低压透平旁路(20)，低压透平旁路(20)上设置有第六关断阀(9‑6)；第九主管路(2‑9)的出口与第十主管路(2‑10)的进口之间设置两条并联支路，一条并联支路上设置有依次相连的第八关断阀(9‑8)、再压缩机(18)、第三安全阀(22‑3)和第七关断阀(9‑7)，另一条并联支路为再压缩机旁路(19)，再压缩机旁路(19)上设置有第九关断阀(9‑9)；第七主管路(2‑7)的出口与第八主管路(2‑8)的进口之间设置两条并联支路，一条并联支路上设置有依次相连的第十一关断阀(9‑11)、主压缩机(17)、第四安全阀(22‑4)和第十关断阀(9‑10)，另一条并联支路为主压缩机旁路(16)，主压缩机旁路(16)上设置有第十二关断阀(9‑12)；第八主管路(2‑8)上设置有第一逆止阀(15‑1)，第十主管路(2‑10)上设置有第二逆止阀(15‑2)；低压储罐进口管路(7)的一端与第七主管道(2‑7)的入口和出口之间位置相连，低压储罐进口管路(7)的另一端与低压储罐(10)相连，低压储罐(10)通过充气管路(8)与高纯度二氧化碳气源(26)相连，低压储罐(10)上设置有第六安全阀(22‑6)，在充气管路(8)上设置有第十四关断阀(9‑14)，低压储罐(10)通过低压储罐出口管路(11)与高压储罐(13)相连，低压储罐出口管路(11)上设置有第四逆止阀(15‑4)，高压储罐(13)上设置有第五安全阀(22‑5)，高压储罐(13)通过抽气管路(12)与真空泵(27)相连，抽气管路(12)上设置有第十三关断阀(9‑13)，真空泵(27)与真空泵排气管路(28)的一端相连；高压储罐进口管路(14)的一端与高压储罐(13)相连，高压储罐进口管路(14)的另一端与在第一逆止阀(15‑1)安装位置与第八主管道(2‑8)的出口位置之间的一段第八主管道相连，高压储罐进口管路(14)上设置有第三逆止阀(15‑3)。