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。
技术实现要素：
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：
本发明所述的一种用于超临界co2发电系统安全排放的防结冰系统和方法，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。
附图说明
图1是本发明的示意图。
附图标号：一级缓冲减压阀1、一级缓冲罐2、末级缓冲减压阀3、末级缓冲罐4、排放阀5。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的一种用于超临界co2发电系统安全排放的防结冰系统和方法，包括：一级缓冲减压阀1、一级缓冲罐2、末级缓冲减压阀3、末级缓冲罐4、排放阀5。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1的入口联通，一级缓冲减压阀1的出口再与一级缓冲罐2的入口联通，一级缓冲罐2的出口与中间级缓冲系统的缓冲减压阀的入口联通，中间级减压阀的出口再与中间级缓冲罐的入口联通，中间级缓冲罐的出口再与末级缓冲减压阀3的入口联通，末级缓冲减压阀3的出口与末级缓冲罐4的入口，末级缓冲罐4的出口与排放阀5联通。
本发明所述的一种用于超临界co2发电系统安全排放的防结冰系统的工作过程包括以下步骤：
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1的开启程度由一级缓冲罐2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；末级缓冲减压阀3的开启程度由末级缓冲罐4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；排放阀的开启程度由末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。
流体每经过一级阀门都是一个减温减压过程，并且是不均匀的减温减压过程，极端情况下，一部分流体减压不降温，剩余部分流体减温减压，减压不降温的那部分流体在此过程将吸热，热量从剩余部分的流体中吸收，即在此过程中两部分流体将出现温度不均匀现象，这是造成小部分流体结冰的重要原因。(以图1中间级缓冲为例)每一级阀门的开启程度与上一级的温度和压差有关，具体原则可由如下公式和经验值推算：
h1＝h(t1，p1)
h3＝h(t1，p2)
h2＝(h1-0.95*h3)/0.05
t2＝t(h2，p2)
h(t,p)，t(h,p)函数可由公开的物性软件查询到；t1、p1、h1是中间级阀门前的温度、压力、焓值；p2是中间级阀门后的压力；h3是极端情况下只降压不降温的一部分流体的焓值，h2是极端工况下降温降压部分流体的焓值，这部分流体的热量被h3部分流体吸收；t2是极端工况下降温降压那部分流体的温度值，这部分流体有结冰的危险。
当t2<-50℃时，表明降压过快，存在结冰的危险性，这一级阀门(中间级阀门)开度过大，应当关小阀门。
以上详细说明仅为本发明的较佳实施例，不能以此限定本发明的范围。即凡是依据本发明申请范围所作的均等变化与修饰，皆应属于本发明涵盖的范围之内。
技术特征：
1.一种用于超临界co2发电系统安全排放的防结冰系统，其特征在于，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系统最末端的排放阀联通。
2.根据权利要求1所述的一种用于超临界co2发电系统安全排放的防结冰系统，其特征在于，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。
技术总结
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。
技术研发人员：李涛;廖志强;邹军华;张智超
受保护的技术使用者：华陆工程科技有限责任公司
技术研发日：.11.20
技术公布日：.02.28
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