CN107522201A - 超临界二氧化碳系统运行过程中自动提纯装置及提纯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超临界二氧化碳系统运行过程中自动提纯装置及提纯方法，包括大容量储气罐、储气罐进气管、储气罐出气管、罐体与提纯腔室阀门、提纯腔室、提纯腔室排气阀门、杂气排放出口、二氧化碳百分比百分比浓度检测仪表，由于超临界二氧化碳循环系统中，杂质气体在相同压力温度下密度低于二氧化碳，在大容量储气罐的顶部设置提纯腔室，在气体百分比浓度监测仪表和控制系统的自动控制下，通过提纯腔室两侧阀门的通断，将杂质气体逐渐从循环系统分离，实现超临界二氧化碳系统内工质纯度的提升，此方法可以降低系统在搭建和每次启动时采用二氧化碳排空的次数，降低二氧化碳工质的损耗，使超临界二氧化碳系统内的二氧化碳纯度达到设计运行要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高纯度高压重介质系统运行过程中提纯装置及提纯方法，尤其涉及一种超临界二氧化碳系统运行过程中自动提纯装置及提纯方法。
背景技术
超临界二氧化碳发电循环系统要求系统正常运行时，系统内的二氧化碳百分比浓度大于99％，所以在超临界二氧化碳发电循环系统的搭建和每次启动过程中，循环系统的透平和压缩机、锅炉、换热器、多个附属罐体等设备需要进行使用二氧化碳气体进行多次排空，尤其是在透平、压缩机和罐体设备内，虽经多次二氧化碳排空仍然不能将系统中的二氧化碳的百分比浓度提高至循环系统设计要求值。若能在超临界二氧化碳发电循环系统运行过程中逐步的将杂质气体分离，提高二氧化碳百分比浓度至循环系统设计要求值，则可以解决上述难题，然而目前尚无有效技术可以解决这一难题。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种解决上述问题的超临界二氧化碳系统运行过程中自动提纯装置及提纯方法。
为达到上述目的，本发明的提纯装置包括顶部设置有出口的大容量储气罐，在大容量储气罐侧壁上部开设有进气管、侧壁下部开设有出气管，大容量储气罐的出口通过储气罐出口阀与安装在其上端的提纯腔室相连通，提纯腔室顶部的排气口上安装有提纯腔室排气阀，在提纯腔室的中部安装有杂质气体百分比浓度监测仪，所述的储气罐出口阀、提纯腔室排气阀及杂质气体百分比浓度监测仪均与控制系统相连。
所述的进气管位于大容量储气罐中分线的上方，所述出气管位于大容量储气罐中分线的下方。
所述的大容量储气罐顶部形状为光滑过渡的曲面，提纯腔室位于大容量储气罐顶部光滑曲面的最高位置处。
本发明的自动提纯方法如下：
以超临界二氧化碳系统运行时的大容量储气罐温度、压力设计要求的杂质杂质气体百分比浓度为自动提纯装置的提纯腔室杂气排放的判定值；在循环系统工作时，超临界二氧化碳气体通过进气管进入大容量储气罐，超临界二氧化碳系统中所含的杂质气体会在循环过程中在大容量储气罐的顶部富集，此时储气罐出口阀打开，提纯腔室排气阀关闭，大容量储气罐与提纯腔室相连通，由于相同状态时的杂质气体的密度小于二氧化碳密度，提纯腔室内的杂质气体百分比浓度高于大容量储气罐的杂质气体的百分比浓度，当位于提纯腔室中部的杂质气体百分比浓度监测仪监测到此位置处的杂质气体百分比浓度高于提纯腔室杂气排放判定值，则将信号输送至控制系统，控制系统给出指令关闭储气罐出口阀，打开提纯腔室排气阀，提纯腔室内的混合气体通过提纯腔室排气阀排出，直至杂质气体百分比浓度监测仪监测到提纯腔室中部位置处的杂质气体百分比浓度为提纯腔室杂气排放判定值的60％时，将信号输送至控制系统，由控制系统给出指令关闭提纯腔室排气阀，打开储气罐出口阀，回到初始状态使循环系统中的杂质气体继续向提纯腔室内累积，反复进行上述操作，实现在超临界二氧化碳系统运行过程中逐步提纯，直至整个系统的二氧化碳百分比浓度达到系统设定的二氧化碳百分比浓度要求时，自动提纯腔室不再对外界排放杂质气体。
本发明的有益效果在于：
本发明通过杂质气体在相同压力温度下密度低于二氧化碳，在储气罐的顶部设置提纯腔室，在二氧化碳百分比浓度监测仪表和控制系统的自动控制下，通过提纯腔室两侧阀门的通断，将杂质气体逐渐从循环系统分离，实现超临界二氧化碳系统内工质纯度的提升，此方法可以降低系统在搭建和每次启动时采用二氧化碳排空的次数，降低二氧化碳工质的损耗，使超临界二氧化碳系统内的二氧化碳纯度达到设计运行要求。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图
图中，1、大容量储气罐；2、进气管；3、出气管；4、储气罐中分线；5、储气罐出口阀；6、提纯腔室排气阀；7、提纯腔室；8、排气口；9、气体百分比浓度监测仪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明包括顶部形状为光滑过渡的曲面的大容量储气罐1，在大容量储气罐1顶部光滑曲面的最高位置设置有出口，在大容量储气罐1中分线4以上侧壁上开设有进气管2、中分线4以下侧壁上开设有出气管3，大容量储气罐1的出口通过储气罐出口阀5与安装在其上端的提纯腔室7相连通，提纯腔室7顶部的排气口8上安装有提纯腔室排气阀6，在提纯腔室7的中部安装有杂质气体百分比浓度监测仪9，所述的储气罐出口阀5、提纯腔室排气阀6及杂质气体百分比浓度监测仪9均与控制系统相连。
本发明的自动提纯方法如下：以超临界二氧化碳系统运行时的大容量储气罐1温度、压力设计要求的杂质气体百分比浓度为自动提纯装置的提纯腔室杂气排放的判定值；在循环系统工作时，超临界二氧化碳气体通过进气管2进入大容量储气罐1，超临界二氧化碳系统中所含的杂质气体会在循环过程中在大容量储气罐1的顶部富集，此时储气罐1出口阀5打开，提纯腔室排气阀6关闭，大容量储气罐1与提纯腔室7相连通，由于相同状态时的杂质气体的密度小于二氧化碳密度，提纯腔室7内的杂质气体百分比浓度高于大容量储气罐1的杂质气体的百分比浓度，当位于提纯腔室7中部的杂质气体百分比浓度监测仪9监测到此位置处的杂质气体百分比浓度高于提纯腔室7杂气排放判定值，则将信号输送至控制系统，控制系统给出指令关闭储气罐出口阀5，打开提纯腔室排气阀6，提纯腔室7内的混合气体通过提纯腔室排气阀6排出，直至杂质气体百分比浓度监测仪9监测到提纯腔室中部位置处的杂质气体百分比浓度为提纯腔室杂气排放判定值的60％时，将信号输送至控制系统，由控制系统给出指令关闭提纯腔室排气阀6，打开储气罐出口阀，回到初始状态使循环系统中的杂质气体继续向提纯腔室内累积，反复进行上述操作，实现在超临界二氧化碳系统运行过程中逐步提纯，直至整个系统的二氧化碳百分比浓度达到系统设定的二氧化碳百分比浓度要求时，自动提纯腔室不再对外界排放杂质气体。
Claims (4)
1.一种超临界二氧化碳系统运行过程中自动提纯装置，其特征在于：包括顶部设置有出口的大容量储气罐(1)，在大容量储气罐(1)侧壁上部开设有进气管(2)、侧壁下部开设有出气管(3)，大容量储气罐(1)的出口通过储气罐出口阀(5)与安装在其上端的提纯腔室(7)相连通，提纯腔室(7)顶部的排气口(8)上安装有提纯腔室排气阀(6)，在提纯腔室(7)的中部安装有气体百分比百分比浓度监测仪(9)，所述的储气罐出口阀(5)、提纯腔室排气阀(6)及气体百分比百分比浓度监测仪(9)均与控制系统相连。
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳系统运行过程中自动提纯装置，其特征在于：所述的进气管(2)位于大容量储气罐中分线(4)的上方，所述出气管(3)位于大容量储气罐中分线(4)的下方。
3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳系统运行过程中自动提纯装置，其特征在于：所述的大容量储气罐(1)顶部形状为光滑过渡的曲面，提纯腔室(7)位于大容量储气罐(1)顶部光滑曲面的最高位置处。
4.一种如权利要求1所述装置的超临界二氧化碳系统运行过程中自动提纯方法，其特征在于：
以超临界二氧化碳系统运行时的大容量储气罐(1)温度、压力设计要求的杂质气体百分比浓度为自动提纯装置的提纯腔室杂气排放的判定值；在循环系统工作时，超临界二氧化碳气体通过进气管(2)进入大容量储气罐(1)，超临界二氧化碳系统中所含的杂质气体会在循环过程中在大容量储气罐(1)的顶部富集，此时储气罐(1)出口阀(5)打开，提纯腔室排气阀(6)关闭，大容量储气罐(1)与提纯腔室(7)相连通，由于相同状态时的杂质气体的密度小于二氧化碳密度，提纯腔室(7)内的杂质气体百分比浓度高于大容量储气罐(1)的杂质气体的百分比浓度，当位于提纯腔室(7)中部的杂质气体百分比浓度监测仪(9)监测到此位置处的杂质气体百分比浓度高于提纯腔室(7)杂气排放判定值，则将信号输送至控制系统，控制系统给出指令关闭储气罐出口阀(5)，打开提纯腔室排气阀(6)，提纯腔室(7)内的混合气体通过提纯腔室排气阀(6)排出，直至杂质气体百分比浓度监测仪(9)监测到提纯腔室中部位置处的杂质气体百分比浓度为提纯腔室杂气排放判定值的60％时，将信号输送至控制系统，由控制系统给出指令关闭提纯腔室排气阀(6)，打开储气罐出口阀，回到初始状态使循环系统中的杂质气体继续向提纯腔室内累积，反复进行上述操作，实现在超临界二氧化碳系统运行过程中逐步提纯，直至整个系统的二氧化碳百分比浓度达到系统设定的二氧化碳百分比浓度要求时，自动提纯腔室不再对外界排放杂质气体。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115554822A (zh) * | 2022-09-26 | 2023-01-03 | 东莞海瑞斯新材料科技有限公司 | 一种超临界二氧化碳造粒增压生产工艺 |
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2017
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