CN111647897B - 一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂，包括以下重量份数的组分：有机碱化剂50.0～60.0份、缓蚀剂20.0～25.0份、表面活性剂5.0～10.0份、脱水剂3.0～5.0份、分散剂3.0～5.0份；本发明在实际使用时的操作步骤包括配制纯化剂、慢速进药、碱化反应的步骤。本发明的纯化剂有操作简单、纯化效率高、经济成本低、非停运投加等优点，不仅可大大增加循环系统超临界二氧化碳纯度、促进该二氧化碳工质在系统中的流畅性、降低其在循环系统中的流通阻力、还可以大大提升该循环发电系统热效率，达到节能降耗和有效提高超临界二氧化碳循环发电系统安全经济运行水平的目的。

Description

一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂

技术领域

本发明涉及技术领域，更具体涉及一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂。

背景技术

布雷顿循环作为一种典型的以气体为工质的热力学循环之一，是先后经过等熵压缩、等压吸热、等熵膨胀以及等压冷却四个过程实现能量的高效转化。和传统的蒸汽朗肯循环相比，布雷顿循环具有更高的循环效率，并且当工质处于超临界状态时，由于避免了工质相态的改变，减少了压缩功的消耗，它的循环效率能得到很大的提升。由于布雷顿循环热效率高，被广泛应用于火力发电领域。超临界二氧化碳布雷顿循环是以超临界二氧化碳作为循环工质，二氧化碳具有化学性质稳定、密度高、无毒性、低成本，并且具有压缩系数低、比热大、扩散系数高等物性特性，其临界压力为7.38MPa、临界温度为31℃，在实际应用中可通过加压等方式轻易达到。当二氧化碳处于超临界状态时，其性质介于液体和气体之间，兼具气体黏度低和流体密度高的特殊物理特性，使其具有流动性好、比体积小、可压缩性小、传热效率高等优点，所以超临界二氧化碳是应用最广泛的超临界流体。二氧化碳可被用作布雷顿动力循环的工质，当循环中工质状态达到临界点以上时，即构成所谓的超临界二氧化碳循环，可获得非常可观的热效率。以超临界二氧化碳为工质的布雷顿循环发电系统具有占地空间小、系统简化、发电效率高、经济性好等优点，并可以与各种热源组合成发电系统，在火力发电、核能发电、太阳能热发电、余热发电、地热发电、生物质发电等领域均具有良好的应用前景。

超临界二氧化碳循环发电系统中，由于超临界二氧化碳具有较稳定的化学性质，相比于高温高压的水蒸汽系统，对金属管道设备腐蚀侵蚀的速率较慢，但该发电系统中有金属材料性能相对较低、关键高温设备或部件易被腐蚀等弊端，使该循环发电系统腐蚀事故发生率很高。经研究，所产生的腐蚀问题不仅会产生大量的腐蚀沉积物，还会产生大量的水蒸气、硫化氢等杂质，大大降低了超临界二氧化碳纯度，继而大大降低了二氧化碳工质在系统中的流畅性，增加其在循环系统中(含汽轮机本体)流通阻力，降低了该循环发电系统热效率。可见，提高超临界二氧化碳循环发电系统的二氧化碳纯度，对提升该发电系统热效率具有重要的意义。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂，以解决循环发电系统金属材质性能低、腐蚀严重的问题，以降低系统中产生的水蒸气、硫化氢等杂质，增加循环系统超临界二氧化碳纯度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂，包括以下重量份数的组分：

有机碱化剂50.0～60.0份、缓蚀剂20.0～25.0份、表面活性剂5.0～10.0份，脱水剂3.0～5.0份、分散剂3.0～5.0份；

所述超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂的操作步骤包括配制纯化剂、慢速进药、碱化反应的步骤。

进一步的，所述有机碱化剂为甲酰胺、乙酰胺、碳酰胺中的至少一种。

进一步的，所述缓蚀剂包括炔醇类有机物10.0～15.0份、咪唑林10.0～15.0份。

进一步的，所述炔醇类有机物为丙炔醇、丁炔醇中的至少一种。

进一步的，所述表面活性剂为聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

进一步的，所述分散剂为聚甲基丙烯酸钠。

进一步的，所述的一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂，包括以下重量份数的组分：

有机碱化剂50.0～55.0份、缓蚀剂23.0～25.0份、表面活性剂6.0～10.0份，脱水剂4.0～5.0份、分散剂4.0～5.0份。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明的超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂能抑制超临界二氧化碳循环发电系统运行过程中腐蚀的发生，进一步降低整个热力循环系统腐蚀沉积物、水蒸气、硫化氢等杂质含量，可显著提升该超临界二氧化碳纯度，继而提升发电效率。该纯化剂具有操作简单、纯化效率高、经济成本低、非停运投加等优点，不仅可大大增加循环系统超临界二氧化碳纯度、促进该二氧化碳工质在系统中的流畅性、降低其在循环系统中的流通阻力、还可以大大提升该循环发电系统热效率，达到节能降耗和有效提高超临界二氧化碳循环发电系统安全经济运行水平的目的。

具体实施方式

一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂，按照重量份数计数，包括有机碱化剂50.0～60.0份、缓蚀剂20.0～30.0份、表面活性剂5.0～10.0份、脱水剂3.0～5.0份、分散剂3.0～5.0份。

其中：有机碱化剂为甲酰胺、乙酰胺、碳酰胺中的至少一种；缓蚀剂包括炔醇类有机物10.0～15.0份、咪唑林10.0～15.0份，炔醇类有机物为丙炔醇、丁炔醇中的至少一种；表面活性剂为聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；脱水剂为二甲苯、三甲苯中的至少一种；分散剂为聚甲基丙烯酸钠。

本发明应用于超临界二氧化碳循环发电系统中时，主要操作步骤包括配制纯化剂、慢速进药、碱化反应的步骤，具体操作方式如下：

S1、配制纯化剂：根据整个超临界二氧化碳循环发电系统的容积进行计算，使配置后的纯化剂在循环发电系统中的浓度达1.0-1.5％，得出需要纯化剂的质量。然后将称好重量的纯化剂溶解在一个装有10L去离子水的水桶中，并搅拌30分钟，使纯化剂在水桶中充分溶解。

S2、慢速进药：将配置好的纯化剂通过泵送的方式缓慢加入二氧化碳排放口或置换口，加入后，随着纯化剂在循环发电系统中不断循环，监控系统中二氧化碳纯度，控制纯度在98.5-99.0的范围内。

S3、碱化反应：自泵送输入纯化剂后，纯化剂在该二氧化碳循环发电系统的循环过程中，纯化剂通过与金属基体及腐蚀所产生的水蒸气、硫化氢、熔盐及酸碱离子发生反应，从而对该杂质进行了有效的去除。

下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

实施例1：

一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂，包括以下重量份数的组分：甲酰胺50份、丙炔醇10份、咪唑林10份、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸5份、二甲苯2份、三甲苯1份、聚甲基丙烯酸钠5份。

本发明的超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂的具体使用方式主要包括配制纯化剂、慢速进药、碱化反应的步骤，具体操作方式如下所示：

S1、配制纯化剂：根据整个超临界二氧化碳循环发电系统的容积进行计算，使配置后的纯化剂在循环发电系统中的浓度为1.0％，得出需要纯化剂的质量。然后将称好重量的纯化剂溶解在一个装有10L去离子水的水桶中，并搅拌30分钟，使纯化剂在水桶中充分溶解。

S2、慢速进药：将配置好的纯化剂通过泵送的方式缓慢加入二氧化碳排放口或置换口，加入后，随着纯化剂在循环发电系统中不断循环，监控系统中二氧化碳纯度，控制纯度为98.5。

S3、碱化反应：自泵送输入纯化剂后，纯化剂在该二氧化碳循环发电系统的循环过程中，纯化剂通过与金属基体及腐蚀所产生的水蒸气、硫化氢、熔盐及酸碱离子发生反应，从而对该杂质进行了有效的去除。

实施例2：

一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂，包括以下重量份数的组分：乙酰胺55份、丙炔醇6份、丁炔醇7份、咪唑林12份、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸甲酯10份、二甲苯3份、三甲苯2份、聚甲基丙烯酸钠4份。

本发明的超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂的具体使用方式主要包括配制纯化剂、慢速进药、碱化反应的步骤，具体操作方式如下所示：

S1、配制纯化剂：根据整个超临界二氧化碳循环发电系统的容积进行计算，使配置后的纯化剂在循环发电系统中的浓度为1.5％，得出需要纯化剂的质量。然后将称好重量的纯化剂溶解在一个装有10L去离子水的水桶中，并搅拌30分钟，使纯化剂在水桶中充分溶解。

S2、慢速进药：将配置好的纯化剂通过泵送的方式缓慢加入二氧化碳排放口或置换口，加入后，随着纯化剂在循环发电系统中不断循环，监控系统中二氧化碳纯度，控制纯度为99.0。

S3、碱化反应：自泵送输入纯化剂后，纯化剂在该二氧化碳循环发电系统的循环过程中，纯化剂通过与金属基体及腐蚀所产生的水蒸气、硫化氢、熔盐及酸碱离子发生反应，从而对该杂质进行了有效的去除。

实施例3：

一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂，包括以下重量份数的组分：碳酰胺60份、丙炔醇15份、咪唑林15份、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸2份、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸甲酯3份、三甲苯4份、聚甲基丙烯酸钠4份。

本发明的超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂的具体使用方式主要包括配制纯化剂、慢速进药、碱化反应的步骤，具体操作方式如下所示：

S1、配制纯化剂：根据整个超临界二氧化碳循环发电系统的容积进行计算，使配置后的纯化剂在循环发电系统中的浓度达1.1％，得出需要纯化剂的质量。然后将称好重量的纯化剂溶解在一个装有10L去离子水的水桶中，并搅拌30分钟，使纯化剂在水桶中充分溶解。

S2、慢速进药：将配置好的纯化剂通过泵送的方式缓慢加入二氧化碳排放口或置换口，加入后，随着纯化剂在循环发电系统中不断循环，监控系统中二氧化碳纯度，控制纯度为98.5。

S3、碱化反应：自泵送输入纯化剂后，纯化剂在该二氧化碳循环发电系统的循环过程中，纯化剂通过与金属基体及腐蚀所产生的水蒸气、硫化氢、熔盐及酸碱离子发生反应，从而对该杂质进行了有效的去除。

实施例4：

一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂，包括以下重量份数的组分：甲酰胺30份、乙酰胺25份、丙炔醇8份、丁炔醇3份、咪唑林13份、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸9份、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸甲酯1份、二甲苯1份、三甲苯1份、聚甲基丙烯酸钠3份。

本发明的超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂的具体使用方式主要包括配制纯化剂、慢速进药、碱化反应的步骤，具体操作方式如下所示：

S1、配制纯化剂：根据整个超临界二氧化碳循环发电系统的容积进行计算，使配置后的纯化剂在循环发电系统中的浓度达1.3％，得出需要纯化剂的质量。然后将称好重量的纯化剂溶解在一个装有10L去离子水的水桶中，并搅拌30分钟，使纯化剂在水桶中充分溶解。

S2、慢速进药：将配置好的纯化剂通过泵送的方式缓慢加入二氧化碳排放口或置换口，加入后，随着纯化剂在循环发电系统中不断循环，监控系统中二氧化碳纯度，控制纯度在99.0。

S3、碱化反应：自泵送输入纯化剂后，纯化剂在该二氧化碳循环发电系统的循环过程中，纯化剂通过与金属基体及腐蚀所产生的水蒸气、硫化氢、熔盐及酸碱离子发生反应，从而对该杂质进行了有效的去除。

实施例5：

一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂，包括以下重量份数的组分：乙酰胺20份、碳酰胺40份、丙炔醇2份、丁炔醇13份、咪唑林14份、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸6份、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸甲酯4份、二甲苯2份、三甲苯2份、聚甲基丙烯酸钠5份。

本发明的超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂的具体使用方式主要包括配制纯化剂、慢速进药、碱化反应的步骤，具体操作方式如下所示：

S1、配制纯化剂：根据整个超临界二氧化碳循环发电系统的容积进行计算，使配置后的纯化剂在循环发电系统中的浓度达1.2％，得出需要纯化剂的质量。然后将称好重量的纯化剂溶解在一个装有10L去离子水的水桶中，并搅拌30分钟，使纯化剂在水桶中充分溶解。

S2、慢速进药：将配置好的纯化剂通过泵送的方式缓慢加入二氧化碳排放口或置换口，加入后，随着纯化剂在循环发电系统中不断循环，监控系统中二氧化碳纯度，控制纯度在98.5。

S3、碱化反应：自泵送输入纯化剂后，纯化剂在该二氧化碳循环发电系统的循环过程中，纯化剂通过与金属基体及腐蚀所产生的水蒸气、硫化氢、熔盐及酸碱离子发生反应，从而对该杂质进行了有效的去除。

将实施例1-5中制备的纯化剂分别用于超临界二氧化碳循环发电系统中，发现二氧化碳纯度降低的问题得到改善，整个热力循环系统的腐蚀沉积物含量减少，增加了二氧化碳工质在系统中的流通性。

Claims (3)

1.一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂，其特征在于，包括以下重量份数的组分：

有机碱化剂50.0～60.0份、缓蚀剂20.0～25.0份、表面活性剂5.0～10.0份，脱水剂3.0～5.0份、分散剂3.0～5.0份；

所述有机碱化剂为甲酰胺、乙酰胺、碳酰胺中的至少一种；

所述缓蚀剂包括炔醇类有机物10.0～15.0份、咪唑林10.0～15.0份；

所述表面活性剂为聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；

所述脱水剂为二甲苯、三甲苯中的至少一种；

所述分散剂为聚甲基丙烯酸钠；

所述超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂的操作步骤包括配制纯化剂、慢速进药、碱化反应的步骤。

2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂，其特征在于：所述炔醇类有机物为丙炔醇、丁炔醇中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳循环发电系统纯化剂，其特征在于，包括以下重量份数的组分：

有机碱化剂50.0～55.0份、缓蚀剂23.0～25.0份、表面活性剂6.0～10.0份，脱水剂4.0～5.0份、分散剂4.0～5.0份。