CN112808714B - 一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫系统及方法 - Google Patents

一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫系统及方法，包括在超临界二氧化碳布雷顿循环的管路中设置的CO2储罐，所述CO2储罐中充装一定压力的CO2工质，所述CO2储罐中的CO2工质对低温管路进行吹扫，与CO2储罐不直接相连的管路，利用系统中的压缩机建立起工质循环，通过过滤器和集粒器将管路中的杂质过滤。本发明避免了采用常规火电厂的化学清洗和蒸汽吹管方法给超临界二氧化碳布雷顿循环系统带来的负面问题，使超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统的吹扫过程更简便，更经济。

Description

一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫系统及 方法
技术领域
本发明涉及热力发电技术领域，特别涉及一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫系统及方法。
背景技术
超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术在现有的材料水平下能够实现更高的热效率，且具有系统简单紧凑、投资省、运行灵活等诸多优点，是国内外能源企业和科研院所的研究热点。超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统主要组成设备有压缩机、透平、回热器和预冷器等，设备之间通过管道连接，实现工质的传输。这些管路在安装的施工过程中几乎不可避免的会在管路中留有焊渣等杂物。在常规的蒸汽发电系统中，系统中管路有成熟的化学清洗规程和吹管导则，但是对于超临界二氧化碳布雷顿循环来说，如果也采用蒸汽发电系统中的方法来清洗或吹扫管路，一方面需要增加水泵、水处理系统，还要有蒸汽来源，增大了系统的管路成本和复杂程度，另一方面可能无法将清洗后管路中残存的水完全排出，给后续安全稳定运行带来不确定性。
发明内容
为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫系统及方法，该系统避免了采用常规火电厂的化学清洗和蒸汽吹管方法给超临界二氧化碳布雷顿循环系统带来的负面问题，使超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统的吹扫过程更简便，更经济。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫系统，包括在超临界二氧化碳布雷顿循环的管路中设置的CO2储罐，所述CO2储罐中充装一定压力的CO2工质，所述CO2储罐中的CO2工质对低温管路进行吹扫，与CO2储罐不直接相连的管路，利用系统中的压缩机建立起工质循环，通过过滤器11和集粒器49将管路中的杂质过滤。
所述超临界二氧化碳布雷顿循环的管路中压缩机入口的过滤器11用临时管31替代，将压缩机12用压缩机段临时管32替代，在I位置断开压缩机出口管与低温回热器的连接，在II位置断开压缩机防喘管路与低温回热器至预冷器连接管42的连接，在III位置断开压缩机出口至高压储罐的联络管，在IV位置断开43管路，在V位置断开干气密封管路27与压缩机干气密封系统的连接，在VI位置断开干气密封管路27与再压缩机干气密封系统的连接，在VII位置断开干气密封管路27与透平干气密封或冷却气系统的连接，在VIII位置断开透平21进口管路，在IX位置断开透平21出口管路。
所述的断口I-IX，需接临时管引至室外安全处，并在排气口设置安全警示装置。
所述吹扫工质采用N2、压缩空气或其他气体。
一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫方法，包括以下步骤；
(a)系统中所有管道在安装之前需经过酸洗或喷砂处理，将处理后的管道按设计要求连接；
(b)通过稳压罐进口工质进口1向稳压罐3中充装吹扫气体至一定压力，然后关闭稳压罐进口关断阀a2、稳压罐出口关断阀a4、稳压罐出口关断阀b5、稳压罐进口关断阀b7，打开稳压罐排污阀6，对稳压罐3及其稳压罐排污管46进行吹扫，吹扫完成后，关闭稳压罐排污阀6；
(c)通过稳压罐至高压罐联络管47向高压罐8中充装吹扫气体至一定压力，关闭高压罐进口关断阀10和干气密封管路关断阀26，打开稳压罐出口关断阀a4和高压罐排污阀9，对高压罐8、稳压罐至高压罐联络管47和管路高压罐排污管48进行吹扫，吹扫完成后关闭稳压罐出口关断阀a4和高压罐排污阀9；
(d)将压缩机进出口管路33上的过滤器11和压缩机12分别用过滤器段临时管31和压缩机段临时管32替代，向稳压罐3中充装扫气体至一定压力，打开压缩机出口关断阀13，关闭高压罐进口关断阀10和防喘阀14，然后打开稳压罐出口关断阀b5吹扫压缩机进出口管33，吹扫气体主要从断口I处喷出；向稳压罐3中充装扫气体至一定压力，打开防喘阀14，关闭高压罐进口关断阀10和压缩机出口关断阀13，然后打开稳压罐出口关断阀b5吹扫压缩机进出口管道33，吹扫气体从断口II处喷出；向稳压罐3中充装扫气体至一定压力，打开高压罐进口关断阀10，关闭压缩机出口关断阀13和防喘阀14，然后打开稳压罐出口关断阀b5吹扫压缩机进出口管道33，吹扫气体从断口III处喷出，向稳压罐3中充装扫气体至一定压力，打开高压罐进口关断阀10、压缩机出口关断阀13和防喘阀14，然后打开稳压罐出口关断阀b5吹扫压缩机进出口管道33，吹扫气体同时从断口I、II和III处喷出；
(e)向稳压罐3中充装扫气体至一定压力，保持与稳压罐3相连的管路上所有阀门处于关闭状态，然后打开稳压罐进口关断阀b7吹扫预冷器至稳压罐连接管43，吹扫气体从断口IV处喷出；
(f)通过稳压罐3向高压罐8充装气体至一定压力，打开压缩机前干气密封气体关断阀28，关闭再压缩机前干气密封气体关断阀29和透平前干气密封气体关断阀30，然后打开干气密封管路关断阀26对压缩机干气密封管路进行吹扫，排气从断口V处排出；打开再压缩机前干气密封气体关断阀29，关闭压缩机前干气密封气体关断阀28和透平前干气密封气体关断阀30，然后打开干气密封管路关断阀26对再压缩机干气密封管路进行吹扫，排气从断口VI处排出；打开透平前干气密封气体关断阀30，关闭再压缩机前干气密封气体关断阀29和压缩机前干气密封气体关断阀28，然后打开干气密封管路关断阀26对透平干气密封或冷却气体管路进行吹扫，排气从断开VII处排出；
(g)与稳压罐3或高压罐8不直接相连的管路：低温回热器至高温回热器高压侧连接管34、高温回热器至加热器连接管35、加热器出口管36、透平旁路管37、高温回热器低压侧进口管38、透平进口管39、透平出口管40、高温回热器至低温回热器低压侧连接管41、低温回热器至预冷器连接管42、再压缩机入口管44和再压缩机出口管45，先按设计把管路连接成形，但不与上下游的设备连接，然后对这些管路进行喷砂处理，然后用高压CO2或压缩空气把管路中的焊渣等杂质吹出，最后将清理干净的管路与上下游的设备连接起来；
(h)恢复压缩机进出口管33、预冷器至稳压罐连接管43、干气密封管路27，用过滤器11替换掉过滤器段临时管31，压缩机替换临时管32，干气密封管路27恢复与压缩机12、再压缩机16和透平21的干气密封系统的连接；
(i)在断口VIII位置的上游管路增加堵板，在断口IX的下游增加堵板，使工质流经透平旁路管37，在透平旁路管37上增加集粒器49，往系统中充装适量CO2工质，启动压缩机，在系统中建立工质循环，通过集粒器49和过滤器11将系统中的杂质过滤下来。
所述循环水管路25的清洗方法采用常规火电技术的清洗方法。
本发明的有益效果：
本发明利用超临界二氧化碳布雷顿循环自身的工质充装系统、储罐和压缩机，首先利用储罐中具有一定压力的CO2对低温部分管路进行初步吹扫，然后在利用压缩机提供的压头对系统管路进行吹扫，清除管路中残存的焊渣等杂质，而无需额外增加水泵和水处理系统，也不需要附近有蒸汽供应源，更不会带来管道中残留水的问题，从而使超临界二氧化碳布雷顿循环的管路吹扫变得简单、快捷和高效。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明吹扫结构示意图。
其中，1为工质进口、2为稳压罐进口关断阀a、3为稳压罐、4为稳压罐出口关断阀a、5为稳压罐出口关断阀b、6为稳压罐排污阀、7为稳压罐进口关断阀b、8为高压罐、9为高压罐排污阀、10为高压罐进口关断阀、11为过滤器、12为压缩机、13为压缩机出口关断阀、14为防喘阀、15为低温回热器、16为再压缩机、17为高温回热器、18为加热器、19为透平进口关断阀、20为透平进口调节阀、21为透平、22为透平出口关断阀、23为透平旁路调节阀、24为预冷器、25为循环冷却水管路、26为干气密封管路关断阀、27为干气密封管路、28为压缩机前干气密封气体关断阀、29为再压缩机前干气密封气体关断阀、30为透平前干气密封气体关断阀、31为过滤器段临时管、32为压缩机段临时管、33为压缩机进出口管、34为低温回热器至高温回热器高压侧连接管、35为高温回热器至加热器连接管、36为加热器出口管、37为透平旁路管、38为高温回热器低压侧进口管、39为透平进口管、40为透平出口管、41为高温回热器至低温回热器低压侧连接管、42为低温回热器至预冷器连接管、43为预冷器至稳压罐连接管、44为再压缩机入口管、45为再压缩机出口管、46为稳压罐排污管、47为稳压罐至高压罐联络管、48为高压罐排污管、49为集粒器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1图2所示：一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫系统，包括在超临界二氧化碳布雷顿循环的管路中设置的CO2储罐，所述CO2储罐中充装一定压力的CO2工质，所述CO2储罐中的CO2工质对低温管路进行吹扫，与CO2储罐不直接相连的管路，利用系统中的压缩机建立起工质循环，通过过滤器11和集粒器49将管路中的杂质过滤下来。
所述超临界二氧化碳布雷顿循环的管路中压缩机入口的过滤器11用临时管31替代，将压缩机12用压缩机段临时管32替代，在I位置断开压缩机出口管与低温回热器的连接，在II位置断开压缩机防喘管路与低温回热器至预冷器连接管42的连接，在III位置断开压缩机出口至高压储罐的联络管，在IV位置断开43管路，在V位置断开干气密封管路27与压缩机干气密封系统的连接，在VI位置断开干气密封管路27与再压缩机干气密封系统的连接，在VII位置断开干气密封管路27与透平干气密封或冷却气系统的连接，在VIII位置断开透平21进口管路，在IX位置断开透平21出口管路。
所述的断口I-IX，需接临时管引至室外安全处，并在排气口设置安全警示装置。
所述吹扫工质采用N2、压缩空气或其他气体。
一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫方法，包括以下步骤；
(a)系统中所有管道在安装之前需经过酸洗或喷砂处理，将处理后的管道按设计要求连接；
(b)通过稳压罐进口工质进口1向稳压罐3中充装吹扫气体至一定压力，然后关闭稳压罐进口关断阀a2、稳压罐出口关断阀a4、稳压罐出口关断阀b5、稳压罐进口关断阀b7，打开稳压罐排污阀6，对稳压罐3及其稳压罐排污管46进行吹扫，吹扫完成后，关闭稳压罐排污阀6；
(c)通过稳压罐至高压罐联络管47向高压罐8中充装吹扫气体至一定压力，关闭高压罐进口关断阀10和干气密封管路关断阀26，打开稳压罐出口关断阀a4和高压罐排污阀9，对高压罐8、稳压罐至高压罐联络管47和管路高压罐排污管48进行吹扫，吹扫完成后关闭稳压罐出口关断阀a4和高压罐排污阀9；
(d)将压缩机进出口管路33上的过滤器11和压缩机12分别用过滤器段临时管31和压缩机段临时管32替代，向稳压罐3中充装扫气体至一定压力，打开压缩机出口关断阀13，关闭高压罐进口关断阀10和防喘阀14，然后打开稳压罐出口关断阀b5吹扫压缩机进出口管33，吹扫气体主要从断口I处喷出；向稳压罐3中充装扫气体至一定压力，打开防喘阀14，关闭高压罐进口关断阀10和压缩机出口关断阀13，然后打开稳压罐出口关断阀b5吹扫压缩机进出口管道33，吹扫气体从断口II处喷出；向稳压罐3中充装扫气体至一定压力，打开高压罐进口关断阀10，关闭压缩机出口关断阀13和防喘阀14，然后打开稳压罐出口关断阀b5吹扫压缩机进出口管道33，吹扫气体从断口III处喷出，向稳压罐3中充装扫气体至一定压力，打开高压罐进口关断阀10、压缩机出口关断阀13和防喘阀14，然后打开稳压罐出口关断阀b5吹扫压缩机进出口管道33，吹扫气体同时从断口I、II和III处喷出；
(e)向稳压罐3中充装扫气体至一定压力，保持与稳压罐3相连的管路上所有阀门处于关闭状态，然后打开稳压罐进口关断阀b7吹扫预冷器至稳压罐连接管43，吹扫气体从断口IV处喷出；
(f)通过稳压罐3向高压罐8充装气体至一定压力，打开压缩机前干气密封气体关断阀28，关闭再压缩机前干气密封气体关断阀29和透平前干气密封气体关断阀30，然后打开干气密封管路关断阀26对压缩机干气密封管路进行吹扫，排气从断口V处排出；打开再压缩机前干气密封气体关断阀29，关闭压缩机前干气密封气体关断阀28和透平前干气密封气体关断阀30，然后打开干气密封管路关断阀26对再压缩机干气密封管路进行吹扫，排气从断口VI处排出；打开透平前干气密封气体关断阀30，关闭再压缩机前干气密封气体关断阀29和压缩机前干气密封气体关断阀28，然后打开干气密封管路关断阀26对透平干气密封或冷却气体管路进行吹扫，排气从断开VII处排出；
(g)与稳压罐3或高压罐8不直接相连的管路：低温回热器至高温回热器高压侧连接管34、高温回热器至加热器连接管35、加热器出口管36、透平旁路管37、高温回热器低压侧进口管38、透平进口管39、透平出口管40、高温回热器至低温回热器低压侧连接管41、低温回热器至预冷器连接管42、再压缩机入口管44和再压缩机出口管45，先按设计把管路连接成形，但不与上下游的设备连接，然后对这些管路进行喷砂处理，然后用高压CO2或压缩空气把管路中的焊渣等杂质吹出，最后将清理干净的管路与上下游的设备连接起来；
(h)恢复压缩机进出口管33、预冷器至稳压罐连接管43、干气密封管路27，用过滤器11替换掉过滤器段临时管31，压缩机替换临时管32，干气密封管路27恢复与压缩机12、再压缩机16和透平21的干气密封系统的连接；
(i)在断口VIII位置的上游管路增加堵板，在断口IX的下游增加堵板，使工质流经透平旁路管37，在透平旁路管37上增加集粒器49，往系统中充装适量CO2工质，启动压缩机，在系统中建立工质循环，通过集粒器49和过滤器11将系统中的杂质过滤下来。
所述循环水管路25的清洗方法采用常规火电技术的清洗方法。
所述的工作流程，还可在透平旁路上增加过滤器，也可以在系统其它合适的位置增加过滤器。对于管路上的过滤器，可增加一并联的压滤器支路，可实现不停机的过滤器更换或清理。

Claims (5)

1.一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫方法，其特征在于，包括以下步骤；
（a）系统中所有管道在安装之前需经过酸洗或喷砂处理，将处理后的管道按设计要求连接；
（b）通过稳压罐进口工质进口（1）向稳压罐（3）中充装吹扫气体至一定压力，然后关闭稳压罐进口关断阀a（2）、稳压罐出口关断阀a（4）、稳压罐出口关断阀b（5）、稳压罐进口关断阀b（7），打开稳压罐排污阀（6），对稳压罐（3）及其稳压罐排污管（46）进行吹扫，吹扫完成后，关闭稳压罐排污阀（6）；
（c）通过稳压罐至高压罐联络管（47）向高压罐（8）中充装吹扫气体至一定压力，关闭高压罐进口关断阀（10）和干气密封管路关断阀（26），打开稳压罐出口关断阀a（4）和高压罐排污阀（9），对高压罐（8）、稳压罐至高压罐联络管（47）和管路高压罐排污管（48）进行吹扫，吹扫完成后关闭稳压罐出口关断阀a（4）和高压罐排污阀（9）；
（d）将压缩机进出口管道（33）上的过滤器（11）和压缩机（12）分别用过滤器段临时管（31）和压缩机段临时管（32）替代，向稳压罐（3）中充装扫气体至一定压力，打开压缩机出口关断阀（13），关闭高压罐进口关断阀（10）和防喘阀（14），然后打开稳压罐出口关断阀b（5）吹扫压缩机进出口管道（33），吹扫气体主要从断口I处喷出；向稳压罐（3）中充装扫气体至一定压力，打开防喘阀（14），关闭高压罐进口关断阀（10）和压缩机出口关断阀（13），然后打开稳压罐出口关断阀b（5）吹扫压缩机进出口管道（33），吹扫气体从断口II处喷出；向稳压罐（3）中充装扫气体至一定压力，打开高压罐进口关断阀（10），关闭压缩机出口关断阀（13）和防喘阀（14），然后打开稳压罐出口关断阀b（5）吹扫压缩机进出口管道（33），吹扫气体从断口III处喷出，向稳压罐（3）中充装扫气体至一定压力，打开高压罐进口关断阀（10）、压缩机出口关断阀（13）和防喘阀（14），然后打开稳压罐出口关断阀b（5）吹扫压缩机进出口管道（33），吹扫气体同时从断口I、II和III处喷出；
（e）向稳压罐（3）中充装扫气体至一定压力，保持与稳压罐（3）相连的管路上所有阀门处于关闭状态，然后打开稳压罐进口关断阀b7吹扫预冷器至稳压罐连接管（43），吹扫气体从断口IV处喷出；
（f）通过稳压罐（3）向高压罐（8）充装气体至一定压力，打开压缩机前干气密封气体关断阀（28），关闭再压缩机前干气密封气体关断阀（29）和透平前干气密封气体关断阀（30），然后打开干气密封管路关断阀（26）对压缩机干气密封管路进行吹扫，排气从断口V处排出；打开再压缩机前干气密封气体关断阀（29），关闭压缩机前干气密封气体关断阀（28）和透平前干气密封气体关断阀（30），然后打开干气密封管路关断阀（26）对再压缩机干气密封管路进行吹扫，排气从断口VI处排出；打开透平前干气密封气体关断阀（30），关闭再压缩机前干气密封气体关断阀（29）和压缩机前干气密封气体关断阀（28），然后打开干气密封管路关断阀（26）对透平干气密封或冷却气体管路进行吹扫，排气从断开VII处排出；
（g）与稳压罐（3）或高压罐（8）不直接相连的管路：低温回热器至高温回热器高压侧连接管（34）、高温回热器至加热器连接管（35）、加热器出口管（36）、透平旁路管（37）、高温回热器低压侧进口管（38）、透平进口管（39）、透平出口管（40）、高温回热器至低温回热器低压侧连接管（41）、低温回热器至预冷器连接管（42）、再压缩机入口管（44）和再压缩机出口管（45），先按设计把管路连接成形，但不与上下游的设备连接，然后对这些管路进行喷砂处理，然后用高压CO2或压缩空气把管路中的焊渣等杂质吹出，最后将清理干净的管路与上下游的设备连接起来；
（h）恢复压缩机进出口管道（33）、预冷器至稳压罐连接管（43）、干气密封管路（27），用过滤器（11）替换掉过滤器段临时管（31），压缩机替换临时管（32），干气密封管路（27）恢复与压缩机（12）、再压缩机（16）和透平（21）的干气密封系统的连接；
（i）在断口VIII位置的上游管路增加堵板，在断口IX的下游增加堵板，使工质流经透平旁路管（37），在透平旁路管（37）上增加集粒器（49），往系统中充装适量CO2工质，启动压缩机，在系统中建立工质循环，通过集粒器（49）和过滤器（11）将系统中的杂质过滤下来；
该方法通过以下系统实现，系统包括在超临界二氧化碳布雷顿循环的管路中设置的CO2储罐，所述CO2储罐中充装一定压力的CO2工质，所述CO2储罐中的CO2工质对低温管路进行吹扫，与CO2储罐不直接相连的管路，利用系统中的压缩机建立起工质循环，通过过滤器（11）和集粒器（49）将管路中的杂质过滤。
2.根据权利要求1所述的一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫方法，其特征在于，所述超临界二氧化碳布雷顿循环的管路中压缩机入口的过滤器（11）用过滤器段临时管（31）替代，将压缩机（12）用压缩机段临时管（32）替代，在I位置断开压缩机出口管与低温回热器的连接，在II位置断开压缩机防喘管路与低温回热器至预冷器连接管（42）的连接，在III位置断开压缩机出口至高压储罐的联络管，在IV位置断开管路，在V位置断开干气密封管路（27）与压缩机干气密封系统的连接，在VI位置断开干气密封管路（27）与再压缩机干气密封系统的连接，在VII位置断开干气密封管路（27）与透平干气密封或冷却气系统的连接，在VIII位置断开透平（21）进口管路，在IX位置断开透平（21）出口管路。
3.根据权利要求1所述的一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫方法，其特征在于，断口I-IX，需接临时管引至室外安全处，并在排气口设置安全警示装置。
4.根据权利要求1所述的一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫方法，其特征在于，所述吹扫工质采用N2、压缩空气或其他气体。
5.根据权利要求1所述的一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的管路预吹扫方法，其特征在于，循环冷却水管路（25）的清洗方法采用常规火电技术的清洗方法。
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