超临界CO2废热回收系统.pdf

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1、电力建设口伍正玉a田2016年12月超临界C02废热回收系统陶勋陶闻翰(中机国际工程设计研究院有限责任公司湖南长沙410007)摘要：本文重点介绍了超临界c02废热回收系统，首先分析了Ecilogen电力系统的基本工资原理及其应用的优势，然后详细的分析了EPSl00系统及其子系统的具体结构成分，仪器促进C02废热回收技术的进一步发展关键词：Echogen电力系统；EPSl00系统；子系统；废热回收中图分类号：’rKl”文献标识码：A文章编号：1673—0038(2016J51—0226-021E

2、cho即n电力系统1．1Echog朗电力系统简介Echo黔n电力系统为您提供开创性的超临界CO：热回收系统，该系统包含一系列余热发电的应用设备。这种创新的热回收技术仅靠当前排放到大气中的废热，就能增加7．5Mw的电力输出。Echogen在超临界二氧化碳(sC0：)热回收系统的开发领域处于行业领先地位。Echogen技术的主要优势在于开创性地把超临界c02作为工作流体使用。与其他技术相比，在保证同样的效率和资本投入下，scO，独特的热力学性质降低了热回收系统的复杂性、规模和运营成本。其他优势包括，

3、运行时完全无需供水，全程无需任何中间流体。Echo黔n系统也不需要旁通排气管或分流器。还有，由于该系统中不含蒸汽过程，因此现场也不需要安排锅炉操作员，从而实现了远程操作。1．2Echogen电力系统的循环过程Echo辨n技术基于成熟的朗肯循环和新颖的工作流体：超临界二氧化碳。scO：循环的简化示意图如图1所示：l圈≥■p43围1在转换的过程中，系统主要分为以下步骤：(1)以高于临界的压力注入液体二氧化碳。(2)超临界二氧化碳在换热器预热。(3)在余热换热器中添加回收的废热。(4)高能sc0，在涡

4、轮机中膨胀，驱动发电机。(5)sC0，在冷凝器中浓缩成液体，该过程可使用空气或水作为冷却介质。与有机兰金循环(0RC)使用的液体或热油不同，二氧化碳不易燃、良性、热稳定，因此Echogen系统仅需使用直接、单压、置于排气管内的废热换热器(WHx)，而无需中间工作流体。此外，由·226·于超临界CO：同时具备液体的密度和气体的可压缩性和粘度，因此我们的旋转设备设计更紧凑，易于安装，维护成本低廉。该循环在超临界阶段运行，其中不含任何夹点或蒸汽过程，且工作流体接近热源的温度，因此热交换过程更为简单、高

5、效。2EPSlOO子系统简介EPsl00是世界上第一个商业化的8C0：热回收系统。该系统提供了一个设计紧凑、无水的热回收方案，能够远程操作，启动更快，无须旁路排气道。EPsl00的设计输出功率约7．5MW，设计用途为回收燃气轮机排放的废热，但也可以用于其他各种热回收。在足够的热量供应和适当的环境条件下，EPsl00的输出功率最高可达到9Mw。3EPsl00系统简介3．1EchogenEPSloo热回收系统3．1．1EPSl00主要装置主要部件包括：scO：动力涡轮机、减速变速箱、四极同步发电机(

6、60Hz，13．8kV)、快速反应涡轮截止阀、干气密封调节系统、滑油控制台、同流换热器、C0：涡轮泵：：密封式涡轮驱动泵，使用加热的c0：驱动系统、cO：启动泵：启动阶段使用的多层级离心泵，在涡轮驱动泵实现自我维持之前负责整个系统的C0：循环、装置远程I，0控制及480v配电柜、结构底板、装置外壳，可衰减至85dBa、外壳通风系统、消防灭火系统、装置上设有自动控制阀，可控制流速、温度、压力等。阀门可控制排气管道与废热交换器之问的sC0：传送速度。3．1．2cO，模块管理装置作为～个闭循环过程，E

7、PSloo内的C0：必须在系统启动、关闭和瞬态条件下传输。这个装置的主要部件有：c0：制冷系统：制冷装置的位置临近输送泵，用于控制C0：储罐上安装的基础的压力、CO：输送泵：在发动机运行期间，C0：输送泵将C0：从储罐驱动到主装置中、远程l，O控制和480V配电柜。3．1．3CO，储存罐立式储罐中存储的液态C0，可达45000磅。3．1．4EPSloo控制系统带有人机界面和历史数据系统的EPSl00控制系统位于EPSloo配电柜电气室。控制系统的主要部件有：集中控制、冗余特性的可编程控制器(PL

8、C)通过远程I，0控制柜实现过程监控；为操作员提供了高度可靠的控制系统，可交付一流的的数据采集、诊断、控制和保护功能，用于监测、分析和管理EPsl00的热力发动机：执行所有数据采集、历史数据收集、控制功能、以及对零2016年12月建舴嗣曩瞄电力建设发动机、涡轮机和发电机的逻辑保护；艾伦一布拉德利家族的产品，在分布式I／O体系结构下运行，可利用各种产品线之间的集成。冗余设计实现最高水平的系统可靠性；既可以在“独立’，酉己置中运行，更可以通过广泛的协议和媒介与客户的DCS控制系统相集成。接口包括艾伦