【壓縮機網(wǎng)】超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電技術(shù)是世界各國在爭相研究的國際前沿技術(shù)。該技術(shù)采用超臨界狀態(tài)的二氧化碳作為循環(huán)介質(zhì)，在相同條件下，比傳統的水蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)效率高出5%~10%，同時(shí)設備體積和重量大大減少。得益于這兩大突出優(yōu)勢，該技術(shù)在太陽(yáng)能光熱發(fā)電、中小型核電和艦船動(dòng)力領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。 

 

　　壓縮機和透平是超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)系統的核心部件，其實(shí)驗研究技術(shù)難度大、投入成本高，多年來(lái)國內外相關(guān)實(shí)驗研究鮮有報道。工程熱物理研究所新工質(zhì)發(fā)電團隊從2016年開(kāi)始開(kāi)展兆瓦級超臨界二氧化碳發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗研究，在中科院先導專(zhuān)項、衡水高新區院地合作項目支持下，于2018年9月建成我國首座兆瓦級超臨界二氧化碳壓縮機測試平臺，并投入運行。實(shí)驗臺建成后，先后完成了控制系統調試、系統聯(lián)調聯(lián)試，開(kāi)展了二氧化碳充裝和超臨界二氧化碳狀態(tài)調制、高速轉子空載和輕載測試等一系列實(shí)驗，驗證了實(shí)驗系統工藝流程的可行性和可靠性，獲得了一系列珍貴的實(shí)驗數據，改變了超臨界二氧化碳離心式壓縮機數值分析缺少可靠實(shí)驗數據的現狀。 

 

　　近日，團隊完成了國內首臺兆瓦級超臨界二氧化碳壓縮機樣機的測試。壓縮機首次實(shí)現全載測試運行，進(jìn)口總壓7.3~7.9MPa，進(jìn)口總溫305.4K，實(shí)驗進(jìn)口狀態(tài)為超臨界態(tài)，且在臨界點(diǎn)附近，壓縮機運行穩定；壓縮機出口總壓最高達到14.9MPa，總壓比約1.9，流量達到12~17 kg/s，等熵絕熱效率70~80%。實(shí)驗結果顯示，壓縮機等熵效率、工作邊界、間隙泄漏量等與理論設計基本相符，從而實(shí)現了第一次對超臨界二氧化碳壓縮機氣動(dòng)設計理論和方法的驗證。 

 

　　本次壓縮機實(shí)驗測試的成功是國內兆瓦級超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電技術(shù)研究的重要階段性成果。首先，國際上除了美國SANDIA實(shí)驗室的100kW級測試數據外，尚無(wú)公開(kāi)報道的大型等尺寸壓縮機測試數據，且本實(shí)驗測得的壓縮機效率具有明顯優(yōu)勢。測試過(guò)程中積累了大量原始實(shí)驗數據，對于國內外相關(guān)單位驗證數值模擬以及設計理論，進(jìn)而優(yōu)化設計具有重要意義；其次，近臨界點(diǎn)附近壓縮機運行的穩定性問(wèn)題一直以來(lái)是困擾本領(lǐng)域研究人員的關(guān)鍵科學(xué)難題，本次實(shí)驗測試結果對該問(wèn)題進(jìn)行了初步的解答；最后，作為國內首套兆瓦級超臨界二氧化碳壓縮機通用測試平臺，本次測試充分驗證了該測試平臺的穩定性與可靠性，具備了提供超臨界二氧化碳壓縮機實(shí)驗測試服務(wù)的能力，對本領(lǐng)域發(fā)展具有重要意義。 

 

　　“雄關(guān)漫道真如鐵”——科研的道路從來(lái)不是一帆風(fēng)順。新工質(zhì)發(fā)電團隊在三年多的研究歷程中，通過(guò)團隊成員共同努力，攻克一個(gè)又一個(gè)難關(guān)，才取得階段性成績(jì)。接下來(lái)的兆瓦級發(fā)電示范機組建設施工和調試運行也必將存在更多的困難，研究團隊將繼續發(fā)揚不畏艱險的精神，一往無(wú)前，向著(zhù)目標昂首挺進(jìn)。

 

 

　　圖1 兆瓦級壓縮機測試現場(chǎng)

 

　　圖2 壓縮機測試結果曲線(xiàn)圖