[發明專利]一種低溫工質超臨界氣輪機或膨脹機及使用方法

在審

• 申請號: 201910255576.5
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN111749741A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 翁志遠
• 申請（專利權）人: 北京宏遠佰思德科技有限公司
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01D15/10;F01D25/20;F01D25/14;F01D25/16;F01D25/10;F01K17/02;F01K11/02;F01K11/00;F01C13/00;F01C21/04;F01C21/02;F01C21/06
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1.一種低溫工質超臨界氣輪機及使用方法，其特征在于，所述低溫工質超臨界氣輪機分為設備輸入端、設備本體、和設備輸出端；所述設備輸入端所輸入的高壓氣體工質，為標準大氣壓下，沸點溫度低于零攝氏度的低溫液體介子，高壓氣體包括但不僅限于高壓二氧化碳氣、氨氣、甲烷氣、氮氣、高壓空氣、氫氣、氦氣；

所述低溫工質超臨界氣輪機輸入端所輸入的高壓氣體，溫度必須明顯高于所述低溫工質的臨界溫度；所述低溫工質超臨界氣輪機輸出端排出的乏汽，溫度必須達到或略微高于所述低溫工質臨界溫度；

所述低溫工質超臨界氣輪機排氣管道連接乏汽回熱器，令低溫液體泵輸出的極其低溫液體，冷凝所述低溫工質超臨界氣輪機排氣管道排出的，溫度達到低溫工質臨界溫度的高溫乏汽；

所述低溫工質超臨界氣輪機是利用其輸入端所輸入的高溫高壓氣體工質溫度能量，與所述低溫工質超臨界氣輪機或膨脹機輸出端所排出的，溫度達到所述低溫工質臨界溫度的乏汽之間的焓差做功；所述低溫工質超臨界氣輪機或膨脹機的工況區，始終都在所述低溫工質的臨界溫度以上；

所述低溫工質超臨界氣輪機或膨脹機屬一種高壓氣體透平機械，包括但不僅限于氣輪機、氣動機、氣體透平膨脹機、氣體螺桿膨脹機；

所述低溫工質超臨界氣輪機或膨脹機選用耐低溫材料，包括并不局限于奧氏體低溫鋼、鐵素體低溫鋼。

2.根據權利要求1所述的低溫工質超臨界氣輪機或膨脹機，其特征在于，還包括一種采用氣輪機或膨脹機缸體高度密閉結構的軸封系統，所述低溫工質超臨界氣輪機或膨脹機由靜止部分和轉動部分構成；所述氣輪機或膨脹機缸體軸封系統包括輸入端軸封系統和輸出端軸封系統；所述低溫工質超臨界氣輪機或膨脹機的輸入端軸封系統，包括輸入端缸體、輸入端軸承和軸承座、輸入端轉軸、主蒸汽管道；所述輸入端軸承和軸承座，包括有支撐軸承和推力軸承；

在所述輸入端軸承和軸承座的外面，還設置有絕熱殼體；所述絕熱殼體分上絕熱殼體和下絕熱殼體；所述下絕熱殼體設在輸入端軸承和軸承座位置的下汽缸內，并與所述氣輪機或膨脹機下汽缸緊密結合；所述輸入端軸承和軸承座，安裝在所述氣輪機或膨脹機下汽缸內的所述下絕熱殼體中；

所述下絕熱殼體與所述上絕熱殼體設有法蘭，通過所述法蘭和螺栓緊固，所述下絕熱殼體與所述上絕熱殼體的內腔，形成一個密閉的絕熱空間；所述輸入端轉軸、所述輸入端軸承和軸承座以及潤滑油，被密閉在所述絕熱殼體構成的絕熱空間內部；

在所述絕熱殼體包裹所述輸入端轉軸的接觸位置，還設置有絕熱殼體密封，所述絕熱殼體密封阻止絕熱殼體內的軸承潤滑油，從絕熱殼體密封處對外泄漏。

3.根據權利要求2所述的低溫工質超臨界氣輪機或膨脹機，其特征在于，所述絕熱殼體的上絕熱殼體與下絕熱殼體通過所述法蘭和螺栓緊固，內部形成一密閉絕熱空間，并在所述上絕熱殼體頂部設有潤滑油注入孔，令所述軸承和軸承座的絕熱空間內部注入潤滑油；

所述絕熱殼體還包括有與所述絕熱殼體相連的潤滑油輸出管道、潤滑油過濾器、潤滑油冷卻器和潤滑油泵；所述潤滑油泵輸出的恒溫潤滑油，經潤滑油輸入管道輸送至所述絕熱殼體內的軸承和軸承座；

所述潤滑油過濾器、所述潤滑油冷卻器，和所述潤滑油泵設置在所述低溫工質超臨界氣輪機或膨脹機的缸體外部，或者設置在所述低溫工質超臨界氣輪機或膨脹機的缸體內部，設置在缸體內部時需有換熱管道與外界換熱以保障潤滑油溫度恒定；

所述低溫工質超臨界氣輪機或膨脹機的缸體內，還設有潤滑油溫度探頭、潤滑油壓力探頭、潤滑油量探頭，以及氣輪機或膨脹機缸體內部的壓力探頭；

所述低溫工質超臨界氣輪機或膨脹機主蒸汽管道與輸入端所述絕熱殼體之間，還設置有軸封，所述絕熱殼體與所述軸封之間，還設有輸入端預留空間或者管道，所述輸入端預留空間或管道設在下汽缸中，儲存從絕熱殼體密封處泄漏出來的潤滑油，并通過第一管道閥門將所述泄漏出來的潤滑油排出。