[發明專利]一種超臨界二氧化碳透平軸封供氣與漏氣回收系統及方法

在審

• 申請號: 202111212133.1
• 申請日: 2021-10-18
• 公開（公告）號: CN113833534A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 喬永強;李紅智;姚明宇;吳家榮;張磊;李凱倫;蔣世希
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F01D11/04
• 分類號: F01D11/04;F01D25/12;F01D25/10;F01D25/00;F01K25/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

一種超臨界二氧化碳透平軸封供氣與漏氣回收系統及方法，包括壓縮機出口供軸封氣源管路、低溫回熱器冷側出口供軸封氣源管路、軸封漏氣回收系統；壓縮機出口供軸封氣源管路為壓縮機出口連接高壓儲罐入口，高壓儲罐分為兩路，一路經過電熱油加熱器、調節閥等連接軸封供氣母管，另一路經過調節閥等連接軸封供氣減溫器；低溫回熱器冷側出口供軸封氣源管路為低溫回熱器冷側出口經過調節閥等連接至軸封供氣母管；軸封漏氣回收系統為軸封漏氣管道依次連接軸封漏氣冷卻器、軸封漏氣輸送泵及穩壓罐。該系統在啟動、并網發電、熱態跳機、甩負荷等不同工況下，通過切換不同的軸封供氣氣源及漏氣回收再利用，實現超臨界二氧化碳循環發電機組安全高效運行。

技術領域

本發明屬于旋轉機械軸封系統技術領域，具體涉及一種超臨界二氧化碳透平軸封供氣與漏氣回收系統及方法。

背景技術

超臨界二氧化碳循環發電技術因其循環熱效率較高、系統設備緊湊、熱源適應性廣等優勢而在能源電力領域具有廣闊的應用前景。近年來，眾多研究機構對超臨界二氧化碳循環發電技術開展了系統深入的研究，涉及工質熱物理性質、熱力循環機理分析、系統設計優化、設備部件研究開發等方面。隨著相關理論和實驗研究的不斷深入，超臨界二氧化碳循環發電技術正逐步走向商業示范，未來可能替代現有水及蒸汽循環發電技術。

超臨界二氧化碳透平是該循環的動力機械，其良好的性能是超臨界二氧化碳循環較高循環熱效率的重要保證。超臨界二氧化碳透平作為旋轉機械，轉動的轉子穿過透平靜止的缸體，透平兩側的軸承處必然存在間隙，這在超臨界二氧化碳透平運行過程中可能會造成透平腔室的二氧化碳工質往外泄露或者外界的空氣進入透平腔室，進而影響超臨界二氧化碳透平安全高效運行，因此為超臨界二氧化碳透平設計合理高效的軸封系統將是至關重要。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種超臨界二氧化碳透平軸封供氣與漏氣回收系統及方法，該系統分別從低溫回熱器冷側出口和壓縮機出口引出二氧化碳工質作為超臨界二氧化碳透平的軸封供氣氣源，通過在超臨界二氧化碳循環發電機組啟動、并網發電、熱態跳機、甩負荷等不同工況下，合理靈活自動切換軸封供氣氣源，實現超臨界二氧化碳循環發電機組安全高效運行。該系統同時將透平軸承處少量漏氣收集并依次送入軸封漏氣冷卻器和穩壓罐，回收泄露的二氧化碳工質。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種超臨界二氧化碳透平軸封供氣與漏氣回收系統，包括超臨界二氧化碳透平1及前軸封供氣支管2、后軸封供氣支管3、軸封供氣母管4、壓縮機出口供軸封氣源管路、低溫回熱器冷側出口供軸封氣源管路；其中，軸封供氣母管4一端連接超臨界二氧化碳透平1的前軸封供氣支管2及后軸封供氣支管3，另一端連接壓縮機出口供軸封氣源管路及低溫回熱器冷側出口供軸封氣源管路；

所述的壓縮機出口供軸封氣源管路包括高壓儲罐9、電熱油加熱器16、軸封供氣減溫器15、調節閥12及調節閥19；其中，高壓儲罐9入口連接壓縮機出口，高壓儲罐9出口分為兩路，一路依次經過電熱油加熱器16、逆止閥三17、電動閥18、調節閥19連接軸封供氣母管4，逆止閥三17出口經過旁路電動閥20連接軸封供氣母管4；另一路依次經過逆止閥二10、手動閥一11、調節閥12、手動閥二13連接軸封供氣減溫器15，逆止閥二10出口經過旁路手動閥三14連接軸封供氣減溫器15；

所述的低溫回熱器冷側出口供軸封氣源管路包括調節閥7，低溫回熱器冷側出口依次經過逆止閥一5、電動閥6、調節閥7連接軸封供氣母管4，逆止閥一5出口經過旁路電動閥8連接軸封供氣母管4；

所述的軸封供氣減溫器15設置在軸封供氣母管4上，在軸封供氣母管4上位于壓縮機出口供軸封氣源管路與低溫回熱器冷側出口供軸封氣源管路之間。

所述的軸封供氣母管4上裝有壓力溫度測點，壓力溫度測點在軸封供氣母管4上位于壓縮機出口供軸封氣源管路下游。