超临界二氧化碳机组

技术领域

本发明涉及压缩机和透平系统技术领域，尤其涉及超临界二氧化碳机组。

背景技术

超临界二氧化碳做为二氧化碳发电系统的循环工质，大量的泄露会影响系统的稳定运行，同时高温高压透平的二氧化碳泄露可能会导致烫伤，火灾等情况，所以这就要求压缩机和透平要有可靠的密封结构。

现超临界二氧化碳循环系统透平和压缩机均采用干气密封作为机组轴端密封，干气密封端面间隙非常小，二氧化碳物性变化结晶会使密封浮动间隙消失，造成干气密封烧毁。同时超临界二氧化碳透平温度565℃，高温引起透平轴系和壳体有较大热膨胀，热膨胀会影响干气密封的设计及安装间隙，导致干气密封失效甚至损坏，干气密封泄漏工质对外排放，不能回收利用。

发明内容

本发明的目的在于提供超临界二氧化碳机组，旨在解决传统干气密封工质泄露，不能回收利用的问题。

为实现上述目的，本发明提供了超临界二氧化碳机组，包括高压压缩机、低压压缩机、透平机和密封油路，所述密封油路分别与所述高压压缩机、所述低压压缩机和所述透平机连接；

所述密封油路包括低压油泵、高压油泵、油冷器、低压过滤器、第一压力调节阀、高压过滤器、浮球排液罐和油箱，所述油箱分别与所述低压油泵、所述高压油泵和所述浮球排液罐连接，所述油冷器与所述低压油泵连接，所述低压过滤器分别所述油冷器与所述高压油泵连接，所述高压过滤器与所述高压油泵连接。

其中，所述低压缸压缩机进口压力为7.6Mpa，32℃，出口为25.4Mpa，75℃。

其中，所述高压缸压缩机进口压力为7.7Mpa，85℃，出口为25.3Mpa，210℃。

其中，所述透平进口压力25Mpa，565℃，出口为7.9Mpa，430℃。

其中，所述高压压缩机、所述低压压缩机和所述透平机均设置一个高位油槽，高位油槽安装距离机组轴心线5000mm。

本发明的超临界二氧化碳机组，所述油箱内润滑油经所述低压油泵升压至压力P1，低压油再经所述油冷器和所述低压过滤器后分两路，一路经所述第一压力调节阀后降为P2，分别供给所述高压压缩机、所述低压压缩机、所述透平机的径向轴承润滑，另一路经所述高压油泵升压至P3，P3通过所述高压过滤器后分为3路密封油，分别经过所述第一压力调节阀降压至P4，P5，P6，成为所述低压压缩机、所述高压压缩机和所述透平机的密封供油，该所述密封油路不再需要干气密封系统，仅需在现有润滑系统进行升级改造，用一套油路系统即可，同时不受热膨胀的影响运行稳定可靠，二氧化碳工质可循环利用保证零泄漏，解决传统干气密封工质泄露，不能回收利用的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的超临界二氧化碳机组的结构示意图。

图2是本发明提供的超临界二氧化碳机组的高压压缩机区域的放大图。

图3是本发明提供的超临界二氧化碳机组的低压压缩机区域的放大图。

图4是本发明提供的超临界二氧化碳机组的透平机区域的放大图。

图5是本发明提供的超临界二氧化碳机组的密封油路第一区域的放大图。

图6是本发明提供的超临界二氧化碳机组的密封油路第二区域的放大图。

图7是本发明提供的超临界二氧化碳机组的密封油路第三区域的放大图。

图中：1-低压油泵、2-高压油泵、3-油冷器、4-低压过滤器、5-第一压力调节阀、6-高压过滤器、7-径向轴承、8-密封外环、9-密封内环、10-第一梳齿气封、11-平衡盘、12-第二梳齿气封、13-第三梳齿气封、14-浮球排液罐、15-第二压力调节阀、16-油箱。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1至图7，本发明提供超临界二氧化碳机组，包括高压压缩机、低压压缩机、透平机和密封油路，所述密封油路分别与所述高压压缩机、所述低压压缩机和所述透平机连接；

所述密封油路包括低压油泵1、高压油泵2、油冷器3、低压过滤器4、第一压力调节阀5、高压过滤器6、浮球排液罐14和油箱16，所述油箱16分别与所述低压油泵1、所述高压油泵2和所述浮球排液罐14连接，所述油冷器3与所述低压油泵1连接，所述低压过滤器4分别所述油冷器3与所述高压油泵2连接，所述高压过滤器6与所述高压油泵2连接。

在本实施方案中，所述低压缸压缩机进口压力为7.6Mpa，32℃，出口为25.4Mpa，75℃，所述高压缸压缩机进口压力为7.7Mpa，85℃，出口为25.3Mpa，210℃，所述透平进口压力25Mpa，565℃，出口为7.9Mpa，430℃。

所述油箱16内润滑油经所述低压油泵1升压至压力P1，低压油再经所述油冷器3和所述低压过滤器4后分两路，一路经所述第一压力调节阀5后降为P2，分别供给所述高压压缩机、所述低压压缩机、所述透平机的径向轴承7润滑，另一路经所述高压油泵2升压至P3，P3通过所述高压过滤器6后分为3路密封油，分别经过所述第一压力调节阀5降压至P4，P5，P6，成为所述低压压缩机、所述高压压缩机和所述透平机的密封供油；

所述高压压缩机、所述低压压缩机和所述透平机通过密封外环8和密封内环9进行密封，密封外环8和密封内环9均通过壳体安在压缩机缸体内部，密封外环8和密封内环9内孔浇筑一定厚度的巴氏合金，内孔和主轴有0.1mm-0.2mm的间隙，用于工作时形成油膜密封，密封外环8和密封内环9可以浮动，机组的密封油P4，P5，P6通过B腔进入密封环；

密封油通过密封外环8和密封内环9的两侧排出，一侧排去前后轴承座C腔，和径向轴承7回油一同回到所述油箱16。前后轴承座C腔用管连通并通向大气，形成静平衡。另一侧排去密封腔A，密封腔A为密封油和泄漏工作介质(二氧化碳)的混合腔室；

所述高压压缩机、所述低压压缩机和所述透平机均设置一个高位油槽，高位油槽安装距离机组轴心线5000mm，高位油槽底部和每个机组的密封油供油管连通，高位油槽顶部和每个机组的密封腔A连通，这样就可以保证密封油腔B比密封腔A压力高0.05Mpa，从而工作介质不会外泄；机组进出口高低压通过平衡气管连通，这样就可以降低密封要求，只需对低压进行密封，同时也可以通过平衡盘11对推力进行平衡，密封腔A的压力由机组低压决定，机组密封腔A和所述低压压缩机进出气端通过第一梳齿气封10、第二梳齿气封12和第三梳齿气封13隔断，较少泄漏量；

考虑温度影响，所述透平机进气端的第三梳齿气封13的D腔密封气引自低压缸出气口(25.4Mpa，75℃)，通过第二压力调节阀15控制压力，保证其略高于所述透平机的进口压力。密封气向内流入所述透平机的缸体内部，向外流到密封腔E，密封腔E和低压缸进气口(7.6Mpa，32℃)通过管道连通回收利用，同时也和所述透平机的第一梳齿气封10连通，作为气封平衡气。

机组密封腔A的混合油气分别进入各自的所述浮球排液罐14，润滑油直接通过回油管回到所述油箱16，气体则经油气分离后进入低压缸压缩机的进口重新参与循环。

该所述密封油路不再需要干气密封系统，仅需在现有润滑系统进行升级改造，用一套油路系统即可，同时不受热膨胀的影响运行稳定可靠，二氧化碳工质可循环利用保证零泄漏，解决传统干气密封工质泄露，不能回收利用的问题。

以上所揭露的仅为本发明超临界二氧化碳机组较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。