[发明专利]一种高压含油气体泄漏回收净化回充的系统

说明书

本发明公开了一种高压含油气体泄漏回收净化回充的系统，包括气体引出管、轴端密封装置和电荷发生装置，气体引出管的一端与转轴相通，另一端与布雷顿系统的低压管系连通，其上设有高压气源管和润滑油回收管；轴端密封装置包括金属密封环和外置式密封罩；电荷发生装置包括设置在转轴的轴承后侧的电荷放电装置和设置在气体引出管外侧的外置磁场装置。本发明，用外置式密封罩将旋转机械轴端进行进一步密封，与金属密封环结合，大大提高了旋转机械的密封性，气体中的润滑油在电荷发生装置的作用下进行聚集并最终进入润滑油回收管，使脱油气体进入低压管线，解决超临界工质布雷顿循环系统或其他高压气体循环系统中旋转机械轴端气体含油泄漏的问题。

技术领域

本发明涉及动力转换技术领域，具体涉及一种高压含油气体泄漏回收净化回充的系统。

背景技术

在动力转换技术领域，超临界CO₂布雷顿循环系统以其高热效率和低运行成本等特点，将逐步取代常规蒸汽朗肯循环成为主流核能转换形式，其主要特点为高初参数(全流程CO₂超临界)、无相变、强放射性，系统主要包括热源、回热器、透平、冷却器和压缩机等设备。

本系统存在大量旋转机械，且均运行在8MPa以上高压条件，部分设备承压甚至超过了20MPa。CO₂泄漏后并不液化，直接混入环境，不仅导致动力系统工质量不足，外部环境中CO₂浓度升高，若采用直接核能循环，泄漏的气体将带有辐射，对人体健康产生严重影响。因此在常规蒸汽能量转换系统中并不显著的旋转机械轴端泄漏的问题在本系统中格外突出。

由于超临界CO₂布雷顿循环技术正处于发展阶段，超临界CO₂布雷顿循环中主要包括换热设备和旋转机械设备。换热设备采用静密封的方式进行密封，虽然换热设备都运行在高压环境中，但是不存在泄漏问题。旋转机械设备如透平机械、辅压缩机、主压缩机，依然沿用传统滚动/滑动轴承和迷宫式密封，均运行在15MPa以上高压条件，且旋转机械部件具有功率密度高、转速高、压力高、轴径小等特点，存在轴端密封不良的问题。根据美国桑迪亚实验室的结果，采用以上技术存在明显的问题：轴径小、转速高、压差大，迷宫密封无法达到防止泄漏的作用，其压缩机和透平的工质泄漏量无法忽略，因此采用实时补气的方式进行临时性补救，但在实际工程运行中这种方法不可行；泄漏的气体会带走滑动轴承或滚动轴承中的部分润滑油，导致润滑油的补充量需求增大，并且泄漏气体中含润滑油，导致环境空气质量变差，影响操作人员的正常工作，

有鉴于此，急需对现有的超临界CO₂布雷顿循环系统的旋转机械的结构进行改进，以提高密封性，减少润滑油泄露的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的超临界CO₂布雷顿循环系统的旋转机械的密封性差，润滑油泄露量大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种高压含油气体泄漏回收净化回充的系统，用于将旋转机械的转轴上的泄露高压气体回收，包括：

气体引出管，一端与旋转机械的转轴相通，另一端与布雷顿系统的低压管系连通，其上设有高压气源管和润滑油回收管；

轴端密封装置,包括沿气流方向依次设置在转轴上的金属密封环和外置式密封罩，所述金属密封环设置在转轴上的轴承后侧，与转轴的壳体内壁之间存在间距，所述外置式密封罩与转轴的壳体外端相接，所述气体引出管设置在所述外置式密封罩上；

电荷发生装置，包括设置在旋转机械的转轴的轴承后侧的电荷放电装置和设置在所述气体引出管外侧的外置磁场装置。

在另一个优选的实施例中，所述金属密封环与转轴外侧面之间存在间隙，所述外置式密封罩采用软头迷宫式密封环，其内端设有多个可拆卸的密封齿，且所述密封齿的外沿设有弹性触头。