[实用新型]透平膨胀机、透平发电机组及发电系统

说明书

本申请提供一种透平膨胀机、透平发电机组及发电系统，该透平膨胀机包括机壳、主轴、叶轮、密封组件和注气通道，密封组件包括干气密封、金属软密封和密封齿，干气密封位于主轴的自由端，金属软密封和密封齿相对设置于靠近叶轮的一端，在透平膨胀机运作时，注气通道用于将隔离气注入密封组件形成的空腔内，进入空腔内的隔离气，分成两路，一部分经由干气密封进入大气中，另一部分经由金属软密封和密封齿进入透平膨胀机内，通过密封组件的设置，减少了透平膨胀机的泄漏量，提高了透平膨胀机的密封性，进而提高了透平发电机组及发电系统的能量利用率。

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，尤其涉及一种透平膨胀机、透平发电机组及发电系统。

背景技术

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide，SCO₂)布雷顿循环发电系统是一种未来最具发展前景的新能源技术，具有紧凑、高效、低成本的优势。透平膨胀机作为该循环发电系统的核心设备之一，主要用于对 SCO₂进行膨胀做功，实现SCO₂热能转化为机械能并输出。但是，由于透平膨胀机中SCO₂的高温高压的特性，对透平膨胀机的轴端密封提出了更高的要求。

现有技术中采用迷宫密封，通过在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的，该密封具有结构简单、成本低等优点，但是，其密封能力有限，当透平膨胀机动作时，SCO₂仍会泄漏到外部空气中，使处于此环境中的人们无法正常工作，而循环工质的泄漏也会带走一部分热量，从而降低循环发电系统的能量利用率。

实用新型内容

本申请提供一种透平膨胀机、透平发电机组及发电系统，以解决现有技术中透平膨胀机密封能力有限、能量利用率低的问题的问题。

第一方面，本申请提供一种透平膨胀机，包括：机壳、主轴、叶轮、密封组件和注气通道；

所述叶轮、所述主轴和所述密封组件设置在所述机壳内；所述叶轮连接在所述主轴的一端；

所述密封组件设置在所述机壳与所述主轴之间的空腔内；

所述密封组件包括干气密封、金属软密封和密封齿；

所述干气密封位于所述主轴的自由端，所述金属软密封和所述密封齿相对设置于靠近叶轮的一端；

所述注气通道设置所述金属软密封和所述干气密封之间的机壳上；

在所述透平膨胀机运作时，所述注气通道用于将隔离气注入所述密封组件形成的空腔内，进入所述空腔内的隔离气，分成两路，一部分经由所述干气密封进入大气中，另一部分经由所述金属软密封和所述密封齿进入所述透平膨胀机内。

可选地，所述金属软密封固定在所述机壳上，所述密封齿固定在所述主轴上；所述金属软密封和所述密封齿之间存在第一间隙。

可选地，所述干气密封包括第一密封部和第二密封部；所述第一密封部和所述第二密封部分别设置在所述机壳上和所述主轴上；所述第一密封部和所述第二密封部之间存在第二间隙。

可选地，所述隔离气为低温高压的二气化碳。

第二方面，本申请提供一种透平发电机组，包括：发电机和如上述所述的透平膨胀机；

所述发电机与所述透平膨胀机的主轴相连接；

在所述透平发电机组运作时，所述透平膨胀机将高温高压的超临界二氧化碳的内能通过降压膨胀转换为动能，带动所述发电机发电。

第三方面，本申请提供一种发电系统，包括如上述所述的透平发电机组。