[发明专利]布雷顿循环发电系统用超临界二氧化碳气体冷却回收装置

说明书

本发明涉及一种布雷顿循环发电系统用超临界二氧化碳气体冷却回收装置，包括冷却环套结构，用于间隙套装在相应转轴外以与转轴形成冷却腔，冷却环套结构上设有进气通道和回收通道，进气通道和回收通道均与所述冷却腔及所述发电系统的工质循环气路连通，以将工质循环气路中的超临界二氧化碳通入所述冷却腔中，进而冷却所述转轴。将进气通道和回收通道接入布雷顿循环发电系统的工质循环气路中，可利用工质循环气路为冷却回收装置提供低温气体，对转轴进行冷却，避免高温影响到滚动支承轴承，保证滚动支承轴承的正常工作。

技术领域

本发明涉及一种布雷顿循环发电系统用超临界二氧化碳气体冷却回收装置。

背景技术

超临界二氧化碳工质的动力循环逐渐成为研究热点，其优良的性能对下一代太阳热能、地热能和核能发电具有重要意义。与其它热能发电系统技术相比，超临界二氧化碳热能发电系统的主要差异在于运用了超临界状态下的二氧化碳作为介质实现布雷顿循环，以期望达到更高效率、更小体积的发电系统。但是采用二氧化碳作为热媒则对整个封闭式布雷顿循环过程中的各个模块设计整合提出了更高的要求。

在超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中，超临界二氧化碳透平机转子的叶轮固定在叶轮动力输出轴上，叶轮动力输出轴为悬臂轴，叶轮动力输出轴由滚动支承轴承支承，由于叶轮在相对较高的温度下运行，作为叶轮动力输出轴的转轴的靠近叶轮一侧的温度可达到600℃，叶轮的热量会沿着转轴传递给其它零部件，例如传递至滚动支承轴承处，严重影响轴系轴承等支承系统的稳定运转。一般的做法是针对汽轮机进行冷却或者是针对滚动支承轴承进行冷却，这种直接作用在汽轮机或滚动支承轴承上的冷却结构整体较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种布雷顿循环发电系统用超临界二氧化碳气体冷却回收装置，以解决现有技术中汽轮机温度较高导致热量容易通过转轴传递至滚动支承轴承处而影响滚动支承轴承工作的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的布雷顿循环发电系统用超临界二氧化碳气体冷却回收装置的技术方案是：布雷顿循环发电系统用超临界二氧化碳气体冷却回收装置，包括：

冷却环套结构，用于间隙套装在相应转轴外，以与转轴形成冷却腔，所述转轴为发电系统中的叶轮动力输出轴；

所述冷却环套结构上设有进气通道和回收通道，进气通道和回收通道均与所述冷却腔及所述发电系统的工质循环气路连通，以将工质循环气路中的超临界二氧化碳通入所述冷却腔中，进而冷却所述转轴；

两密封盘，用于固设在所述转轴上，两密封盘对应冷却环套结构轴向两端布置；

各密封盘分别具有密封侧面，各密封侧面与冷却环套结构配合形成装配间隙（14），各密封盘的密封侧面上分别设有外侧螺旋槽，外侧螺旋槽沿密封盘周向间隔分布有多个，各外侧螺旋槽外端开口延伸至相应密封盘外沿，以在相应密封盘跟随所述转轴转动时在相应密封盘外侧形成高压区，抑制超临界二氧化碳泄漏。

有益效果是：本发明所提供的超临界二氧化碳气体冷却回收装置中，冷却环套结构上设置进气通道和回收通道，在将冷却环套结构间隙套装在转轴上后，可将进气通道和回收通道接入布雷顿循环发电系统的工质循环气路中，即可利用工质循环气路为冷却回收装置提供低温的超临界二氧化碳，对转轴进行冷却，避免高温影响到滚动支承轴承，保证滚动支承轴承的正常工作。利用发电系统的工质循环气路提供低温的超临界二氧化碳，不需要再另外配置冷却工质，不仅整体结构简单，还可以大幅度节约成本。并且，利用密封盘形成干气密封，密封性能好，而且，可以增大冷却面积，提高冷却效率。

作为进一步地改进，所述冷却环套结构设有两个端部回转腔，两密封盘一一对应地间隙布置于两端部回转腔中，各端部回转腔分别与所述回收通道及所述冷却腔连通，两密封盘具有相背外侧面，各密封盘的相背外侧面为所述的密封侧面，各密封盘的相背外侧面与相应端部回转腔的腔壁面形成所述的装配间隙。

有益效果是：将密封盘布置于端部回转腔内，不仅安全，还便于形成较大的冷却面积，提高冷却效率。