[发明专利]一种高温介质泵热屏蔽装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温介质泵，特别涉及一种用于熔盐堆的高温熔盐泵的热屏蔽装置。适用于使用高温介质泵的轴承和密封法兰的温度控制，可广泛应用于化工高温熔盐、有色金属冶炼等领域的高温介质泵。

背景技术

高温介质泵是一种用于输送高温介质的泵体，已知被广泛应用于冶金、石油化工等行业。由现有技术可知，目前的高温介质泵所使用的材料的力学性能在高温下一般不稳定，同时，高温介质泵中的关键结构部件（如各种密封结构、支撑轴承、润滑等）均要求在较低温度环境下才能正常工作。另外，材料在高温下更容易被腐蚀，处于高温环境下有腐蚀性介质输送的高温泵的使用寿命通常较短，不利于泵的安全运行。因此，随着被输送介质的温度的不断提高，对高温介质泵的冷却（或热屏蔽）提出了更高的要求。

中国专利CN20213222U提供了一种高温介质泵密封罐冷却装置，该装置中包含密封罐和一夹套结构，密封罐与夹套之间构成存放冷却水的空腔，通过该空腔中的冷却水实现冷却。但是，该夹套冷却系统的换热面积受限于密封罐的外表面，仅能满足密封液（高温介质）的温度在400℃以下时的冷却要求，对于更高温度的介质将无法进行有效冷却，迫使密封罐上方的机械密封等组件的温度不断升高，从而导致该高温介质泵失效。

当然，现有技术中还存在着各种高温介质泵，如温水泵、高温油泵、高温熔盐泵等，但都毫无例外，仅能满足工作介质温度在500℃以下（最多540℃）工况下正常连续工作的冷却要求。

其中，高温熔盐泵最为常见。现有的熔盐泵通常采用硝酸盐作为介质，运行温度在540℃以下，所对应的热屏蔽装置通常借鉴石油化工领域的高温介质泵的冷却系统。对于更高运行温度的工作介质的熔盐泵的热屏蔽，现有技术中还没有给出相关的解决方案。

熔盐堆的熔盐回路包括燃料盐循环（一回路）、冷却盐循环（二回路）和发电回路（三回路）。熔盐温度越高，则三回路热交换效率越高。显然，如果能采用运行温度在550℃-700℃之间的氟化盐作为高温熔盐泵的工作介质，发电回路的热交换率将显著提高，具有明显的优势。但是，现有技术中泵的冷却系统均无法满足以700℃氟化盐为工作介质的高温熔盐泵的冷却要求，使泵罐上方的机组、密封及支撑系统长期维持在合适的温度范围内稳定工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高温介质泵热屏蔽装置，从而解决现有技术中无法有效屏蔽高温介质的热量向泵机组、轴承支撑及密封装置传导，从而导致泵失效的问题。

本发明提供一种高温介质泵热屏蔽装置，包括：泵轴、泵罐和屏蔽塞，其中，该泵轴沿着一中心轴延伸进入泵罐内，该上法兰围绕该泵轴设置；所述屏蔽塞的上壁面与所述上法兰的下壁面密封配合，所述屏蔽塞的下壁面直接暴露于泵罐内的高温熔盐中；所述屏蔽塞具有从其主体径向向外延伸出的屏蔽塞法兰，所述泵罐具有径向向外延伸出的泵罐法兰，所述泵罐法兰的上壁面与所述屏蔽塞法兰的下壁面密封配合；所述屏蔽塞法兰内设有径向贯穿的屏蔽塞冷却气通道；所述屏蔽塞的主体还具有一系列径向向外间隔开的环形气道。所述环形气道与所述屏蔽塞冷却气通道气体连通，从而为屏蔽塞上部分冷却气提供气冷通道。本发明通过该气道中流过的冷却气带走主体附近的热量进而对屏蔽塞及其法兰进行有效冷却；同时，由于热辐射和热传导的作用，进而冷却泵罐法兰的温度，使泵罐法兰与屏蔽塞法兰面的温度维持在一个合适的温度，从而确保屏蔽塞与泵罐之间可靠的密封连接。

相邻的两个环形气道的开口方向彼此呈180°交错布置。如此设置的环形气道最大限度地延长了环形气道的延伸长度，从而延长冷却气在屏蔽塞中的停留时间，提高其换热效率。

所述屏蔽塞的内壁面与所述泵轴的轴环面之间在径向上具有第一间隙，所述上法兰具有径向贯穿的吹扫气入口，所述泵罐上设有吹扫气出口，所述吹扫气入口与所述第一间隙气体连通，从而为吹扫气提供屏蔽塞内壁面气冷通道。本发明通过该屏蔽塞内壁面气冷通道可有效防止泵罐内的高温熔盐气体通过第一间隙向上逃逸，同时冷却屏蔽塞内壁面和泵轴。应该理解，通过调整上述提及的屏蔽塞上部分环形气冷通道也可以有效地冷却泵轴，例如延长环形气道的轴向延伸长度及其设置位置和环形通道数目等，在此将屏蔽塞上部分环形气冷通道和屏蔽塞内壁面气冷通道进行结合给出了优选的热屏蔽方案。