[实用新型]超临界二氧化碳布雷顿循环动力部件冷却密封隔热系统

说明书

本实用新型提供一种超临界二氧化碳布雷顿循环动力部件冷却密封隔热系统：包括机壳与主轴之间的环状间隙，环状间隙的一端与压缩机侧泄漏间隙相连通，另一端设置有冷热工质混合腔室，冷热工质混合腔室与透平侧泄漏间隙相连通，机壳上设置有与冷热工质混合腔室相连通的排气孔。本实用新型的机壳与主轴之间具有环状间隙，可将压缩机侧的低温泄漏流引入机壳内，以冷却电机，并于冷热工质混合腔室内与透平侧高温泄漏流混合后通过排气孔引出至循环系统冷却器，可防止高温工质损坏主轴及轴承、线圈，结构简单。另外，本实用新型中利用隔热套筒将主轴与高温工质及透平完全隔开，有效解决了透平向主轴传递热量的问题。

技术领域

本实用新型涉及一种超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统的动力部件，具体涉及该动力部件的冷却密封隔热系统。

背景技术

超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统具有循环效率高、能量密度高、结构紧凑、建造成本低等诸多优势，在新兴和传统能源领域，均被认为是最具有发展前景的能量转换系统之一。

动力部件作为超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统的核心部件之一，其主要包括压缩机、透平、电机、轴承和密封等，对于小功率循环系统，动力部件常采用透平-电机-压缩机(T-A-C)布置方案，即透平、电机和压缩机同轴布置，透平和压缩机分别安装于电机转轴(主轴)的两侧，电机两侧布置有径向轴承和推力轴承，透平与轴承之间及压缩机与轴承之间均布置有迷宫密封。

动力部件在高转速条件下运行时，电机转子和定子上的线圈会产生大量的热量，同时不可避免的会有部分高温、高压的二氧化碳工质经由透平叶轮轮背间隙和迷宫密封泄漏进入电机腔室，导致电机腔室内热量集聚，温度迅速增高，使电机转子发生失磁，甚至损坏定子上的线圈及轴承；除此之外，透平侧在高温、高压的工况条件下工作时，会有部分热量经由透平传导至电机转轴，导致转轴温度升高，损坏电机转子。为了避免以上情况的发生，动力部件需配备一套冷却密封隔热系统。冷却密封隔热系统的结构对动力部件的安全性、稳定性及系统复杂性有很大影响。目前，在超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统的动力部件中，常采用在电机线圈外布置水冷通道，同时在动力部件壳体上布置排气管道并通过增压泵将高温泄漏流体泵出的冷却方案以降低高温对动力部件的影响。该冷却方案可有效降低电机腔室内的温度，确保动力部件的安全性，但同时也增加了系统的复杂性，且不能有效解决透平与电机转轴之间的导热问题，若透平端在较高温度条件下工作，会对动力部件的安全性产生很大影响。

综上所述，目前亟待提出一种高效的超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统动力部件冷却密封隔热系统。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有冷却密封隔热系统的不足，提供一种高效的超临界二氧化碳布雷顿循环动力部件冷却密封隔热系统。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

该动力部件冷却密封隔热系统包括机壳以及设置于机壳内的主轴，所述机壳的两端设置有迷宫密封，机壳其中一端(压缩机侧)的迷宫密封与设置于主轴一端的压缩机叶轮相配合，另一端(透平侧)的迷宫密封与设置于主轴另一端的透平叶轮相配合，所述机壳与主轴之间留有环状间隙，所述环状间隙的一端通过对应端(压缩机侧)迷宫密封的径向间隙与压缩机叶轮轮背泄漏间隙相连通，环状间隙的另一端设置有冷热工质混合腔室，冷热工质混合腔室通过对应端(透平侧)迷宫密封的径向间隙与透平叶轮轮背泄漏间隙相连通，机壳上设置有与冷热工质混合腔室相连通的排气孔，排气孔与设置于机壳外的冷却器相连。