[实用新型]超临界二氧化碳布雷顿循环系统

说明书

本实用新型涉及热能发电技术领域，公开一种超临界二氧化碳布雷顿循环系统，包括依次连接的压缩机、热源、透平和冷却器，同轴连接的压缩机和透平之间设有电机，压缩机和电机的转轴连接部设有用于形成第一恒压腔的第一静密封壳，透平和电机的转轴连接部设有用于形成第二恒压腔的第二静密封壳；还包括用于分离滑油和循环工质的油气分离器，油气分离器的进口与第一恒压腔和第二恒压腔连接，油气分离器的出口包括与供油单元相连的回油口和与冷却器相连的回气口。本实用新型在轴端泄漏部位设置静密封的恒压腔，通过油气分离器将恒压腔内泄漏气体进行油气分离，滑油进入滑油循环，分离出的二氧化碳从冷却器进入循环系统，实现油气分离和工质回收。

技术领域

本实用新型涉及热能发电技术领域，特别是涉及一种超临界二氧化碳布雷顿循环系统。

背景技术

当今发电行业中，超临界二氧化碳(S-CO₂)布雷顿循环已经成为取代蒸汽朗肯循环的重要发展方向。虽然S-CO₂布雷顿循环具有高效率、少占地、高经济性等特点，但是由于S-CO₂旋转机械(包括透平和压缩机)的密封压力高、工质粘度低、泄漏不冷凝等原因，S-CO₂透平和压缩机的轴端泄漏问题迟迟未能解决，严重影响循环效率。

另外，由于普遍采用滑动轴承，高压气体从轴端泄漏出来的过程中经过轴承，同时将带出部分润滑油液滴。而且，由于润滑油在S-CO₂内具有较高的溶解度，因此，S-CO₂还将以溶解的形式萃取出部分润滑油。含有润滑油的S-CO₂泄漏不仅导致S-CO₂布雷顿循环内工质的逐渐丧失，还使润滑油的消耗量显著增大，系统运行维护成本急剧增加。虽然泄漏出来的CO₂气体本身无毒，但浓度过高也会导致封闭空间内工作人员存在窒息的可能；CO₂携带出来的润滑油不仅会对环境造成污染，同时对工作人员健康造成危害。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种超临界二氧化碳布雷顿循环系统，用以解决现有S-CO₂布雷顿循环存在的工质泄漏、滑油损耗的问题。

本实用新型实施例提供一种超临界二氧化碳布雷顿循环系统，包括依次连接的压缩机、热源、透平和冷却器，同轴连接的所述压缩机和所述透平之间设有电机，所述压缩机和所述电机的转轴连接部设有用于形成第一恒压腔的第一静密封壳，所述透平和所述电机的转轴连接部设有用于形成第二恒压腔的第二静密封壳；

系统还包括用于分离滑油和循环工质的油气分离器，所述油气分离器的进口与所述第一恒压腔和所述第二恒压腔连接，所述油气分离器的出口包括与供油单元相连的回油口和与所述冷却器相连的回气口。

其中，所述油气分离器的进口设有膨胀喷嘴，所述油气分离器的下方内壁设有多孔壁面层，所述油气分离器的底部设有集油箱，所述集油箱经所述多孔壁面层与所述油气分离器的内部空间连通。

其中，所述油气分离器为圆筒状，泄漏气体经所述膨胀喷嘴以切线方向进入所述油气分离器并形成旋转涡流。

其中，所述回气口包括冷气出口和热气出口，所述冷气出口设置于所述油气分离器靠近所述膨胀喷嘴的一端，所述热气出口设置于所述油气分离器远离所述膨胀喷嘴的另一端，所述热气出口与所述冷却器连接；

所述第二静密封壳的外侧设有冷却夹套壳，所述冷却夹套壳的内壁与所述第二静密封壳的外壁形成冷却空间，所述冷气出口经所述冷却空间与所述冷却器连接。

其中，所述冷却夹套壳相远离的两侧对角位置分别设有冷流进口和冷流出口，所述冷气出口与所述冷流进口连接，所述冷流出口与所述冷却器连接；

所述第二静密封壳的外壁在所述冷却空间内设有螺旋翅片。