[实用新型]一种超临界二氧化碳布雷顿循环压缩机

说明书

本实用新型公开了属于蒸汽机领域的一种超临界二氧化碳布雷顿循环压缩机；其中压缩机进气结构的一侧与中部连接壳体固接，另一侧与一级压缩机的壳体固接；高速电机的主轴与两级压缩机本体中的压缩机转子轴通过花键轴连接，压缩机进气结构的出气口与两级压缩机本体中一级压缩机的进气口相连；压缩机进气结构的侧壁上开有三处导气孔，一处与空气轴承系统相连，一处与干气密封结构相连，另一处与花键轴相连；中部连接壳体和支撑壳体固接。本实用新型将空气轴承排气、密封排气引入压缩机的进气口气流中，实现零泄漏，且采用级间冷却，能减少10％左右的压缩功耗。

技术领域

本实用新型属于蒸汽机技术领域，具体为一种超临界二氧化碳布雷顿循环压缩机。

背景技术

常规的能源动力系统中除水/汽动力转换外，还有氦气、氮气等多种动力转换方式，超临界二氧化碳也属于其中一种。二氧化碳具有较好的稳定性和核物理性质，具有惰性气体的性质，其无毒、储量丰富、天然存在，成本低廉等特性，被认为是最具应用前景的能量传输和能量转换工质之一。超临界二氧化碳是指二氧化碳同时运行在压力为7.38MPa以上，温度为30.98℃以上的状态，此时不存在相变。超临界点处二氧化碳比热容大幅度增加，可以大幅度减少管道、厂房容积体积，降低电厂造价，并且相比于水蒸汽，二氧化碳对不锈钢金属腐蚀更小。超临界二氧化碳用在闭式布雷顿循环中，超临界点附近温度密度显著提升，可以大幅度提高压缩比，能在热源温度550℃-650℃时能量转化效率理论分析达到45％-50％。超临界二氧化碳布雷顿热源温度550℃-650℃，相比较而言采用氦气封闭式布雷顿循环需要热源温度达到900℃，超临界二氧化碳布雷顿热源温度在600℃可以达到传统蒸汽朗肯循环700℃的效率。超临界二氧化碳布雷顿循环在中等温度条件下(450℃～700℃)具有较高的循环热效率及系统简单紧凑等优点，是非常有前景的第四代核反应堆能量转换系统。在目前超临界二氧化碳布雷顿循环系统中，压缩机在整个系统中属于关键部件，传统工质的布雷顿循环和朗肯循环的压气机相比，由于S-CO₂循环性能及工质具有密度高、热容量大的物性特点，使得压缩机工作在临界点附近耗功小，压缩机的效率对整个系统的效率有着极大的影响。因此急需一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环中且功率密度大、结构紧凑的压缩机。

实用新型内容

针对背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种超临界二氧化碳布雷顿循环压缩机，其特征在于，包括：高速电机、压缩机进气结构、两级压缩机本体和花键轴；其中压缩机进气结构的一侧与中部连接壳体固接，另一侧与一级压缩机的壳体固接；高速电机的主轴与两级压缩机本体中的压缩机转子轴通过花键轴连接，压缩机进气结构的出气口与两级压缩机本体中一级压缩机的进气口相连；压缩机进气结构的侧壁上开有三处导气孔，一处与空气轴承系统相连，一处与干气密封结构相连，另一处与花键轴相连；中部连接壳体和支撑壳体固接；

所述高速电机包括：支撑壳体、中部连接壳体、电机转子、定子、空气轴承系统和干气密封结构，其中电机转子通过空气轴承系统安装于支撑壳体内，电机转子与安装于支撑壳体内的定子配合旋转，干气密封结构安装于中部连接壳体内，且设置于高速电机和两级压缩机本体之间。

所述两级压缩机本体包括一级压缩机、二级压缩机、压缩机转子系统、中介机匣和管路；其中压缩机转子系统包括一级压缩机叶轮、二级压缩机叶轮以及一根压缩机转子轴；一级压缩机叶轮通过花键传扭，二级压缩机叶轮通过端面静摩擦传扭。

所述二级压缩机的进气口与花键轴的一端相连，花键轴的另一端与压缩机进气结构的导气孔相连，压缩机转子轴的前端设有一卡圈。

所述中介机匣内设有中间冷却器及级间管道，且中间冷却器和级间管道顺序设置在压缩机转子轴外，设置于一级压缩机与二级压缩机之间的中间冷却器的进口与一级压缩机蜗壳出口相连，中间冷却器的出口与二级压缩机回流通道的进口相连。