[发明专利]一种用于光热发电的超临界二氧化碳自冷却透平系统

说明书

本发明专利提供一种用于光热发电的超临界二氧化碳自冷却透平系统，包括从左到右沿直线布置的主压缩机、驱动电机和驱动透平，主压缩机、驱动透平和驱动电机的转速相同，主压缩机和所述驱动电机通过转轴一连接，驱动透平上设置有转轴二，转轴一通过膜片连轴器与转轴二连接；主压缩机、驱动电机和驱动透平设置在承压壳体内，承压壳体内还设置有冷却腔。本发明专利提供的用于光热发电的超临界二氧化碳自冷却透平系统，针对高温的透平驱动进行降温，利用压缩机出口的高压低温工质，对透平气缸的局部部件进行冷却，一方面使透平的密封和轴承等部件所处环境处于温度范围之内，另一方面降低热量损耗，提高了系统整体效率。

技术领域

本发明专利属于热力发电技术领域，具体说是涉及一种用于光热发电的超临界二氧化碳自冷却透平系统。

背景技术

超临界二氧化碳热力循环技术是以超临界二氧化碳为工质，基于布雷顿循环原理形成的新型热力循环技术，具有高效率、系统简单、调节性能好等优点，是未来可以大规模替代当前蒸汽朗肯循环的新型发电技术，具有广阔的应用前景和市场价值。

超临界二氧化碳的涡轮系统具有低压比、小体积的特点。超临界二氧化碳压缩机可以采用透平驱动，透平的进气温度高，入口温度达到500℃以上，远高于干气密封、轴承等部件的工作温度。因此一般条件下需要在透平气缸的部分位置增加冷却结构。基于以上背景需求，本发明提出了一种超临界二氧化碳透平的局部自冷却结构。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种用于光热发电的超临界二氧化碳自冷却透平系统，解决了如何针对高温的透平驱动进行降温的技术难题，利用压缩机出口的高压低温工质，对透平气缸的局部部件进行冷却，一方面使透平的密封和轴承等部件所处环境处于温度范围之内，另一方面降低热量损耗，提高系统整体效率。

一种用于光热发电的超临界二氧化碳自冷却透平系统，包括从左到右沿直线布置的主压缩机、驱动电机和驱动透平，所述主压缩机、所述驱动透平和所述驱动电机的转速相同，所述主压缩机和所述驱动电机通过转轴一连接，所述驱动透平上设置有转轴二，所述转轴一通过膜片连轴器与所述转轴二连接，两套轴承系统分别与所述转轴一和所述转轴二连接；

所述主压缩机、所述驱动电机和所述驱动透平设置在承压壳体内，所述承压壳体内还设置有冷却腔，所述冷却腔还连接有冷却控制单元。

所述冷却控制单元包括止回阀、冷却支路进口管线、冷却支路出口管线以及所述温度监测点，所述止回阀设置在压缩机出口位置。

所述冷却支路进口管线上游接自止回阀的上游，且管线上安装有流量调节阀一个，冷却支路进口管线下游进入冷却腔，可以使压缩机出口管线上的高压低二氧化碳进入冷却腔，所述止回阀上游连接所述主压缩机；

所述冷却支路出口管线一端连接冷却腔的出口，另一端连接所述止回阀的下游，将冷却腔出口的流体重新汇流至主管线，所述止回阀设置在主管线上。

所述冷却腔采用内螺旋管结构，且内置于承压壳体中，并与壳体一体成形。

所述冷却腔位于所述驱动透平和所述驱动电机的交界处，并靠近所述驱动透平的一侧，用以阻止从驱动透平过来的高温热流。

所述压缩机与所述驱动透平均运行在高压区间，所述驱动电机运行在低压区间，所述主压缩机与所述驱动透平的两侧各设置若干道密封结构，以保证不同腔室的压力平衡。

所述冷却腔对密封结构和所述轴承系统进行包络，靠近所述密封结构和所述轴承系统位置安装有温度监测点，用于监测这两个部件的温度。

所述止回阀的前后压差取冷却腔所在管线总体压降的1.5倍。

从冷却腔出来的被加热流体流经所述压缩机出口。