本发明专利技术公开了超临界工质透平保温及外部冲击型内外复合冷却装置及其工作方法，该装置包括透平本体、主轴、主轴支座、支撑板、保温层、冲击壳体、冲击腔、冲击孔、外冷进排气管道、内冷和外冷进气风机、主流进排气管道、内冷进排气支路、阀门，可实现在非事故工况通过保温层对透平本体进行保温，在事故工况通过关闭主流进出管路的阀门，打开外冷进排气管道和内冷进排气支路的阀门，通过风机将一部分冷却空气送入冲击壳体对透平本体进行外部冲击冷却，将另一部分冷却空气送入透平本体的腔室从透平本体内侧进行冷却，实现从透平本体的内部和外部同时带走热量，本发明专利技术采用冲击冷却结构配合内部通风冷却，可使超临界工质透平本体事故工况的冷却时间更短。
【技术实现步骤摘要】
超临界工质透平保温及外部冲击型内外复合冷却装置及其工作方法
本专利技术涉及超临界工质透平机组壳体保温和冷却
，具体涉及一种超临界工质透平保温及外部冲击型内外复合冷却装置及其工作方法。
技术介绍
在超临界二氧化碳布雷顿循环或Allam循环系统中，设计工况的温度通常在600至1300℃之间，设计压力在20至32MPa之间。对于上述高设计参数的先进循环系统，透平机组能量密度极高，为保证透平机组设计寿命在20年以上，透平机组本体的壳体的设计厚度值比传统汽轮机组的厚度大，透平机组本体的蓄热量十分巨大，使透平机组在紧急停机过程中壳体的热量很难散去，如果壳体长时间热量不能散去，不但会延长机组的检修时间，还会损伤壳体中的干气密封静子件结构，还增大了发生转子主轴高温弯曲变形的故障发生率。同时,在透平正常运行工况需要对透平机组本体进行保温，可以降低系统的热量向环境的散失，提高系统运行工况热效率。这样就带来一个问题：如何实现超临界工质透平机组壳体在启动过程、设计工况和变工况过程、正常停机过程，对壳体进行保温，在事故工况紧急停机过程中加快壳体散热。目前，尚无技术方案既能对超临界工质透平机组壳体进行保温又能实现在紧急事故时促进壳体散热。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种超临界工质透平保温及外部冲击型内外复合冷却装置及其工作方法，本专利技术采用冲击冷却结构配合内部通风冷却，可使超临界工质透平本体事故工况的冷却时间更短。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：超临界工质透平保温及外部冲击型内外复合冷却装置，包括透平本体1、主轴2、主轴支座3、支撑板4、保温层5、冲击壳体6、冲击腔7、冲击孔8、外冷进气管道9、截止阀10、外冷进气风机11、外冷排气管道12、单向阀13、主流进气管道14、主流进气关断阀15、主流排气管道16、主流排气关断阀17、内冷进气支路18、内冷进气关断阀19、内冷进气风机20、内冷排气支路21和内冷排气关断阀22，其中主轴2位于透平本体1中部，主轴2两端由其两侧的主轴支座3支撑，支撑板4固定于两侧的主轴支座3端部并将透平本体1置于其内，保温层5固定于支撑板4的外侧，冲击壳体6固定于支撑板4的内侧，冲击壳体6中部包含至少一个冲击腔7，冲击壳体6的内侧环面形状与透平本体1轴向外侧环面是空间相似环面，冲击壳体6的内侧环面上有若干个冲击孔8，每个冲击孔8的进口与冲击腔7相连通，每个冲击孔8的中心线延长线均与透平本体1轴向外侧环面相交，外冷进气管道9固定在支撑板4上，外冷进气管道9的进口端设置有外冷进气风机11，外冷进气管道9的出口端依次穿过保温层5和支撑板4与冲击壳体6内部的冲击腔7相连通，在外冷进气管道9上设置截止阀10，外冷排气管道12固定在支撑板4上，外冷排气管道12的进口和支撑板4、透平底座及两个主轴支座3所围成的空间连通，在外冷排气管道12上设置有单向阀13，外冷排气管道12出口依次穿过支撑板4和保温层5与厂房外界大气连通，主流进气管道14依次穿过保温层5和支撑板4与透平本体1的腔室连通，在主流进气管道14上设置有主流进气关断阀15，主流排气管道16进口与透平本体1的腔室连通，主流排气管道16出口依次穿过支撑板4和保温层5向透平系统外侧伸出，在主流排气管道16上设置有主流排气关断阀17，内冷进气支路18的一端与主流进气管道14相连通，内冷进气支路18与主流进气管道14的连接点在主流进气关断阀15和保温层5之间，内冷进气支路18的另一端设置有内冷进气风机20，内冷进气支路18上设置有内冷进气关断阀19，内冷排气支路21的一端与主流排气管道16相连，内冷排气支路21与主流排气管道16的连接点在主流排气关断阀17和保温层5之间，内冷排气支路21上设置有内冷排气关断阀22，内冷排气支路21另一端与厂房外界大气连通。所述内冷进气支路18中的内冷却工质和外冷进气管道9中的外部冷却工质均为空气。所述冲击壳体6的内侧环面与透平本体1轴向外侧环面的距离为0.5cm至2.0cm。所述冲击孔8的孔型为三角形、梯形、正多边形、不规则多边形、圆形或椭圆形，孔的中心线与主轴2中心线所成角度为20°至90°，孔的通流面积从进口到出口是恒定值或单调递增或单调递减或先递增后递减或先递减后递增或非单调形式。所述支撑板4、保温层5、冲击壳体6、冲击腔7均为整体式或多块组合式。所述单向阀13的许可通流方向的压力损失小于150Pa。所述超临界工质透平保温及外部冲击型内外复合冷却装置的工作方法可具体描述为两个工作状态，第一工作状态，在非事故工况，截止阀10、单向阀13、内冷进气关断阀19和内冷排气关断阀22均处于关断状态，超临界工质透平保温及外部冲击型内外复合冷却装置对透平本体1进行保温和隔热；第二工作状态，在事故工况，主流进气关断阀15和主流排气关断阀17处于关闭状态，截止阀10、单向阀13、内冷进气关断阀19和内冷排气关断阀22均处于开启状态，一部分外侧空气通过外冷进气风机11升压后进入外冷进气管道9和冲击壳体6，流经冲击腔7后从冲击孔8流出对透平本体1进行冲击冷却，随后从外冷排气管道12流至厂房外界，另一部分外侧空气通过内冷进气风机20升压后进入内冷进气支路18和主流进气管道14，穿过透平本体1的内部腔室后，经过主流排气管道16和内冷排气支路21流至厂房外界，此状态中，超临界工质透平保温及外部冲击型内外复合冷却装置对透平本体1进行快速冷却。本专利技术的有益效果在于：目前，尚未见到可以用于解决超临界二氧化碳布雷顿循环或Allam循环系统中，既能对超临界工质透平机组壳体进行保温又具有在紧急事故时促进壳体散热的功能的可靠解决方案。本专利技术提出了一种造价低、可操作性高的超临界工质透平保温及外部冲击型内外复合冷却装置，本专利技术通过设计固定于支座和透平基座上的支撑板，将正常工作状态的透平本体罩在内侧，在支撑板外侧设置保温层，可以实现在正常工作状态对透平本体进行保温，在支撑板内侧设置有与透平机组本体一定间隙的带有多排冲击孔的冲击壳体，在主流进出口管路上设置有可进入透平本体内侧冷却的内冷管路，在紧急事故工况时，通过风机将送来的一部分低温空气进入冲击壳体的冲击腔，由冲击腔将气体均匀送至每个冲击孔，气体经过冲击孔以一定角度高速冲击透平本体，快速带走透平本体的热量，另一部分低温空气通过风机加压后直接送入透平本体的内腔，从内侧带走透平本体热量，两股气体最终道流至厂房外侧，通过在透平本体的内部和外部同时带走透平的热量来实现在紧急事故工况对透平机组本体进行快速冷却。本专利技术采用冲击冷却结构配合内部通风冷却，可使超临界工质透平本体事故工况的冷却时间更短。附图说明图1是本专利技术超临界工质透平保温及外部冲击型内外复合冷却装置的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：如图1所示，超临界工质透平保温及外部冲击型内外复合冷却装置，包括透平本体1、主轴2、主轴支座3、支撑板4、保温层5、冲击壳体6、冲击腔7、冲击孔8、外冷进气管道9、截止阀10、外冷进气风机11、外冷排气管道12、单向阀13、主流进气管道14、主流进气关断阀15、主流排气管道16、主流排气关断阀17、内冷进气支路18、内冷进气关断阀19、内冷进气风机20、内冷排气支路21和内冷排气关断阀本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.超临界工质透平保温及外部冲击型内外复合冷却装置，其特征在于：包括透平本体(1)、主轴(2)、主轴支座(3)、支撑板(4)、保温层(5)、冲击壳体(6)、冲击腔(7)、冲击孔(8)、外冷进气管道(9)、截止阀(10)、外冷进气风机(11)、外冷排气管道(12)、单向阀(13)、主流进气管道(14)、主流进气关断阀(15)、主流排气管道(16)、主流排气关断阀(17)、内冷进气支路(18)、内冷进气关断阀(19)、内冷进气风机(20)、内冷排气支路(21)和内冷排气关断阀(22)，其中主轴(2)位于透平本体(1)中部，主轴(2)两端由其两侧的主轴支座(3)支撑，支撑板(4)固定于两侧的主轴支座(3)端部并将透平本体(1)置于其内，保温层(5)固定于支撑板(4)的外侧，冲击壳体(6)固定于支撑板(4)的内侧，冲击壳体(6)中部包含至少一个冲击腔(7)，冲击壳体(6)的内侧环面形状与透平本体(1)轴向外侧环面是空间相似环面，冲击壳体(6)的内侧环面上有若干个冲击孔(8)，每个冲击孔(8)的进口与冲击腔(7)相连通，每个冲击孔(8)的中心线延长线均与透平本体(1)轴向外侧环面相交，外冷进气管道(9)固定在支撑板(4)上，外冷进气管道(9)的进口端设置有外冷进气风机(11)，外冷进气管道(9)的出口端依次穿过保温层(5)和支撑板(4)与冲击壳体(6)内部的冲击腔(7)相连通，在外冷进气管道(9)上设置截止阀(10)，外冷排气管道(12)固定在支撑板(4)上，外冷排气管道(12)的进口和支撑板(4)、透平底座及两个主轴支座(3)所围成的空间连通，在外冷排气管道(12)上设置有单向阀(13)，外冷排气管道(12)出口依次穿过支撑板(4)和保温层(5)与厂房外界大气连通，主流进气管道(14)依次穿过保温层(5)和支撑板(4)与透平本体(1)的腔室连通，在主流进气管道(14)上设置有主流进气关断阀(15)，主流排气管道(16)进口与透平本体(1)的腔室连通，主流排气管道(16)出口依次穿过支撑板(4)和保温层(5)向透平系统外侧伸出，在主流排气管道(16)上设置有主流排气关断阀(17)，内冷进气支路(18)的一端与主流进气管道(14)相连通，内冷进气支路(18)与主流进气管道(14)的连接点在主流进气关断阀(15)和保温层(5)之间，内冷进气支路(18)的另一端设置有内冷进气风机(20)，内冷进气支路(18)上设置有内冷进气关断阀(19)，内冷排气支路(21)的一端与主流排气管道(16)相连，内冷排气支路(21)与主流排气管道(16)的连接点在主流排气关断阀(17)和保温层(5)之间，内冷排气支路(21)上设置有内冷排气关断阀(22)，内冷排气支路(21)另一端与厂房外界大气连通。...
【技术特征摘要】
1.超临界工质透平保温及外部冲击型内外复合冷却装置，其特征在于：包括透平本体(1)、主轴(2)、主轴支座(3)、支撑板(4)、保温层(5)、冲击壳体(6)、冲击腔(7)、冲击孔(8)、外冷进气管道(9)、截止阀(10)、外冷进气风机(11)、外冷排气管道(12)、单向阀(13)、主流进气管道(14)、主流进气关断阀(15)、主流排气管道(16)、主流排气关断阀(17)、内冷进气支路(18)、内冷进气关断阀(19)、内冷进气风机(20)、内冷排气支路(21)和内冷排气关断阀(22)，其中主轴(2)位于透平本体(1)中部，主轴(2)两端由其两侧的主轴支座(3)支撑，支撑板(4)固定于两侧的主轴支座(3)端部并将透平本体(1)置于其内，保温层(5)固定于支撑板(4)的外侧，冲击壳体(6)固定于支撑板(4)的内侧，冲击壳体(6)中部包含至少一个冲击腔(7)，冲击壳体(6)的内侧环面形状与透平本体(1)轴向外侧环面是空间相似环面，冲击壳体(6)的内侧环面上有若干个冲击孔(8)，每个冲击孔(8)的进口与冲击腔(7)相连通，每个冲击孔(8)的中心线延长线均与透平本体(1)轴向外侧环面相交，外冷进气管道(9)固定在支撑板(4)上，外冷进气管道(9)的进口端设置有外冷进气风机(11)，外冷进气管道(9)的出口端依次穿过保温层(5)和支撑板(4)与冲击壳体(6)内部的冲击腔(7)相连通，在外冷进气管道(9)上设置截止阀(10)，外冷排气管道(12)固定在支撑板(4)上，外冷排气管道(12)的进口和支撑板(4)、透平底座及两个主轴支座(3)所围成的空间连通，在外冷排气管道(12)上设置有单向阀(13)，外冷排气管道(12)出口依次穿过支撑板(4)和保温层(5)与厂房外界大气连通，主流进气管道(14)依次穿过保温层(5)和支撑板(4)与透平本体(1)的腔室连通，在主流进气管道(14)上设置有主流进气关断阀(15)，主流排气管道(16)进口与透平本体(1)的腔室连通，主流排气管道(16)出口依次穿过支撑板(4)和保温层(5)向透平系统外侧伸出，在主流排气管道(16)上设置有主流排气关断阀(17)，内冷进气支路(18)的一端与主流进气管道(14)相连通，内冷进气支路(18)与主流进气管道(14)的连接点在主流进气关断阀(15)和保温层(5)之间，内冷进气支路(18)的另一端设置有内冷进气风机(20)，内冷进气支路(18)上设置有内冷进气关断阀(19)，内冷排气支路(21)的一端与主流排气管道(16)相连...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩万龙，李红智，姚明宇，杨玉，张一帆，张磊，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。