一种超临界二氧化碳透平轴封供气与漏气回收系统及方法技术方案

一种超临界二氧化碳透平轴封供气与漏气回收系统及方法，包括压缩机出口供轴封气源管路、低温回热器冷侧出口供轴封气源管路、轴封漏气回收系统；压缩机出口供轴封气源管路为压缩机出口连接高压储罐入口，高压储罐分为两路，一路经过电热油加热器、调节阀等连接轴封供气母管，另一路经过调节阀等连接轴封供气减温器；低温回热器冷侧出口供轴封气源管路为低温回热器冷侧出口经过调节阀等连接至轴封供气母管；轴封漏气回收系统为轴封漏气管道依次连接轴封漏气冷却器、轴封漏气输送泵及稳压罐。该系统在启动、并网发电、热态跳机、甩负荷等不同工况下，通过切换不同的轴封供气气源及漏气回收再利用，实现超临界二氧化碳循环发电机组安全高效运行。机组安全高效运行。机组安全高效运行。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳透平轴封供气与漏气回收系统及方法


[0001]本专利技术属于旋转机械轴封系统
，具体涉及一种超临界二氧化碳透平轴封供气与漏气回收系统及方法。

技术介绍

[0002]超临界二氧化碳循环发电技术因其循环热效率较高、系统设备紧凑、热源适应性广等优势而在能源电力领域具有广阔的应用前景。近年来，众多研究机构对超临界二氧化碳循环发电技术开展了系统深入的研究，涉及工质热物理性质、热力循环机理分析、系统设计优化、设备部件研究开发等方面。随着相关理论和实验研究的不断深入，超临界二氧化碳循环发电技术正逐步走向商业示范，未来可能替代现有水及蒸汽循环发电技术。
[0003]超临界二氧化碳透平是该循环的动力机械，其良好的性能是超临界二氧化碳循环较高循环热效率的重要保证。超临界二氧化碳透平作为旋转机械，转动的转子穿过透平静止的缸体，透平两侧的轴承处必然存在间隙，这在超临界二氧化碳透平运行过程中可能会造成透平腔室的二氧化碳工质往外泄露或者外界的空气进入透平腔室，进而影响超临界二氧化碳透平安全高效运行，因此为超临界二氧化碳透平设计合理高效的轴封系统将是至关重要。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种超临界二氧化碳透平轴封供气与漏气回收系统及方法，该系统分别从低温回热器冷侧出口和压缩机出口引出二氧化碳工质作为超临界二氧化碳透平的轴封供气气源，通过在超临界二氧化碳循环发电机组启动、并网发电、热态跳机、甩负荷等不同工况下，合理灵活自动切换轴封供气气源，实现超临界二氧化碳循环发电机组安全高效运行。该系统同时将透平轴承处少量漏气收集并依次送入轴封漏气冷却器和稳压罐，回收泄露的二氧化碳工质。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种超临界二氧化碳透平轴封供气与漏气回收系统，包括超临界二氧化碳透平1及前轴封供气支管2、后轴封供气支管3、轴封供气母管4、压缩机出口供轴封气源管路、低温回热器冷侧出口供轴封气源管路；其中，轴封供气母管4一端连接超临界二氧化碳透平1的前轴封供气支管2及后轴封供气支管3，另一端连接压缩机出口供轴封气源管路及低温回热器冷侧出口供轴封气源管路；
[0007]所述的压缩机出口供轴封气源管路包括高压储罐9、电热油加热器16、轴封供气减温器15、调节阀12及调节阀19；其中，高压储罐9入口连接压缩机出口，高压储罐9出口分为两路，一路依次经过电热油加热器16、逆止阀三17、电动阀18、调节阀19连接轴封供气母管4，逆止阀三17出口经过旁路电动阀20连接轴封供气母管4；另一路依次经过逆止阀二10、手动阀一11、调节阀12、手动阀二13连接轴封供气减温器15，逆止阀二10出口经过旁路手动阀三14连接轴封供气减温器15；
[0008]所述的低温回热器冷侧出口供轴封气源管路包括调节阀7，低温回热器冷侧出口依次经过逆止阀一5、电动阀6、调节阀7连接轴封供气母管4，逆止阀一5出口经过旁路电动阀8连接轴封供气母管4；
[0009]所述的轴封供气减温器15设置在轴封供气母管4上，在轴封供气母管4上位于压缩机出口供轴封气源管路与低温回热器冷侧出口供轴封气源管路之间。
[0010]所述的轴封供气母管4上装有压力温度测点，压力温度测点在轴封供气母管4上位于压缩机出口供轴封气源管路下游。
[0011]所述的轴封供气母管4上装有安全阀21，安全阀21在轴封供气母管4上位于压力温度测点下游和透平前轴封供气支管2及后轴封供气支管3的上游。
[0012]所述超临界二氧化碳透平1的前后轴封经过轴封漏气管道22连接轴封漏气冷却器23热侧入口，轴封漏气冷却器23热侧出口依次经过手动阀四24、轴封漏气输送泵25、逆止阀四26、手动阀五27连接稳压罐28；轴封漏气冷却器23冷侧工作介质为循环冷却水。
[0013]所述超临界二氧化碳透平1及其轴封工作介质为超临界二氧化碳。
[0014]一种超临界二氧化碳透平轴封供气与漏气回收系统的运行方法，包括以下步骤；
[0015]在超临界二氧化碳循环发电机组启动阶段，透平轴封供气来自压缩机出口；压缩机出口的部分高压二氧化碳工质进入高压储罐9中，并将高压储罐9充压至设定压力；开启电热油加热器16，轴封供气母管4温度T通过设定电热油加热器16出口二氧化碳工质温度来控制，轴封供气母管4压力P通过调节阀19来控制，保证轴封供气温度及压力处于设定范围内；高压储罐9至减温器15的管路关闭；透平前、后轴封的少量漏气经过轴封漏气管道22进入轴封漏气冷却器23中放热降温，然后经过轴封漏气输送泵25进入稳压罐28，返回工质主循环；在机组启动阶段，低温回热器冷侧出口供轴封气源管路关闭；
[0016]在超临界二氧化碳循环发电机组负荷处于10％～25％额定负荷阶段，随着低温回热器冷侧出口二氧化碳工质温度逐渐升高，接近轴封供气温度要求，透平轴封供气开始采用低温回热器冷侧出口供轴封气源，同时保留压缩机出口供轴封气源；轴封供气母管4压力P主要通过调节阀7来调整，调节阀19辅助控制，轴封供气母管4温度T可以通过设定电热油加热器16出口二氧化碳工质温度来适当调节，保证轴封供气压力及温度处于设定范围内；高压储罐9至减温器15管路关闭；透平前后轴封的少量漏气经过轴封漏气管道22进入轴封漏气冷却器23中放热降温，然后经过轴封漏气输送泵25进入稳压罐28，返回工质主循环；
[0017]在超临界二氧化碳循环发电机组负荷高于25％额定负荷阶段，随着低温回热器冷侧出口二氧化碳工质温度进一步升高，可以满足轴封供气温度要求，透平轴封供气仅采用低温回热器冷侧出口供轴封气源；轴封供气母管4压力P通过调节阀7来控制，高压储罐9至减温器15管路开启，轴封供气母管4温度T通过调节阀12调节进入轴封供气减温器15的低温二氧化碳流量来控制，保证轴封供气温度及压力处于设定范围内；透平前后轴封的少量漏气经过轴封漏气管道22进入轴封漏气冷却器23中放热降温，然后经过轴封漏气输送泵25进入稳压罐28，返回工质主循环；在此阶段，停运电热油加热器16，关闭压缩机出口供轴封气源管路。
[0018]在超临界二氧化碳循环发电机组发生热态跳机或甩负荷等事故工况下，若压缩机未联锁停运，透平轴封供气继续采用低温回热器冷侧出口供轴封气源，同时联锁开启电热油加热器16，并联锁打开压缩机出口供轴封气源管路；联锁关闭高压储罐9至减温器15管
路；轴封供气母管4压力P主要通过调节阀7来调整，调节阀19辅助控制，保证轴封供气压力处于正常范围内；待电热油加热器16出口二氧化碳工质温度达到设定值后，关闭低温回热器冷侧出口供轴封气源管路，透平轴封供气转为压缩机出口供轴封气源，轴封供气母管4压力P及温度T的控制方式与机组启动阶段一致；
[0019]在超临界二氧化碳循环发电机组发生热态跳机或甩负荷等事故工况下，若压缩机联锁停运，透平轴封通过低温回热器冷侧出口供气，气源则来自系统管道内存量工质；同时联锁开启电热油加热器16，并联锁投入高压储罐9内存量工质供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳透平轴封供气与漏气回收系统，其特征在于，包括超临界二氧化碳透平(1)及前轴封供气支管(2)、后轴封供气支管(3)、轴封供气母管(4)、压缩机出口供轴封气源管路、低温回热器冷侧出口供轴封气源管路；其中，轴封供气母管(4)一端连接超临界二氧化碳透平(1)的前轴封供气支管(2)及后轴封供气支管(3)，另一端连接压缩机出口供轴封气源管路及低温回热器冷侧出口供轴封气源管路；所述的压缩机出口供轴封气源管路包括高压储罐(9)、电热油加热器(16)、轴封供气减温器(15)、调节阀(12)及调节阀(19)；其中，高压储罐(9)入口连接压缩机出口，高压储罐(9)出口分为两路，一路依次经过电热油加热器(16)、逆止阀三(17)、电动阀(18)、调节阀(19)连接轴封供气母管(4)，逆止阀三(17)出口经过旁路电动阀(20)连接轴封供气母管(4)；另一路依次经过逆止阀二(10)、手动阀一(11)、调节阀(12)、手动阀二(13)连接轴封供气减温器(15)，逆止阀二(10)出口经过旁路手动阀三(14)连接轴封供气减温器(15)；所述的低温回热器冷侧出口供轴封气源管路包括调节阀(7)，低温回热器冷侧出口依次经过逆止阀一(5)、电动阀(6)、调节阀(7)连接轴封供气母管(4)，逆止阀一(5)出口经过旁路电动阀(8)连接轴封供气母管(4)；所述的轴封供气减温器(15)设置在轴封供气母管(4)上，在轴封供气母管(4)上位于压缩机出口供轴封气源管路与低温回热器冷侧出口供轴封气源管路之间。2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳透平轴封供气与漏气回收系统，其特征在于，所述的轴封供气母管(4)上装有压力温度测点，压力温度测点在轴封供气母管(4)上位于压缩机出口供轴封气源管路下游。3.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳透平轴封供气与漏气回收系统，其特征在于，所述的轴封供气母管(4)上装有安全阀(21)，安全阀(21)在轴封供气母管(4)上位于压力温度测点下游和透平前轴封供气支管(2)及后轴封供气支管(3)的上游。4.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳透平轴封供气与漏气回收系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳透平()1的前后轴封经过轴封漏气管道(22)连接轴封漏气冷却器(23)热侧入口，轴封漏气冷却器(23)热侧出口依次经过手动阀四(24)、轴封漏气输送泵(25)、逆止阀四(26)、手动阀五(27)连接稳压罐(28)；轴封漏气冷却器(23)冷侧工作介质为循环冷却水。5.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳透平轴封供气与漏气回收系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳透平(1)及其轴封工作介质为超临界二氧化碳。6.基于权利要求1
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5任一项所述的一种超临界二氧化碳透平轴封供气与漏气回收系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤；在超临界二氧化碳循环发电机组启动阶段，透平轴封供气来自压缩机出口；压缩机出口的部分高压二氧化碳工质进入高压储罐(9)中，并将高压储罐(9)充压至设定压力；开启电热油加热器(16)，轴封供气母管(4)温度T通过设定电热油加热器(16)出口二氧化碳工质温度来控制，轴封供气母管(4)压力P通过调节阀(19)来控制，保证轴封供气温度及压力处于设定范围内...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔永强，李红智，姚明宇，吴家荣，张磊，李凯伦，蒋世希，
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：