一种超临界二氧化碳压缩机密封系统及压缩机技术方案

本发明专利技术属于压缩机领域，公开了一种超临界二氧化碳压缩机密封系统及压缩机，超临界二氧化碳压缩机密封系统包括壳体、第一迷宫密封环、第二迷宫密封环、第三迷宫密封环、二氧化碳循环单元、二氧化碳收集单元和隔离气单元。本发明专利技术通过多个迷宫密封环组成密封单元，能够有效简化密封结构，降低迷宫结构复杂程度，具有良好的工艺性及经济性；通过第一压力腔、第一引流孔和二氧化碳循环单元进行二氧化碳的循环利用，通过第二压力腔、第二引流孔和二氧化碳收集单元进行二氧化碳的收集，并通过第三压力腔、第三引流孔和隔离气单元通入隔离气进行气体密封，可有效的隔绝二氧化碳的泄漏，利于主动收集，从而实现二氧化碳在有限空间的零泄漏。漏。漏。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳压缩机密封系统及压缩机


[0001]本专利技术涉及压缩机
，尤指一种超临界二氧化碳压缩机密封系统及压缩机。

技术介绍

[0002]超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术是近年来快速发展起来的一项前沿技术，其是采用超临界二氧化碳(临界温度30.98℃，临界压力7.37MPa)为做功工质，主要通过高温高压工质进入涡轮机内膨胀做功从而实现发电，具有循环效率高、功率密度大、功率范围宽以及热源适应范围广等优势。
[0003]超临界二氧化碳循环发电系统为闭式循环，为有效解决因二氧化碳泄漏引发的系统性能亏损、系统复杂度提升以及人员窒息等不利因素，有必要将超临界二氧化碳密封技术作为研究的重难点之一。超临界二氧化碳压缩机作为其中必不可少的关键设备，良好的动密封结构隔绝二氧化碳泄漏能够显著提升系统的可靠性、安全性。
[0004]目前，超临界二氧化碳压缩机密封结构大多采用干气密封、碳环密封或迷宫密封形式，其中干气密封虽然理论泄漏量最小，但仍无法完全隔绝二氧化碳泄漏，且存在控制系统复杂引发的可靠性低、单侧布置轴向载荷过大等缺点。碳环密封泄漏量次之，但存在碳环磨损引发的泄漏量增大、杂质污染等问题；迷宫密封虽然结构简单，但泄漏量最大，单纯使用迷宫密封无法实现二氧化碳零泄漏。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种超临界二氧化碳压缩机密封系统及压缩机，不仅结构简单，且可实现二氧化碳的零泄漏。
[0006]本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]一方面，提供一种超临界二氧化碳压缩机密封系统，包括：
[0008]壳体，中部设有用于与转轴连接的轴通孔，所述轴通孔的孔径大于所述转轴的外径，所述壳体内沿所述转轴的轴向分别设有与所述轴通孔连通的第一压力腔、第二压力腔和第三压力腔，所述壳体内设有与所述第一压力腔连通的第一引流孔、与所述第二压力腔连通的第二引流孔和与所述第三压力腔连通的第三引流孔；
[0009]第一迷宫密封环，外侧伸入所述第一压力腔内且与所述第一压力腔远离所述第二压力腔的侧壁密封连接，内壁设有用于与压缩机叶轮和所述转轴配合的篦齿；
[0010]第二迷宫密封环，外侧伸入所述第一压力腔内且与所述第一压力腔靠近所述第二压力腔的侧壁密封连接，内壁设有用于与所述转轴配合的篦齿；
[0011]第三迷宫密封环，外侧伸入所述第三压力腔内且与所述第三压力腔靠近所述第二压力腔的侧壁密封连接，内壁设有用于与所述转轴配合的篦齿，在所述轴通孔内位于所述第三迷宫密封环与所述第二迷宫密封环之间的区域形成所述第二压力腔；
[0012]二氧化碳循环单元，一端与所述第一引流孔的出口连通，另一端与压缩机入口连
通，用于实现二氧化碳的循环；
[0013]二氧化碳收集单元，设置在所述第二引流孔的出口，用于收集二氧化碳；
[0014]隔离气单元，设置在所述第三引流孔的出口，用于向所述第三引流孔内通入隔离气。
[0015]在一些实施方式中，所述壳体包括压力壳、第一盖板和第二盖板，所述压力壳中部设有所述轴通孔，所述压力壳的一端设有第一凹槽，另一端设有第二凹槽；
[0016]所述第一盖板密封设置在所述压力壳的一端且与所述第一凹槽形成所述第一压力腔；
[0017]所述第二盖板密封设置在所述压力壳的另一端且与所述第二凹槽形成所述第三压力腔。
[0018]在一些实施方式中，还包括第四迷宫密封环，所述第四迷宫密封环的一端伸入所述第三压力腔内且与所述第二盖板密封连接，另一端设有用于与所述转轴配合的篦齿。
[0019]在一些实施方式中，所述第一引流孔的出口、所述第二引流孔的出口和所述第三引流孔的出口位于所述压力壳的同一横截面上。
[0020]在一些实施方式中，所述压力壳内还设有与所述第一压力腔连通的第一引压孔、与所述第二压力腔连通的第二引压孔和与所述第三压力腔连通的第三引压孔，所述第一引压孔内设有用于测量所述第一压力腔内压力的第一压力传感器，所述第二引压孔内设有用于测量所述第二压力腔内压力的第二压力传感器，所述第三引压孔内设有用于测量所述第三压力腔内压力的第三压力传感器。
[0021]在一些实施方式中，所述二氧化碳循环单元包括依次管路连接的第一缓冲罐、第一压力变送器、流量计、第一增压泵、加热器、第二压力变送器和第二缓冲罐，所述第一缓冲罐与所述第一引流孔的出口管路连接，所述第二缓冲罐与压缩机入口管路连接。
[0022]在一些实施方式中，所述二氧化碳收集单元包括第一分支管路和第二分支管路，所述第一分支管路上设有第一截止阀且与所述第一引流孔的出口连通，所述第二分支管路的一端与所述第一引流孔的出口连通，另一端通过管路依次连接有第二截止阀、第四压力变送器、第二增压泵、第三压力变送器和第三缓冲罐。
[0023]在一些实施方式中，所述隔离气单元包括依次管路连接的第五压力变送器、第四缓冲罐、干燥机和空压机，所述第五压力变送器与所述第三引流孔的出口管路连接。
[0024]在一些实施方式中，所述第一迷宫密封环的篦齿为阶梯型篦齿，所述第一迷宫密封环的篦齿与所述压缩机叶轮和所述转轴的间隙为0.1
‑
0.15mm；
[0025]所述第二迷宫密封环的篦齿与所述转轴的间隙为0.1
‑
0.15mm；
[0026]所述第三迷宫密封环的篦齿与所述转轴的间隙为0.1
‑
0.15mm。
[0027]另一方面，还提供一种超临界二氧化碳压缩机，包括转轴、压缩机叶轮和上述任一实施方式所述的超临界二氧化碳压缩机密封系统，所述转轴设置在所述轴通孔内，所述压缩机叶轮设置在所述壳体的一端且与所述转轴连接。
[0028]本专利技术的技术效果在于：
[0029](1)使用迷宫密封环组成密封单元，能够有效简化密封结构，降低迷宫结构复杂程度，具有良好的工艺性及经济性。
[0030](2)通过第一迷宫密封环和第二迷宫密封环进行两级泄压、中间排放的形式能够
防止超临界二氧化碳在迷宫密封出口节流形成干冰，能够有效保证机组的稳定运行及零部件的安全。
[0031](3)通过合理的设计，能够控制经第一引流孔及第二引流孔的二氧化碳流量，二氧化碳循环系统能够将二氧化碳循环利用量提升至总泄漏量的90％以上；二氧化碳收集系统能够实现二氧化碳的收集、转移及延迟排放等功能。
[0032](4)通过使用隔离气进行气体密封，可以有效的隔绝二氧化碳的泄漏，利于进行主动收集，从而实现二氧化碳在有限空间的零泄漏。
[0033](5)充分利用压力壳环形空间，通过错位设计在压力壳同一轴向截面布置三个引压孔、三个引流孔以缩短轴向长度，降低轴系设计难度。
附图说明
[0034]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：
[0035]图1是本申请具体实施例提供的一种超临界二氧化碳压缩机密封系统的压力壳的结构示意图；
[0036]图2是图1中A
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳压缩机密封系统，其特征在于，包括：壳体，中部设有用于与转轴连接的轴通孔，所述轴通孔的孔径大于所述转轴的外径，所述壳体内沿所述转轴的轴向分别设有与所述轴通孔连通的第一压力腔、第二压力腔和第三压力腔，所述壳体内设有与所述第一压力腔连通的第一引流孔、与所述第二压力腔连通的第二引流孔和与所述第三压力腔连通的第三引流孔；第一迷宫密封环，外侧伸入所述第一压力腔内且与所述第一压力腔远离所述第二压力腔的侧壁密封连接，内壁设有用于与压缩机叶轮和所述转轴配合的篦齿；第二迷宫密封环，外侧伸入所述第一压力腔内且与所述第一压力腔靠近所述第二压力腔的侧壁密封连接，内壁设有用于与所述转轴配合的篦齿；第三迷宫密封环，外侧伸入所述第三压力腔内且与所述第三压力腔靠近所述第二压力腔的侧壁密封连接，内壁设有用于与所述转轴配合的篦齿，在所述轴通孔内位于所述第三迷宫密封环与所述第二迷宫密封环之间的区域形成所述第二压力腔；二氧化碳循环单元，一端与所述第一引流孔的出口连通，另一端与压缩机入口连通，用于实现二氧化碳的循环；二氧化碳收集单元，设置在所述第二引流孔的出口，用于收集二氧化碳；隔离气单元，设置在所述第三引流孔的出口，用于向所述第三引流孔内通入隔离气。2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳压缩机密封系统，其特征在于，所述壳体包括压力壳、第一盖板和第二盖板，所述压力壳中部设有所述轴通孔，所述压力壳的一端设有第一凹槽，另一端设有第二凹槽；所述第一盖板密封设置在所述压力壳的一端且与所述第一凹槽形成所述第一压力腔；所述第二盖板密封设置在所述压力壳的另一端且与所述第二凹槽形成所述第三压力腔。3.根据权利要求2所述的一种超临界二氧化碳压缩机密封系统，其特征在于，还包括第四迷宫密封环，所述第四迷宫密封环的一端伸入所述第三压力腔内且与所述第二盖板密封连接，另一端设有用于与所述转轴配合的篦齿。4.根据权利要求2所述的一种超临界二氧化碳压缩机密封系统，其特征在于，所述第一引流孔的出口、所述第二引流孔的出口和所述第三引流孔的出口位于所述压力壳的同一横截面上。5.根据权利要求2所述的一种超临界二氧化碳压缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋怀乐，杨康，林志民，肖瑞雪，秦政，周兆伟，王林涛，胡航领，
申请(专利权)人：上海齐耀动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：