CN108626398B - 一种高压含油气体泄漏回收净化回充的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压含油气体泄漏回收净化回充的系统，包括气体引出管、轴端密封装置和电荷发生装置，气体引出管的一端与转轴相通，另一端与布雷顿系统的低压管系连通，其上设有高压气源管和润滑油回收管；轴端密封装置包括金属密封环和外置式密封罩；电荷发生装置包括设置在转轴的轴承后侧的电荷放电装置和设置在气体引出管外侧的外置磁场装置。本发明，用外置式密封罩将旋转机械轴端进行进一步密封，与金属密封环结合，大大提高了旋转机械的密封性，气体中的润滑油在电荷发生装置的作用下进行聚集并最终进入润滑油回收管，使脱油气体进入低压管线，解决超临界工质布雷顿循环系统或其他高压气体循环系统中旋转机械轴端气体含油泄漏的问题。

Description

一种高压含油气体泄漏回收净化回充的系统
技术领域
本发明涉及动力转换技术领域，具体涉及一种高压含油气体泄漏回收净化回充的系统。
背景技术
在动力转换技术领域，超临界CO2布雷顿循环系统以其高热效率和低运行成本等特点，将逐步取代常规蒸汽朗肯循环成为主流核能转换形式，其主要特点为高初参数(全流程CO2超临界)、无相变、强放射性，系统主要包括热源、回热器、透平、冷却器和压缩机等设备。
本系统存在大量旋转机械，且均运行在8MPa以上高压条件，部分设备承压甚至超过了20MPa。CO2泄漏后并不液化，直接混入环境，不仅导致动力系统工质量不足，外部环境中CO2浓度升高，若采用直接核能循环，泄漏的气体将带有辐射，对人体健康产生严重影响。因此在常规蒸汽能量转换系统中并不显著的旋转机械轴端泄漏的问题在本系统中格外突出。
由于超临界CO2布雷顿循环技术正处于发展阶段，超临界CO2布雷顿循环中主要包括换热设备和旋转机械设备。换热设备采用静密封的方式进行密封，虽然换热设备都运行在高压环境中，但是不存在泄漏问题。旋转机械设备如透平机械、辅压缩机、主压缩机，依然沿用传统滚动/滑动轴承和迷宫式密封，均运行在15MPa以上高压条件，且旋转机械部件具有功率密度高、转速高、压力高、轴径小等特点，存在轴端密封不良的问题。根据美国桑迪亚实验室的结果，采用以上技术存在明显的问题：轴径小、转速高、压差大，迷宫密封无法达到防止泄漏的作用，其压缩机和透平的工质泄漏量无法忽略，因此采用实时补气的方式进行临时性补救，但在实际工程运行中这种方法不可行；泄漏的气体会带走滑动轴承或滚动轴承中的部分润滑油，导致润滑油的补充量需求增大，并且泄漏气体中含润滑油，导致环境空气质量变差，影响操作人员的正常工作，
有鉴于此，急需对现有的超临界CO2布雷顿循环系统的旋转机械的结构进行改进，以提高密封性，减少润滑油泄露的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的超临界CO2布雷顿循环系统的旋转机械的密封性差，润滑油泄露量大的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种高压含油气体泄漏回收净化回充的系统，用于将旋转机械的转轴上的泄露高压气体回收，包括：
气体引出管，一端与旋转机械的转轴相通，另一端与布雷顿系统的低压管系连通，其上设有高压气源管和润滑油回收管；
轴端密封装置,包括沿气流方向依次设置在转轴上的金属密封环和外置式密封罩，所述金属密封环设置在转轴上的轴承后侧，与转轴的壳体内壁之间存在间距，所述外置式密封罩与转轴的壳体外端相接，所述气体引出管设置在所述外置式密封罩上；
电荷发生装置，包括设置在旋转机械的转轴的轴承后侧的电荷放电装置和设置在所述气体引出管外侧的外置磁场装置。
在另一个优选的实施例中，所述金属密封环与转轴外侧面之间存在间隙，所述外置式密封罩采用软头迷宫式密封环，其内端设有多个可拆卸的密封齿，且所述密封齿的外沿设有弹性触头。
在另一个优选的实施例中，所述气体引出管竖直设置，所述润滑油回收管设置在所述外置磁场装置的下方。
在另一个优选的实施例中，所述气体引出管的侧壁向一侧凸出，并在内壁形成台阶，所述外置磁场装置设置在凸出部分上，且所述润滑油回收管设置在所述台阶的下方，所述台阶上设有回油孔。
在另一个优选的实施例中，所述气体引出管的输出端设有加速减压装置。
在另一个优选的实施例中，所述加速减压装置包括依次相连的接收管、混合管和扩压管，所述混合管的内径小于两侧的所述接收管和所述扩压管，所述接收管和所述扩压管均为锥形面。
在另一个优选的实施例中，所述高压气源管的内端设有喷嘴，所述喷嘴置于所述接收管的前端。
与现有技术相比，本发明，采用外置式密封罩将旋转机械轴端进行进一步密封，与金属密封环结合，大大提高了旋转机械的密封性，并且通过气体引出管，使得气体中的润滑油在电荷发生装置的作用下进行聚集并最终进入润滑油回收管，使脱油气体进入低压管线，可以解决超临界工质布雷顿循环系统或其他高压气体循环系统中旋转机械轴端气体含油泄漏的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的引出管的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种高压含油气体泄漏回收净化回充的系统，采用外置式密封罩将旋转机械轴端进行进一步密封，与金属密封环结合，大大提高了旋转机械的密封性，并且通过气体引出管，使得气体中的润滑油在电荷发生装置的作用下进行聚集并最终进入润滑油回收管，使脱油气体进入低压管线，可以解决超临界工质布雷顿循环系统或其他高压气体循环系统中旋转机械轴端气体含油泄漏的问题。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种高压含油气体泄漏回收净化回充的系统，用于将旋转机械的转轴上的泄漏高压气体回收，包括气体引出管13、轴端密封装置和电荷发生装置。
如图2所示，气体引出管13的一端与旋转机械的转轴8相通，另一端与布雷顿系统的低压管系22连通，其上设有高压气源管16和润滑油回收管14。轴端密封装置包括沿气流方向依次设置在转轴8上的金属密封环10和外置式密封罩11，金属密封环10设置在转轴8上的轴承后侧，与转轴8的壳体5内壁之间存在间距，外置式密封罩11与转轴8的壳体外端相接，气体引出管23设置在外置式密封罩11上。电荷发生装置包括设置在旋转机械的转轴8的轴承6后侧的电荷放电装置13和设置在气体引出管23外侧的外置磁场装置15。
外置式密封罩11通过焊接或法兰连接的方式与旋转机械的壳体5连接,加工简单,安装方便。
如图2所示，本发明适用于系统中的旋转机械设备，现以超临界CO2布雷顿循环中压缩机设备为例进行说明。
本发明的工作原理为：泄漏的高压气体经过轴承会携带部分润滑油进入泄漏气体，润滑油与气体互溶性较差，因此油滴将以小颗粒的形式存在于高压气体中，通过轴承6后端的电荷放电装置13，使润滑油滴带有正电或负电荷，在壁面附近通过外置磁场装置15使油滴聚集在常规的金属密封环10附近的转轴8的壳体壁面和凹槽中，从而形成第一层油膜7密封。旋转机械中高压气体除了在叶轮3的作用下从气体出口2离开外，旋转机械内高压气体依然会保持15MPa以上的高压，因此其还将会经过轴承6，冲击第一层油膜7，形成带有油滴的高压超临界CO2气体流，由于超临界工质独有特点导致转轴8转速较高，普遍高于3～4万转/分钟，金属密封环10无法达到完全密封的作用。
由于旋转机械的轴端内外压差较大，单一油膜密封无法达到密封效果，因此部分含油气体依然会进入外置式密封罩11，外置式密封罩11是一个密封腔，泄漏的高压含油气体进入后会被高压气源管16射流产生的相对负压差引射入气体引出管23，气体引出管23中通过外置磁场装置15，将气体中携带的润滑油微粒在洛仑兹力的作用下向壁面聚集，形成局部壁面油膜，并通过重力场流向滑油收集装置14，完成滑油的回收再利用，而泄漏的高压气体经过脱油净化后，被引射入布雷顿系统的低压管系22，完成了气体泄漏回收的过程。
其中，金属密封环10与转轴8外侧面之间存在间隙，外置式密封罩11采用软头迷宫式密封环12，其内端设有多个可拆卸的密封齿12，且密封齿12的外沿设有弹性触头。采用了金属密封环10和软头迷宫式密封环12结合的新型密封技术，结合了金属密封环10的高密封压力和软头迷宫式密封环12的柔性良好、抗泄漏性的优点，允许密封齿12与转轴8存在一定程度的接触，从而既保持了高压差阻力，又有效减小了端面的间隙。在不增加轴系长度的情况下减少轴端泄漏量，当磨损至一定程度后将密封齿12的触头进行更换，允许一定的磨损量，易于更换，不会对转轴8造成过多的阻力。
气体引出管23竖直设置，润滑油回收管14设置在外置磁场装置15的下方。这种结构使得润滑油油滴在壁面聚集后，润滑油会在重力作用下直接进入润滑油回收管14，收集方式简便。
气体引出管23的侧壁向一侧凸出，并在内壁形成台阶，外置磁场装置15设置在凸出部分上，且润滑油回收管14设置在台阶的下方，台阶上设有回油孔。台阶为润滑油的聚集提供了结构载体，并且回油孔使得油滴缓慢落入润滑油回收管14内。
气体引出管23的输出端设有加速减压装置，可产生负压差，将脱油净化后的气体快速回收进入低压管系22。加速减压装置包括依次相连的接收管18、混合管19和扩压管20，混合管19的内径小于两侧的接收管18和扩压管20，接收管18和扩压管20均为锥形面。经过接收管18、混合管19内完全混合，后进入扩压管20升压至8MPa以上，混合气体离开扩压管20后进入布雷顿系统中的低压管系22的接收腔。接收管18和扩压管20的结构利于高压气体的混合和释放。
高压气源管16的内端设有喷嘴17，喷嘴17置于接收管18的前端。由于超临界流体密度在压力变化情况下会出现剧烈的降低，因此压缩机排气后高压气体经过喷嘴17形成高速引射气流，引射周围的泄漏气体，此时泄漏气体压力降低至几MPa量级。
本发明，采用外置式密封罩将旋转机械轴端进行进一步密封，与金属密封环结合，大大提高了旋转机械的密封性，并且通过气体引出管，使得气体中的润滑油在电荷发生装置的作用下进行聚集并最终进入润滑油回收管，使脱油气体进入低压管线，可以解决超临界工质布雷顿循环系统或其他高压气体循环系统中旋转机械轴端气体含油泄漏的问题。
本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高压含油气体泄漏回收净化回充的系统，用于将旋转机械的转轴上的泄漏高压气体回收，其特征在于，包括：
气体引出管，一端与旋转机械的转轴相通，另一端与布雷顿系统的低压管系连通，其上设有高压气源管和润滑油回收管；
轴端密封装置,包括沿气流方向依次设置在转轴上的金属密封环和外置式密封罩，所述金属密封环设置在转轴上的轴承后侧，与转轴的壳体内壁之间存在间距，所述外置式密封罩与转轴的壳体外端相接，所述气体引出管设置在所述外置式密封罩上；
电荷发生装置，包括设置在旋转机械的转轴的轴承后侧的电荷放电装置和设置在所述气体引出管外侧的外置磁场装置；
所述气体引出管竖直设置，所述润滑油回收管设置在所述外置磁场装置的下方，泄漏的高压含油气体进入后被所述高压气源管射流产生的相对负压差引射入所述气体引出管。
2.根据权利要求1所述的高压含油气体泄漏回收净化回充的系统，其特征在于，所述金属密封环与转轴外侧面之间存在间隙，所述外置式密封罩采用软头迷宫式密封环，其内端设有多个可拆卸的密封齿，且所述密封齿的外沿设有弹性触头。
3.根据权利要求1所述的高压含油气体泄漏回收净化回充的系统，其特征在于，所述气体引出管的侧壁向一侧凸出，并在内壁形成台阶，所述外置磁场装置设置在凸出部分上，且所述润滑油回收管设置在所述台阶的下方，所述台阶上设有回油孔。
4.根据权利要求1所述的高压含油气体泄漏回收净化回充的系统，其特征在于，所述气体引出管的输出端设有加速减压装置。
5.根据权利要求4所述的高压含油气体泄漏回收净化回充的系统，其特征在于，所述加速减压装置包括依次相连的接收管、混合管和扩压管，所述混合管的内径小于两侧的所述接收管和所述扩压管，所述接收管和所述扩压管均为锥形面。
6.根据权利要求5所述的高压含油气体泄漏回收净化回充的系统，其特征在于，所述高压气源管的内端设有喷嘴，所述喷嘴置于所述接收管的前端。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110469376B (zh) * 2019-08-29 2024-01-16 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 布雷顿循环发电系统及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0222546A1 (en) * 1985-10-29 1987-05-20 Isuzu Motors Limited Engine exhaust gas energy recovery apparatus
CN107289325A (zh) * 2017-08-03 2017-10-24 南通虹登机械设备有限公司 一种六氟化硫自动回收处理装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4346316A (en) * 1980-05-19 1982-08-24 Combustion Engineering, Inc. Apparatus for retrofitting an existing steam generator with an MHD topping unit
US6567450B2 (en) * 1999-12-10 2003-05-20 Cymer, Inc. Very narrow band, two chamber, high rep rate gas discharge laser system
CN2519890Y (zh) * 2001-12-07 2002-11-06 西安交通大学 电磁式空气净化装置
CN1297338C (zh) * 2004-12-31 2007-01-31 西安交通大学 引入磁场的室内空气净化方法
CN201028892Y (zh) * 2007-03-23 2008-02-27 陈子让 地源热泵式油气回收及空调装置
CN201369283Y (zh) * 2009-02-27 2009-12-23 平高集团有限公司 六氟化硫气体回收回充装置
CN105756728A (zh) * 2014-12-18 2016-07-13 刘辉 基于空压机的超临界r744发电系统
CN205618211U (zh) * 2016-05-24 2016-10-05 杭州汽轮动力集团有限公司 应用于有机朗肯循环的密封系统
CN205840927U (zh) * 2016-07-28 2016-12-28 中国核动力研究设计院 一种以超临界二氧化碳为工质的透平发电机组
CN107131017A (zh) * 2017-04-27 2017-09-05 西安交通大学 基于超临界二氧化碳轴流压缩机与轴流透平同轴结构的循环热力系统及控制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0222546A1 (en) * 1985-10-29 1987-05-20 Isuzu Motors Limited Engine exhaust gas energy recovery apparatus
CN107289325A (zh) * 2017-08-03 2017-10-24 南通虹登机械设备有限公司 一种六氟化硫自动回收处理装置

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