CN111322124A - 旋转机械设备、超临界工质再压缩循环发电系统及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超临界工质循环技术领域，尤其涉及一种旋转机械设备、超临界工质再压缩循环发电系统及其工艺。该旋转机械设备，包括透平和第一压缩机，透平的驱动轴和第一压缩机的传动轴同轴连接形成第一转轴；第一压缩机的入口和透平的出口相对设置，或者第一压缩机的出口和透平的入口相对设置。该超临界工质再压缩循环发电系统包括该旋转机械设备。该超临界工质再压缩循环发电工艺采用该发电系统。该旋转机械设备、超临界工质再压缩循环发电系统及其工艺，使透平和第一压缩机以轴向推力方向相反的方式布置，有效减小第一转轴受到的轴向载荷，提高运行可靠性及安全性，使该旋转机械设备兼具结构简单、紧凑和做功功率高的优点。

Description

旋转机械设备、超临界工质再压缩循环发电系统及其工艺

技术领域

本发明涉及超临界工质循环技术领域，尤其涉及一种旋转机械设备、超临界工质再压缩循环发电系统及其工艺。

背景技术

随着世界经济的不断发展，能源需求量与日俱增。目前，电力机组正朝着高参数、大功率、高效率的趋势发展，如何利用好能源已成为业界学者和相关研究机构共同关注的焦点问题。超临界工质循环(例如，超临界二氧化碳再压缩循环)在常规火电、新一代核电、船舰动力、聚集太阳能发电等领域具有广阔的工程应用前景。

其中，相关技术中的以透平和压缩机为核心部件的旋转机械设备，在尺寸较小、转速及能量密度较高、进出口压差较大的情况下，会出现旋转机械设备的轴向推力极大，导致工作不可靠、不稳定的问题，所以尚且没有一种结构简单、紧凑且做功效率高的旋转机械设备。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种旋转机械设备，以在一定程度上解决现有技术中的旋转机械设备在尺寸较小而转速及能量密度较高、进出口压差较大的情况下，会出现旋转机械设备的轴向推力极大导致工作不可靠、不稳定的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种超临界工质再压缩循环发电系统，以在一定程度上解决现有技术中的发电系统的旋转机械设备在尺寸较小而转速及能量密度较高、进出口压差较大的情况下，会出现旋转机械设备的轴向推力极大导致工作不可靠以及转速匹配不合理的技术问题。

本发明的第三目的在于提供一种超临界工质再压缩循环发电工艺，以在一定程度上解决现有技术中的发电系统旋转机械设备在尺寸较小而转速及能量密度较高、进出口压差较大的情况下，会出现旋转机械设备的轴向推力极大导致工作不可靠以及转速匹配不合理的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案；

基于上述第一目的，本发明提供的旋转机械设备，包括透平和第一压缩机，所述透平的驱动轴和所述第一压缩机的传动轴同轴连接形成第一转轴；

所述第一压缩机的入口和所述透平的出口相对设置，或者所述第一压缩机的出口和所述透平的入口相对设置。

在上述任一技术方案中，可选地，所述旋转机械设备还包括第二压缩机和变速装置；

所述第二压缩机的传动轴为第二转轴；

所述变速装置包括相啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一转轴与所述第一齿轮同轴连接，所述第二转轴与所述第二齿轮同轴连接。

在上述任一技术方案中，可选地，所述旋转机械设备还包括第三转轴、启动装置和扭矩转换装置；

所述变速装置还包括与所述第一齿轮相啮合的第三齿轮，所述第三转轴的一端与所述第三齿轮同轴连接，所述第三转轴的另一端通过所述扭矩转换装置与所述启动装置的驱动轴可拆卸连接。

在上述任一技术方案中，可选地，旋转机械设备还包括设置于所述第一转轴的第一推力轴承和设置于所述第二转轴的第二推力轴承。

在上述任一技术方案中，可选地，所述旋转机械设备还包括第一径向轴承组件和第二径向轴承组件；

所述第一径向轴承组件包括两个设置于所述第一转轴的第一径向轴承，两个所述第一径向轴承分别位于所述透平背离于所述第一压缩机的一侧以及所述第一压缩机背离于所述透平的一侧；

所述第二径向轴承组件包括两个设置于所述第二转轴的第二径向轴承，两个所述第二径向轴承分别位于所述第二压缩机的入口侧和出口侧。

在上述任一技术方案中，可选地，所述旋转机械设备还包括第一密封件、第二密封件和第三密封件；

所述透平的入口处和出口处均设置有所述第一密封件；

所述第一压缩机的入口处和所述第二压缩机的入口处均设置有所述第二密封件；

所述第二压缩机的出口处和所述第二压缩机的出口处均设置有所述第三密封件。

基于上述第二目的，本发明提供的超临界工质再压缩循环发电系统，包括发电装置、第一回热装置、第二回热装置、供热装置、冷却装置和如上述任一技术方案所述的旋转机械设备；

所述旋转机械设备的第一转轴驱动连接所述发电装置；

所述第一回热装置包括第一换热通道和第二换热通道；所述第二回热装置包括第三换热通道和第四换热通道；

所述供热装置的出口顺次连通所述旋转机械设备的透平、所述第一换热通道、所述第三换热通道、所述冷却装置、所述第一压缩机、所述第四换热通道、所述第二换热通道和所述供热装置的入口，以形成第一循环通路；

所述供热装置的出口顺次连通所述透平、所述第一换热通道、所述第三换热通道、所述第二压缩机、所述第二换热通道和所述供热装置的入口，以形成第二循环通路。

基于上述第三目的，本发明提供的超临界工质再压缩循环发电工艺，采用如上述任一技术方案所述的超临界工质再压缩循环发电系统，包括以下步骤：

经供热装置加热后的工质进入到透平内膨胀做功，以通过第一转轴驱动第一压缩机、第二压缩机和发电装置工作；

膨胀做工后的工质通过第一换热通道输送至第三换热通道；

所述第三换热通道输出的第一路工质经过冷却装置输送至所述第一压缩机，所述第三换热通道输出的第二路工质输送至所述第二压缩机；

所述第一压缩机输出的工质输送至所述第四换热通道，所述第三换热通道的工质向所述第四换热通道内的工质放热；

所述第四换热通道和所述第二压缩机输出的工质均输送至所述第二换热通道，所述第一换热通道内的工质向所述第二换热通道内的工质放热；

所述第二换热通道输出的工质输送至所述供热装置，形成循环。

在上述任一技术方案中，可选地，所述工质为二氧化碳；

所述第一压缩机和所述第二压缩机的总压比均为1.8-3.6；

所述第二路工质的流量与所述第一路工质和第二路工质的流量总和的比值范围为0.2-0.5；

所述第一压缩机与所述透平的转速范围为5000-15000rpm，所述第二压缩机的转速范围为7500-24000rpm。

在上述任一技术方案中，可选地，输送至所述透平的工质的温度范围为500-630℃；输送至所述第一压缩机的工质的温度范围为33-45℃；输送至所述第二压缩机的工质的温度范围为60-110℃；

输送至所述第一压缩机的第一路工质的压力范围为7.7-9.0MPA，流量范围为60-480kg/s；

输送至所述第二压缩机的第二路工质的压力范围为7.7-9.2MPA，流量范围为25-320kg/s。

采用上述技术方案，本发明的有益效果：

本发明提供的旋转机械设备，包括透平和第一压缩机，透平和第一压缩机通过第一转轴同轴连接形成第一转轴，且使二者以轴向推力方向相反的方式布置，从而能够有效减小第一转轴受到的轴向载荷。因而，即使在该旋转机械设备尺寸较小、转速及能量密度较高、进出口压差较大的情况下，也能够确保该旋转机械设备的轴向推力足够小，提高第一转轴的运行可靠性及安全性，从而能够使该旋转机械设备兼具结构简单、紧凑和做功功率高的优点。

本发明提供的超临界工质再压缩循环发电系统，包括上述旋转机械设备，因而能够实现该旋转机械设备的所有有益效果。

本发明提供的超临界工质再压缩循环发电工艺，采用上述超临界工质再压缩循环发电系统，因而能够实现该超临界工质再压缩循环发电系统的所有有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的旋转机械设备的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的超临界工质再压缩循环发电系统的结构示意图。

图标：1-透平的驱动轴；2-透平；3-第一径向轴承；4-第一推力轴承；5-第一密封件；6-第一压缩机；7-第一转轴；8-第一压缩机的传动轴；9-变速装置；10-发电装置；11-扭矩转换装置；12-启动装置；13-第二压缩机；14-第二密封件；15-第三密封件；16-第二推力轴承；17-第二径向轴承；18-第二转轴；19-第一回热装置；20-第二回热装置；21-供热装置；22-冷却装置；23-第三转轴；24-启动装置的驱动轴。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

本实施例提供的旋转机械设备用于超临界工质再压缩循环发电系统，尤其是超临界二氧化碳再压缩循环发电系统。

参见图1和图2所示，本实施例提供的旋转机械设备，包括透平2和第一压缩机6。

透平的驱动轴1和第一压缩机的传动轴8同轴连接形成第一转轴7，也就是说透平2的转子和第一压缩机6的转子均通过第一转轴7相连接。具体地，高温高压的工质在透平2内膨胀做功，驱动第一转轴7以第一转速转动，以使透平的驱动轴1和第一压缩机的传动轴8，为第一压缩机6的工作提供动力。此外，通过第一转轴7驱动连接发电装置10、发动机等耗能装置，即可对耗能装置输入做功。

第一压缩机6的入口和透平2的出口相对设置，或者第一压缩机6的出口和透平2的入口相对设置。由于第一压缩机6的轴向推力是从出口端指向入口端，而透平2的轴向推力从入口端指向出口端，采用上述的相对设置方法，使得二者的轴向推力的方向相反，从而能够至少互相抵消部分轴向推力，从而有效减小第一转轴7所受的轴向载荷，提高第一转轴7的运行可靠性，进而提升系统运行安全性。

可选地，透平的驱动轴1与第一压缩机的传动轴8通过法兰或焊接的方式相连接。

本实施例中的旋转机械设备，包括透平2和第一压缩机6，透平2和第一压缩机6通过第一转轴7同轴连接，且使二者以轴向推力方向相反的方式布置，从而能够有效减小第一转轴7受到的轴向载荷。因而，即使在该旋转机械设备尺寸较小而转速及能量密度较高、进出口压差较大的情况下，也能够保证该旋转机械设备的轴向推力足够小，提高第一转轴7的运行可靠性及安全性，从而能够使该旋转机械设备兼具结构简单、紧凑和做功功率高的优点。

本实施例的可选方案中，旋转机械设备还包括第二压缩机13和变速装置9。

第二压缩机13的传动轴为第二转轴18。

变速装置9包括相啮合的第一齿轮和第二齿轮，第一转轴7与第一齿轮同轴连接，从而第一转轴7带动第一齿轮同步转动，也即第一齿轮的转速也为第一转速。第二转轴18与第二齿轮同轴连接，所以第二转轴18与第二齿轮的转速相同均为第二转速，因而第二转速的大小取决于第一齿轮与第二齿轮之间的第一传动比。

通过变速装置9连接第一转轴7和第二转轴18，第一压缩机6和透平2的转速相同，可以综合考虑透平2和第一压缩机6以及对于该旋转机械设备的实际需求选择第一转速，同时，由于第二转轴18相对于第一转轴7旁侧布置，只需调整第一齿轮和第二齿轮之间的第一传动比，即可将第二压缩机13的第二转速调整至合理范围，以满足第二压缩机13的工作性能需求。也就是说，既可以综合各种因素选定第一转速，又能够相对独立地选择第二转速，从而可使透平2、第一压缩机6和第二压缩机13均在较为合适的转速范围内运行，当该旋转机械设备用于超临界工质再循环系统时，能够显著提高做功效率和循环经济效益。

可选地，第一齿轮和第二齿轮以固定传动比直接啮合；或者，第一齿轮和第二齿轮通过具有多档位的齿轮传动副啮合，从而使该变速装置9能够提供多个可供选择的传动比。

本实施例的可选方案中，旋转机械设备还包括第三转轴23、启动装置12和扭矩转换装置11。

变速装置9还包括与第一齿轮相啮合的第三齿轮，第三转轴23的一端与第三齿轮同轴连接，第三转轴23的另一端通过扭矩转换装置11与启动装置的驱动轴24可拆卸连接。

具体地，在启动阶段，启动装置的驱动轴24通过扭矩转换装置11连接第三转轴23，启动装置12一方面顺次通过启动装置的驱动轴24、扭矩转换装置11、第三转轴23、第三齿轮、第一齿轮、第一转轴7驱动透平2和第一压缩机6转动，启动装置12另一方面顺次通过启动装置的驱动轴24、扭矩转换装置11、第三转轴23、第三齿轮、第一齿轮、第二齿轮、第二转轴18驱动第二压缩机13转动，从而使得第一压缩机6和第二压缩机13具备提升工质压力的能力。当工质的温度达到预定温度且压力达到预定压力后，透平2开始主动做功后，即可脱开扭矩转换装置11、断开第三转轴23和启动装置的驱动轴24之间的连接关系。

其中，扭矩转换装置11不仅能够起到可拆卸连接启动装置的驱动轴24与第三转轴23的作用，而且在启动阶段，能够满足第一转轴7和第二转轴18对于扭矩的要求。

通过调整第三齿轮与第一齿轮之间的第二传送比，可以在启动装置12的转速范围选定的前提下，尽量满足对于第一转速和第二转速的转速范围需求。

可选地，第三转轴23用于与耗能装置同轴连接。透平2即可顺次通过第一转轴7、第一齿轮、第三齿轮和第三转轴23驱动耗能装置工作，进而耗能装置能够对外发电或作为发动机使用。

可选地，启动装置12为启动电机。

本实施例的可选方案中，旋转机械设备还包括设置于第一转轴7的第一推力轴承4和设置于第二转轴18的第二推力轴承16。

具体地，在第一压缩机6和透平2产生的轴向推力大小不同的情况下，第一推力轴承4设置于第一压缩机6和透平2中产生的轴向推力较大的一种的转子与第一转轴7之间。定义第一压缩机6和透平2中产生的较大的轴向推力为第一轴向推力，第一压缩机6和透平2中产生的较小的轴向推力为第二轴向推力，因而第一转轴7所受到的沿轴向的合力的大小为第一轴向推力的大小减去第二轴向推力的大小，该合力的方向与第一轴向推力相一致，通过设置第一推力轴承4能够有效减小该合力对于第一转轴7的影响，从而确保第一转轴7及其他部件的稳定运行。

可以理解的是，在第一压缩机6和透平2产生的轴向推力大小相同的情况下，则可以省略第一推力轴承4。

第二推力轴承16设置于第二压缩机13的转子与第二转轴18之间，从而可以通过第二推力轴承16有效减小第二压缩机13的转子施加给第二转轴18的轴向推力所产生的影响，进而确保第二转轴18及其他部件的稳定运行。

本实施例的可选方案中，旋转机械设备还包括第一径向轴承组件和第二径向轴承组件。

第一径向轴承组件包括两个设置于第一转轴7的第一径向轴承3，两个第一径向轴承3分别位于透平2背离于第一压缩机6的一侧以及第一压缩机6背离于透平2的一侧。具体地，当第一压缩机6的入口和透平2的出口相对设置时，两个第一径向轴承3分别设置于第一压缩机6的出口侧和透平2的入口侧；当第一压缩机6的出口和透平2的入口相对设置时，两个第一径向轴承3分别设置于第一压缩机6的入口侧和透平2的出口侧。确保两个第一径向轴承3的作用范围同时涵盖第一压缩机6和透平2。

第二径向轴承组件包括两个设置第二转轴18的第二径向轴承17，两个第二径向轴承17分别位于第二压缩机13的入口侧和出口侧。

透平2的转子和第一压缩机6的转子分别通过第一径向轴承3与第一转轴7连接；第二径向轴承17设置于第二压缩机13的转子与第二转轴18之间。

除了轴向推力以外，第一转轴7会产生由于透平2和第一压缩机6引起的径向作用力，且第二转轴18也会产生由于第二压缩机13引起的径向作用力，所以通过设置第一径向轴承3和第二径向轴承17，能够对第二转轴18起到支撑与减振的作用，进而提高该旋转机械设备工作的平稳性、安全性和可靠性。

可选地，第一推力轴承4、第二推力轴承16、第一径向轴承3和第二径向轴承17均可以为气体箔轴承、滚珠轴承、磁轴承、动压轴承、静压轴承以及油润滑轴承中的任意一种。

本实施例的可选方案中，旋转机械设备还包括第一密封件5、第二密封件14和第三密封件15。

透平2的入口处和出口处均设置有第一密封件5；第一压缩机6的入口处和第二压缩机13的入口处均设置有第二密封件14；第一压缩机6的出口处和第二压缩机13的出口处均设置有第三密封件15。

通过设置第一密封件5、第二密封件14和第三密封件15能够有效减小轴流泄露，有利于使该旋转机械设备零达到漏气量的目标。其中，由于透平2的出口处和入口处的温度较高，因而第一密封件5可以采用具有冷却功能的密封件。第一压缩机6的出口处和入口处的第二密封件14可以根据具体需求选择尺寸和形状。第二压缩机13的入口处和出口处的第三密封件15可以根据具体需求选择尺寸和形状。

可选地，第一密封件5、第二密封件14和第三密封件15采用迷宫密封、碳环密封或干气密封中的任意一种。

实施例二

实施例二提供了一种超临界工质再压缩循环发电系统，该实施例包括实施例一中的旋转机械设备，实施例一所公开的旋转机械设备的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的旋转机械设备的技术特征不再重复描述。

结合图1和图2所示，本实施例提供的超临界工质再压缩循环发电系统，包括发电装置10、第一回热装置19、第二回热装置20、供热装置21、冷却装置22和旋转机械设备。

旋转机械设备的第一转轴7驱动连接发电装置10。具体地，第一转轴7直接同轴连接发电装置10，或者第一转轴7通过第三齿轮、第三转轴23连接发电装置10，从而通过旋转机械设备驱动发电装置10工作，进而使发电装置10对外发电。

第一回热装置19包括第一换热通道和第二换热通道，第一换热通道和第二换热通道之间能够换热；第二回热装置20包括第三换热通道和第四换热通道，第三换热通道和第四换热通道之间能够换热。

可选地，第一回热装置19和第二回热装置20均为管壳式换热器或印刷板式换热器。

供热装置21的出口顺次连通旋转机械设备的透平2、第一换热通道、第三换热通道、第一压缩机6、冷却装置22、第四换热通道、第二换热通道和供热装置21的入口，以形成第一循环通路。

供热装置21的出口顺次连通透平2、第一换热通道、第三换热通道、第二压缩机13、第二换热通道和供热装置21的入口，以形成第二循环通路。

在第一循环通路中经过第一压缩机6加压后的工质，在被来自第二回热装置20工质加热后，与在第二循环通路中经过第二压缩机13压缩后的工质混合，混合后在第一回热装置19中再次被透平2内做功膨胀后的工质加热，然后在供热装置21中被加热后得到高温高压工质，从而回到透平2内膨胀做功，如此循环。

在本实施的可选方案中，工质为二氧化碳，二氧化碳具有与气体相近的黏性，远低于液体。二氧化碳的临界温度较低，临界条件较为容易达到；且二氧化碳在临界点附近压缩时耗功较少。当二氧化碳处于超临界态时，可压缩性接近液体且远低于气体，无色、无味、无毒，化学性质不活泼，使用安全，成本低廉，具有较低的消耗臭氧潜能值，是一种对环境友好的天然工质。超临界二氧化碳布雷顿闭式循环作为一种较为前言的发电技术，使得该超临界二氧化碳再压缩循环在常规火电、新一代核电、船舰动力、聚集太阳能发电等领域具有广阔的工程应用前景。

具体地，该超临界工质再压缩循环发电系统通过采用该旋转机械设备，能够有效减小透平2和第一压缩机6施加给第一转轴7的轴向推力，从而提高该发电系统工作的安全性和稳定性。且通过变速装置9连接第一转轴7和第二转轴18，使第二转轴18旁侧布置，有利于使透平2、第一压缩机6和第二压缩机13在各自合适的转速范围内运行，从而提高了该超临界工质再压缩循环发电系统的电能转换效率及循环经济性。

本实施例中的超临界工质再压缩循环发电系统具有实施例一中的旋转机械设备的优点，实施例一所公开的旋转机械设备的优点在此不再重复描述。

实施例三

实施例三提供了一种超临界工质再压缩循环发电工艺，该实施例包括实施例二中的超临界工质再压缩循环发电系统，实施例二所公开的超临界工质再压缩循环发电系统的技术特征也适用于该实施例，实施例二已公开的超临界工质再压缩循环发电系统的技术特征不再重复描述。

本实施例提供的超临界工质再压缩循环发电工艺，采用超临界工质再压缩循环发电系统。该超临界工质再压缩循环发电工艺包括以下步骤：

S100，经供热装置加热后的工质进入到透平内膨胀做功，以通过第一转轴驱动第一压缩机、第二压缩机和发电装置工作；

S101，膨胀做工后的工质通过第一换热通道输送至第三换热通道；

S102，所述第三换热通道输出的第一路工质经过冷却装置输送至所述第一压缩机，所述第三换热通道输出的第二路工质输送至所述第二压缩机；

S103，所述第一压缩机输出的工质输送至所述第四换热通道，所述第三换热通道的工质向所述第四换热通道内的工质放热；

S104，所述第四换热通道和所述第二压缩机输出的工质均输送至所述第二换热通道，所述第一换热通道内的工质向所述第二换热通道内的工质放热；

S105，所述第二换热通道输出的工质输送至所述供热装置，形成循环。

可选地，供热装置21可根据需求选择热源种类。

本实施例的可选方案中，第一压缩机6和第二压缩机13的总压比均为1.8-3.6。基于该工艺所采用的旋转机械设备具有更高的运行安全性和稳定性，能够满足较高的能量密度需求。

第二路工质的流量与第一路工质和第二路工质的流量总和的比值范围为0.2-0.5。第一压缩机6作为主压缩机，第二压缩机13作为再压缩机，选用该范围的分流比有利于通过该发电工艺提高该发电系统的循环经济性。

第一压缩机6与透平2的转速范围为5000-16000rpm，第二压缩机13的转速范围为7500-24000rpm。具体地，第一齿轮与第二齿轮的第一传动比的范围为0.2083-2，也即可以根据实际需求在较宽泛的范围内选定第一转速和第二转速。

本实施例的可选方案中，输送至透平2的工质的温度范围为500-630℃，输送至第一压缩机6的工质的温度范围为33-45℃，输送至第二压缩机13的工质的温度范围为60-110℃，通过该工艺可以有效减小压缩耗功。

输送至第一压缩机6的第一路工质的压力范围为7.7-9.0MPA，流量范围为60-480kg/s。输送至第二压缩机13的第二路工质的压力范围为7.7-9.2MPA，流量范围为25-320kg/s。不仅能够满足较为宽泛的总压比范围和分流比范围，还能够增大第一压缩机6和第二压缩机13在流量参数和压力参数方面的可选择范围。

本实施例中的超临界工质再压缩循环发电工艺具有实施例二中的超临界工质再压缩循环发电系统的优点，实施例二所公开的超临界工质再压缩循环发电系统的优点在此不再重复描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种旋转机械设备，其特征在于，包括透平和第一压缩机，所述透平的驱动轴和所述第一压缩机的传动轴同轴连接形成第一转轴；

所述第一压缩机的入口和所述透平的出口相对设置，或者所述第一压缩机的出口和所述透平的入口相对设置。

2.根据权利要求1所述的旋转机械设备，其特征在于，还包括第二压缩机和变速装置；

所述第二压缩机的传动轴为第二转轴；

所述变速装置包括相啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一转轴与所述第一齿轮同轴连接，所述第二转轴与所述第二齿轮同轴连接。

3.根据权利要求2所述的旋转机械设备，其特征在于，还包括第三转轴、启动装置和扭矩转换装置；

所述变速装置还包括与所述第一齿轮相啮合的第三齿轮，所述第三转轴的一端与所述第三齿轮同轴连接，所述第三转轴的另一端通过所述扭矩转换装置与所述启动装置的驱动轴可拆卸连接。

4.根据权利要求2所述的旋转机械设备，其特征在于，还包括设置于所述第一转轴的第一推力轴承和设置于所述第二转轴的第二推力轴承。

5.根据权利要求4所述的旋转机械设备，其特征在于，还包括第一径向轴承组件和第二径向轴承组件；

所述第一径向轴承组件包括两个设置于所述第一转轴的第一径向轴承，两个所述第一径向轴承分别位于所述透平背离于所述第一压缩机的一侧以及所述第一压缩机背离于所述透平的一侧；

所述第二径向轴承组件包括两个设置于所述第二转轴的第二径向轴承，两个所述第二径向轴承分别位于所述第二压缩机的入口侧和出口侧。

6.根据权利要求2所述的旋转机械设备，其特征在于，还包括第一密封件、第二密封件和第三密封件；

所述透平的入口处和出口处均设置有所述第一密封件；

所述第一压缩机的入口处和所述第二压缩机的入口处均设置有所述第二密封件；

所述第二压缩机的出口处和所述第二压缩机的出口处均设置有所述第三密封件。

7.一种超临界工质再压缩循环发电系统，其特征在于，包括发电装置、第一回热装置、第二回热装置、供热装置、冷却装置和如权利要求2至6中任一项所述的旋转机械设备；

所述旋转机械设备的第一转轴驱动连接所述发电装置；

所述第一回热装置包括第一换热通道和第二换热通道；所述第二回热装置包括第三换热通道和第四换热通道；

所述供热装置的出口顺次连通所述旋转机械设备的透平、所述第一换热通道、所述第三换热通道、所述冷却装置、所述第一压缩机、所述第四换热通道、所述第二换热通道和所述供热装置的入口，以形成第一循环通路；

所述供热装置的出口顺次连通所述透平、所述第一换热通道、所述第三换热通道、所述第二压缩机、所述第二换热通道和所述供热装置的入口，以形成第二循环通路。

8.一种超临界工质再压缩循环发电工艺，采用如权利要求7所述的超临界工质再压缩循环发电系统，其特征在于，包括以下步骤：

经供热装置加热后的工质进入到透平内膨胀做功，以通过第一转轴驱动第一压缩机、第二压缩机和发电装置工作；

膨胀做工后的工质通过第一换热通道输送至第三换热通道；

所述第三换热通道输出的第一路工质经过冷却装置输送至所述第一压缩机，所述第三换热通道输出的第二路工质输送至所述第二压缩机；

所述第一压缩机输出的工质输送至所述第四换热通道，所述第三换热通道的工质向所述第四换热通道内的工质放热；

所述第四换热通道和所述第二压缩机输出的工质均输送至所述第二换热通道，所述第一换热通道内的工质向所述第二换热通道内的工质放热；

所述第二换热通道输出的工质输送至所述供热装置，形成循环。

9.根据权利要求8所述的超临界工质再压缩循环发电工艺，其特征在于，

所述工质为二氧化碳；

所述第一压缩机和所述第二压缩机的总压比均为1.8-3.6；

所述第二路工质的流量与所述第一路工质和第二路工质的流量总和的比值范围为0.2-0.5；

所述第一压缩机与所述透平的转速范围为5000-15000rpm，所述第二压缩机的转速范围为7500-24000rpm。

10.根据权利要求9所述的超临界工质再压缩循环发电工艺，其特征在于，

输送至所述透平的工质的温度范围为500-630℃；输送至所述第一压缩机的工质的温度范围为33-45℃；输送至所述第二压缩机的工质的温度范围为60-110℃；

输送至所述第一压缩机的第一路工质的压力范围为7.7-9.0MPA，流量范围为60-480kg/s；

输送至所述第二压缩机的第二路工质的压力范围为7.7-9.2MPA，流量范围为25-320kg/s。

Images