CN114087038A - 一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构和方法，加快透平缸体冷却时间，降低企业经济损失。一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构，包括透平缸体，所述透平缸体的外部覆盖有冷却壳体，所述冷却壳体的外部贴覆有保温层，所述透平缸体、冷却壳体之间留有供冷却气通过的间隙，所述冷却壳体上设有冷却气进口、冷却气出口，所述冷却气进口与冷却风机连接，用于向冷却壳体内鼓入冷却风，所述冷却气出口用于排出冷却壳体内鼓入的冷却气。
Description
技术领域
本发明涉及超临界二氧化碳透平技术领域，特别是涉及一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构和方法。
背景技术
以超临界二氧化碳为介质的循环发电系统效率高，可替代传统发电循环系统，并且系统体积小，也可应用于船舶动力系统。为实现高效率，必须提高系统热力循环的温度、压力，在系统正常工作时，透平本体温度较高(一般可达500℃以上)，具有较强的热辐射，能量散失很大，降低了系统热效率，同时对透平本体周围的传感器会造成一定干扰甚至破坏，为了解决以上问题，透平缸体外围往往会包覆一层厚厚的保温棉；在透平正常停机时，透平内部是源源不断地充入二氧化碳工质，然后逐渐降低充入二氧化碳气体的温度、压力，待缸体温度降到比较低时(200℃以内)，透平系统即可停止运行。但是在遇到突发情况时，如停电或者系统故障，透平进出口阀门瞬间关闭，透平会在几分钟内惯性停止下来，此时透平缸体温度依旧较高，透平容易高温抱死，再次启动只有等缸体温度自由冷却到较低温度(200℃以内)状态下才可重新启动，由于透平本体需承受高压力，缸体壁厚往往比较厚，加之外围有厚保温层，缸体自由冷却速度非常缓慢(发电功率较大系统的透平自由冷却时间在3天以上)，造成企业经济损失。因此，本发明设计了一种超临界二氧化碳透平在事故紧急停机下对缸体的冷却结构及方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构和方法，加快透平缸体冷却时间，降低企业经济损失。
本发明的目的是这样实现的：
一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构，包括透平缸体，所述透平缸体的外部覆盖有冷却壳体，所述冷却壳体的外部贴覆有保温层，所述透平缸体、冷却壳体之间留有供冷却气通过的间隙，所述冷却壳体上设有冷却气进口、冷却气出口，所述冷却气进口与冷却风机连接，用于向冷却壳体内鼓入冷却风，所述冷却气出口用于排出冷却壳体内鼓入的冷却气。
优选地，所述冷却壳体由上冷却壳体、下冷却壳体组成，上冷却壳体、下冷却壳体分别与透平缸体用螺钉进行连接将上冷却壳体、下冷却壳体连通。
优选地，所述上冷却壳体、下冷却壳体均由5-10mm的钢板按照透平缸体形状进行弯曲、焊接而成。
优选地，所述冷却气进口位于下冷却壳体上，所述冷却气出口位于上冷却壳体上，冷却气进口、冷却气出口错位设置。
优选地，所述上冷却壳体、下冷却壳体以透平排气口、支撑架所在水平面为分界线。
优选地，所述上冷却壳体、下冷却壳体通过螺钉固定在透平缸体上，缝隙处填充保温棉密封。
优选地，所述透平缸体、冷却壳体之间供冷却气通过的间隙为20-80mm。
优选地，所述冷却壳体的覆盖位置排除透平缸体上外露的螺栓部位。
优选地，所述透平缸体的前端连接前轴承盖及前轴承、前轴承座、前干气密封，所述透平缸体的后端连接后干气密封、后轴承盖及后轴承、后轴承座，正常运行状态下，前轴承盖、前轴承、后轴承盖、后轴承里通过油泵供入润滑油，前轴承座、后轴承座对透平起支撑作用，前后干气密封通入高于透平内部压力的二氧化碳，起密封和冷却作用。
一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却方法，
正常运行状态下，将冷却气进口、冷却气出口封闭，透平缸体、冷却壳体之间的间隙内充满静止空气，形成保温作用的空气层，冷却壳体外部贴覆的保温层进一步起到保温作用，
透平事故紧急停机时，开启冷却气出口，将冷却气进口通过管道与冷却风机连接，打开透平冷却风机，间隙内用于保温的空气层被完全抽出，外部的冷却空气持续进入该间隙内，使冷却壳体外部贴覆的保温层失去保温作用，冷却空气快速对透平缸体进行冷却。
由于采用了上述技术方案，本发明加快透平缸体冷却时间，降低企业经济损失。
附图说明
图1为超临界二氧化碳透平整体布置外形示意图；
图2为透平缸体、冷却壳体及保温层组成示意图。
附图标记
附图中，前轴承盖及前轴承1、前轴承座2、前干气密封3、透平缸体4、后干气密封5、后轴承盖及后轴承6、后轴承座7。
具体实施方式
参见图1，为本发明的一种超临界二氧化碳透平整体布置外形示意图，从进气口进入高温(≥550℃)、高压(15～32MPa)二氧化碳，进而涡轮蜗盘做工带动轴及发电机旋转，即可发电；该透平布置外形主要由前轴承盖及前轴承、前轴承座、前干气密封、透平缸体、后干气密封、后轴承盖及后轴承、后轴承座组成，在透平正常运行时，其中前轴承盖及前轴承，后轴承盖及后轴承里会有油泵供入的润滑油，前后轴承座对透平起支撑作用，前后干气密封需通入略高于透平内部压力的二氧化碳(密封和冷却作用)。
参见图2，为本发明透平缸体、冷却壳体及保温层组成图。从内到外依次为透平缸体、冷却壳体(不规则虚线层为冷却壳体轮廓)、保温层(剖面线部分)。冷却壳体分为上冷却壳体与下冷却壳体，均由5-10mm钢板按照透平缸体形状进行弯曲、焊接而成，制造简单，冷却壳体与缸体通过螺钉连接，便于拆装，冷却壳体与透平缸体之间为50mm隔空部分，为冷却气通过间隙(该间隙可随透平机组调整，较小透平可适当减小通过间隙)，冷却壳体上留有冷却气进、出口，进口与冷却风机(冷却风机介质为空气即可)出口相连，出口接管道室外排空。透平事故紧急停机时，打开透平冷却风机，常温空气(冷却气)从透平冷却气进口进入冷却壳体与透平缸体隔空部分，从而对透平缸体进行冷却后从冷却气出口排空。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构，包括透平缸体，其特征在于：所述透平缸体的外部覆盖有冷却壳体，所述冷却壳体的外部贴覆有保温层，所述透平缸体、冷却壳体之间留有供冷却气通过的间隙，所述冷却壳体上设有冷却气进口、冷却气出口，所述冷却气进口与冷却风机连接，用于向冷却壳体内鼓入冷却风，所述冷却气出口用于排出冷却壳体内鼓入的冷却气。
2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构，其特征在于：所述冷却壳体由上冷却壳体、下冷却壳体组成，上冷却壳体、下冷却壳体分别与透平缸体用螺钉进行连接将上冷却壳体、下冷却壳体连通。
3.根据权利要求2所述的一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构，其特征在于：所述上冷却壳体、下冷却壳体均由5-10mm的钢板按照透平缸体形状进行弯曲、焊接而成。
4.根据权利要求2所述的一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构，其特征在于：所述冷却气进口位于下冷却壳体上，所述冷却气出口位于上冷却壳体上，冷却气进口、冷却气出口错位设置。
5.根据权利要求2所述的一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构，其特征在于：所述上冷却壳体、下冷却壳体以透平排气口、支撑架所在水平面为分界线。
6.根据权利要求2所述的一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构，其特征在于：所述上冷却壳体、下冷却壳体通过螺钉固定在透平缸体上，缝隙处填充保温棉密封。
7.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构，其特征在于：所述透平缸体、冷却壳体之间供冷却气通过的间隙为20-80mm。
8.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构，其特征在于：所述冷却壳体的覆盖位置排除透平缸体上外露的螺栓部位。
9.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构，其特征在于：所述透平缸体的前端连接前轴承盖及前轴承、前轴承座、前干气密封，所述透平缸体的后端连接后干气密封、后轴承盖及后轴承、后轴承座，正常运行状态下，前轴承盖、前轴承、后轴承盖、后轴承里通过油泵供入润滑油，前轴承座、后轴承座对透平起支撑作用，前后干气密封通入高于透平内部压力的二氧化碳，起密封和冷却作用。
10.一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却方法，其特征在于：
正常运行状态下，将冷却气进口、冷却气出口封闭，透平缸体、冷却壳体之间的间隙内充满静止空气，形成保温作用的空气层，冷却壳体外部贴覆的保温层进一步起到保温作用，
透平事故紧急停机时，开启冷却气出口，将冷却气进口通过管道与冷却风机连接，打开透平冷却风机，间隙内用于保温的空气层被完全抽出，外部的冷却空气持续进入该间隙内，使冷却壳体外部贴覆的保温层失去保温作用，冷却空气快速对透平缸体进行冷却。
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