CN114876856A - 一种超临界二氧化碳压缩机密封系统及压缩机 - Google Patents
一种超临界二氧化碳压缩机密封系统及压缩机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114876856A CN114876856A CN202210636675.XA CN202210636675A CN114876856A CN 114876856 A CN114876856 A CN 114876856A CN 202210636675 A CN202210636675 A CN 202210636675A CN 114876856 A CN114876856 A CN 114876856A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure
- carbon dioxide
- pressure cavity
- labyrinth
- compressor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 250
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 125
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 125
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims abstract description 93
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 244000126211 Hericium coralloides Species 0.000 claims description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 38
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 206010003497 Asphyxia Diseases 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/08—Sealings
- F04D29/10—Shaft sealings
- F04D29/102—Shaft sealings especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/104—Shaft sealings especially adapted for elastic fluid pumps the sealing fluid being other than the working fluid or being the working fluid treated
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
本发明属于压缩机领域,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。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域,尤指一种超临界二氧化碳压缩机密封系统及压缩机。
背景技术
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。
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。
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。
发明内容
本发明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。
本发明提供的技术方案如下:
一方面,提供一种超临界二氧化碳压缩机密封系统,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。
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;
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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;
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;
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。
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。
本发明的技术效果在于:
(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。
(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。
(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。
(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。
(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
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明:
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;
图2是图1中A-A处截面图及二氧化碳循环单元的流程示意图;
图3是图1中B-B处截面图及二氧化碳收集单元的流程示意图;
图4是图1中C-C处截面图及隔离气单元的流程示意图。
附图标号说明:
1、压缩机叶轮;201、第一迷宫密封环;202、第二迷宫密封环;203、第三迷宫密封环;204、第四迷宫密封环;301-305、密封圈;4、压力壳;5、转轴;601、第一增压泵;602、第二增压泵;701、第一压力腔;702、第二压力腔;703、第三压力腔;801、第一盖板;802、第二盖板;901、第一引流孔;902、第二引流孔;903、第三引流孔;10、空压机;1101、第一引压孔;1102、第二引压孔;1103、第三引压孔;20、二氧化碳循环单元;30、二氧化碳收集单元;40、隔离气单元;PT1、第一压力变送器;PT2、第二压力变送器;PT3、第三压力变送器;PT4、第四压力变送器;PT5、第五压力变送器;C1、第一缓冲罐;C2、第二缓冲罐;C3、第三缓冲罐;C4、第四缓冲罐;M1、流量计;D1、干燥机;H1、加热器;V1、第一截止阀;V2、第二截止阀。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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。
为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。在本文中,“一个”不仅表示“仅此一个”,也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解,在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
在本文中,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。
另外,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的一个实施例中,如图1至图4所示,一种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201、第二迷宫密封环202、第三迷宫密封环203、二氧化碳循环单元20、二氧化碳收集单元30和隔离气单元40。
壳体中部设有用于与转轴5连接的轴通孔,轴通孔的孔径大于转轴5的外径,壳体内沿转轴5的轴向分别设有与轴通孔连通的第一压力腔701、第二压力腔702和第三压力腔703,壳体内设有与第一压力腔701连通的第一引流孔901、与第二压力腔702连通的第二引流孔902和与第三压力腔703连通的第三引流孔903;
第一迷宫密封环201的外侧伸入第一压力腔701内且与第一压力腔701远离第二压力腔702的侧壁密封连接,第一迷宫密封环201的内壁设有用于与压缩机叶轮1和转轴5配合的篦齿;第二迷宫密封环202的外侧伸入第一压力腔701内且与第一压力腔701靠近第二压力腔702的侧壁密封连接,第二迷宫密封环202的内壁设有用于与转轴5配合的篦齿;
第三迷宫密封环203的外侧伸入第三压力腔703内且与第三压力腔703靠近第二压力腔702的侧壁密封连接,第三迷宫密封环203的内壁设有用于与转轴5配合的篦齿,在轴通孔内位于第三迷宫密封环203与第二迷宫密封环202之间的区域形成第二压力腔702;
二氧化碳循环单元20的一端与第一引流孔901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30设置在第二引流孔902的出口,用于收集二氧化碳;隔离气单元40设置在第三引流孔903的出口,用于向第三引流孔903内通入隔离气。
具体的,壳体的轴通孔用于安装转轴5,转轴5的一端连接有压缩机叶轮1,转轴5和压缩机叶轮1为旋转部件,壳体为静止部件,工作时,超临界二氧化碳工质流入压缩机叶轮1工质入口,旋转的压缩机叶轮1对流入的工质做功,实现工质能量和压力的提升。为保证旋转部件的正常旋转,避免旋转部件与静止部件之间发生碰磨,旋转部件与静止部件需要设置间隙,而间隙会导致工质泄漏,所以需要设置密封系统来避免工质泄漏。
第一迷宫密封环201的内壁通过篦齿与压缩机叶轮1和转轴5配合,工作时,超临界二氧化碳流经压缩机背板经过第一迷宫密封20环节流进入第一压力腔701,二氧化碳压力、温度均下降。二氧化碳在第一压力腔701内分流,其中一路经第一引流孔901排出壳体并进入二氧化碳循环单元20,由二氧化碳循环单元20对二氧化碳增压、加热后,使二氧化碳重新进入超临界态并满足压缩机进口条件后,通过管道循环进入压缩机入口,实现二氧化碳的循环利用,其中,通过控制第一压力腔701内压力可实现循环的二氧化碳量可占总泄漏量的90%左右。另一路通过第二迷宫密封环202与轴通孔之间的间隙进入第二压力腔702,二氧化碳经第二迷宫密封环202节流后压力进一步降低,其流量占总泄漏量的10%左右。
第二压力腔702与第二引流孔902连通,隔离气通过第三引流孔903和第三迷宫密封环203进入第二压力腔702,与同时进入第二压力腔702的二氧化碳混合形成混合气,经第二引流孔902排出壳体,并进入二氧化碳收集单元30,实现混合气的收集、转移或延时排放,最终实现二氧化碳在有限空间的零泄漏或100%收集。
第三压力腔703内的压力大于第二压力腔702内的压力,隔离气进入第三压力腔703后从第三压力腔703向第二压力腔702内流动。通过向第二压力腔702内通入隔离气,可防止二氧化碳向右侧第三压力腔703的方向泄漏,隔绝了二氧化碳向有限空间的泄漏,为二氧化碳的收集创造了条件,实现第二压力腔702内的二氧化碳全部收集。其中,隔离气可为氮气、压缩空气等。
本实施例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701、第一引流孔901和二氧化碳循环单元20进行二氧化碳的循环利用,通过第二压力腔702、第二引流孔902和二氧化碳收集单元30进行二氧化碳的收集,并通过第三压力腔703、第三引流孔903和隔离气单元40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。
在一些实施例中,如图2至图4所示,壳体包括压力壳4、第一盖板801和第二盖板802,压力壳4中部设有轴通孔,压力壳4的一端设有第一凹槽,另一端设有第二凹槽;第一盖板801密封设置在压力壳4的一端且与第一凹槽形成第一压力腔701;第二盖板802密封设置在压力壳4的另一端且与第二凹槽形成第三压力腔703。
具体的,第一迷宫密封环201与第一盖板801固定连接为一体,第一迷宫密封环201与第一盖板801的接触面通过密封圈302密封,第一盖板801与压力壳4的一端固定连接,第一盖板801与压力壳4的接触面通过密封圈301密封,第一盖板801连接有第一迷宫密封环201的区域与第一凹槽形成第一压力腔701,用以收集工质并通过第一引流孔901排气,实现第二迷宫密封环202进口的降压功能。
第二迷宫密封环202与压力壳4固定连接为一体,接触面通过密封圈303密封;第三迷宫密封环203与压力壳4固定连接为一体,接触面通过密封圈304密封;第二迷宫密封环202、第三迷宫密封环203及轴通孔之间形成第二压力腔702,用以收集工质与隔离气的混合气并通过第二引流孔902排气。
第二盖板802与压力壳4的另一端固定连接,第二盖板802与第二凹槽形成第三压力腔703,用以接受通过第三引流孔903进入的隔离气。
进一步地,还包括第四迷宫密封环204,第四迷宫密封环204的一端伸入第三压力腔703内且与第二盖板802密封连接,另一端设有用于与转轴5配合的篦齿。第四迷宫密封环204与第二盖板802的左侧固定连接为一体,接触面通过密封圈305密封;第四迷宫密封环204可减少隔离气从第二盖板802与转轴5之间的间隙排出,进而减少隔离气的消耗量。
进一步地,第一引流孔901的出口、第二引流孔902的出口和第三引流孔903的出口位于压力壳4的同一横截面上。将各引流孔的出口设置在压力壳4的同一截面上,可充分利用压力壳4的周向空间,以缩短压力壳4的长度,进而缩短转轴5长度,以增强转轴5稳定性。
进一步地,压力壳4内还设有与第一压力腔701连通的第一引压孔1101、与第二压力腔702连通的第二引压孔1102和与第三压力腔703连通的第三引压孔1103,第一引压孔1101内设有用于测量第一压力腔701内压力的第一压力传感器,第二引压孔1102内设有用于测量第二压力腔702内压力的第二压力传感器,第三引压孔1103内设有用于测量第三压力腔703内压力的第三压力传感器。
通过压力传感器测量各压力腔内的压力,可控制各压力腔的压力在合理数值范围。若第一压力腔701内压力太低,会导致二氧化碳气体温度太低,下游整个循环无法正常进行,若第一压力腔701内压力过大,会导致进入第二压力腔702的二氧化碳泄漏量较大。在整个工作中,需要保证第一压力腔701的压力远大于第二压力腔702内的压力,第三压力腔703内的压力略大于第二压力腔702内的压力。优选地,本实施例中,压缩机进口压力为7.8-8.3MPa,第一压力腔701的压力控制在2MPa左右,第二压力腔702内的压力为0.5MPa左右,第三压力腔703内的压力为0.7-0.8MPa左右。
在一些实施例中,如图2所示,二氧化碳循环单元20包括依次管路连接的第一缓冲罐C1、第一压力变送器PT1、流量计M1、第一增压泵601、加热器H1、第二压力变送器PT2和第二缓冲罐C2,第一缓冲罐C1与第一引流孔901的出口管路连接,第二缓冲罐C2与压缩机入口管路连接。
超临界二氧化碳流经压缩机叶轮1经过第一迷宫密封环201节流进入第一压力腔701,二氧化碳压力、温度均下降。在第一压力腔701中分流,其中一路经第一引流孔901排出压力壳4进入第一缓冲罐C1,通过第一增压泵601及加热器H1分别对二氧化碳增压、加热,使二氧化碳重新进入超临界态并满足压缩机进口条件后,最后通过管道循环进入压缩机进口,实现二氧化碳循环。第一缓冲罐C1和第二缓冲罐C2用来提升第一压力腔701及压缩机进口的压力稳定性。
在一些实施例中,如图3所示,二氧化碳收集单元30包括第一分支管路和第二分支管路,第一分支管路上设有第一截止阀V1且与第一引流孔901的出口连通,第二分支管路的一端与第一引流孔901的出口连通,另一端通过管路依次连接有第二截止阀V2、第四压力变送器PT4、第二增压泵602、第三压力变送器PT3和第三缓冲罐C3。
第二压力腔702与第二引流孔902连接,隔离气通过第三压力腔703和第三迷宫密封环203进入第二压力腔702,与同时进入的二氧化碳掺混形成混合气,经第二引流孔902排出压力壳4。根据实际情况可选择关闭第二截止阀V2,打开第一截止阀V1将二氧化碳直接排放至开阔空间,或采用关闭第一截止阀V1,打开第二截止阀V2,通过第二增压泵602将二氧化碳加注于第三缓冲罐C3中来进行混合气的收集、转移或延时排放,最终实现二氧化碳在有限空间的零泄漏或100%收集。
在一些实施例中,如图4所示,隔离气单元40包括依次管路连接的第五压力变送器PT5、第四缓冲罐C4、干燥机D1和空压机10,第五压力变送器PT5与第三引流孔903的出口管路连接。隔离气经空压机10增压后被干燥机D1过滤干燥,通过第三引流孔903进入第三压力腔703,一路经第三迷宫密封环203流入第二压力腔702,另一路经第四迷宫密封环204流向壳体外,通过隔离气单元40提供高压隔离气阻隔二氧化碳泄漏,实现二氧化碳向有限空间的零泄漏,为二氧化碳的收集创造了条件。工作时第三压力腔403压力稳定在0.7-0.8MPa,第四缓冲罐C4的存在有利于维持上下游压力的稳定。
在一些实施例中,第一迷宫密封环201的篦齿为阶梯型篦齿,第一迷宫密封环201的篦齿与压缩机叶轮1和转轴5的间隙为0.1-0.15mm;第二迷宫密封环202的篦齿与转轴5的间隙为0.1-0.15mm;第三迷宫密封环203的篦齿与转轴5的间隙为0.1-0.15mm。迷宫密封环与转轴5之间的间隙越小越好,但是,基于工艺和成本考虑,本实施例的迷宫密封环的篦齿与转轴5之间的间隙为0.1-0.15mm,若工艺条件和成本允许的话,迷宫密封环的篦齿与转轴5之间的间隙也可低于0.1mm。
所有迷宫密封环均采用“L”形或“T”形结构,可以在增加密封齿数、提升密封性能的同时缩短机组的轴向尺寸,有利于压缩机轴系设计。第一迷宫密封环201的篦齿为阶梯型篦齿,通过合理设计篦齿的高度,可降低泄漏量的同时有效调节转子轴向力。
本发明还提供一种超临界二氧化碳压缩机,包括转轴5、压缩机叶轮1和上述任一实施例的超临界二氧化碳压缩机密封系统,转轴5设置在轴通孔内,压缩机叶轮1设置在壳体的一端且与转轴5连接。
在压缩机上设置由多个迷宫密封环组成的密封单元,可有效简化密封结构,降低迷宫结构复杂程度,通过二氧化碳循环单元20实现二氧化碳的循环,通过二氧化碳收集单元30实现二氧化碳的收集,并通过隔离气单元40阻隔二氧化碳的泄漏,以实现二氧化碳向有限空间的零泄漏。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
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机密封系统,其特征在于,
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。
6.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。
7.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。
8.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。
9.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;
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;
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。
10.一种超临界二氧化碳压缩机,其特征在于,包括转轴、压缩机叶轮和权利要求1-9任一项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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210636675.XA CN114876856A (zh) | 2022-06-07 | 2022-06-07 | 一种超临界二氧化碳压缩机密封系统及压缩机 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210636675.XA CN114876856A (zh) | 2022-06-07 | 2022-06-07 | 一种超临界二氧化碳压缩机密封系统及压缩机 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114876856A true CN114876856A (zh) | 2022-08-09 |
Family
ID=82678884
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210636675.XA Pending CN114876856A (zh) | 2022-06-07 | 2022-06-07 | 一种超临界二氧化碳压缩机密封系统及压缩机 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114876856A (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101000059A (zh) * | 2006-12-18 | 2007-07-18 | 周国强 | 高压小流量氯气压缩机 |
CN108138794A (zh) * | 2015-07-30 | 2018-06-08 | 诺沃皮尼奥内技术股份有限公司 | 干气密封件冷却布置和方法 |
CN208934999U (zh) * | 2018-09-21 | 2019-06-04 | 四川日机密封件股份有限公司 | 密封间压力低于密封腔压力的双端面机械密封旋转喷射泵 |
CN111749736A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-10-09 | 中国核动力研究设计院 | 一种超临界二氧化碳透平干气密封失效保护装置及方法 |
CN112437842A (zh) * | 2018-07-19 | 2021-03-02 | 株式会社荏原制作所 | 密封系统、以及具有该密封系统的泵系统 |
CN114151547A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-03-08 | 重庆江增船舶重工有限公司 | 一种超临界二氧化碳旋转机械的阻旋减振密封结构 |
CN114352550A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-04-15 | 临海市顺源机械有限公司 | 一种离心式透平压缩机的密封结构及其密封方法 |
-
2022
- 2022-06-07 CN CN202210636675.XA patent/CN114876856A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101000059A (zh) * | 2006-12-18 | 2007-07-18 | 周国强 | 高压小流量氯气压缩机 |
CN108138794A (zh) * | 2015-07-30 | 2018-06-08 | 诺沃皮尼奥内技术股份有限公司 | 干气密封件冷却布置和方法 |
CN112437842A (zh) * | 2018-07-19 | 2021-03-02 | 株式会社荏原制作所 | 密封系统、以及具有该密封系统的泵系统 |
CN208934999U (zh) * | 2018-09-21 | 2019-06-04 | 四川日机密封件股份有限公司 | 密封间压力低于密封腔压力的双端面机械密封旋转喷射泵 |
CN111749736A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-10-09 | 中国核动力研究设计院 | 一种超临界二氧化碳透平干气密封失效保护装置及方法 |
CN114151547A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-03-08 | 重庆江增船舶重工有限公司 | 一种超临界二氧化碳旋转机械的阻旋减振密封结构 |
CN114352550A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-04-15 | 临海市顺源机械有限公司 | 一种离心式透平压缩机的密封结构及其密封方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109139122B (zh) | 一种燃气轮机2级透平转子的内部冷却系统 | |
CN107355271B (zh) | 一种有机朗肯循环千瓦级发电装置 | |
CN207538866U (zh) | 两级悬臂式轴流膨胀机 | |
CN209925297U (zh) | 一种集成水冷式涡轮增压器冷却系统 | |
CN110685755A (zh) | 一种高效有机工质膨胀机 | |
CN201671660U (zh) | 抽汽改背压式汽轮机 | |
CN111412030A (zh) | 基于集成冷却系统的超临界二氧化碳膨胀机 | |
CN206376900U (zh) | 高温蒸汽螺杆机的轴封装置 | |
CN110671501A (zh) | 一种采用迷宫式密封热解气的结构 | |
CN211422717U (zh) | 一种应用于超临界二氧化碳透平的冷却结构 | |
CN114876856A (zh) | 一种超临界二氧化碳压缩机密封系统及压缩机 | |
CN108019243A (zh) | 一种整体轴承座式透平涡轮机 | |
CN114856730B (zh) | 一种超临界二氧化碳透平的闭式循环冷却系统及调节方法 | |
JPH08277725A (ja) | ガスタービン | |
CN108952951B (zh) | 一种涡轮增压器压力气体平衡系统结构 | |
CN107725113B (zh) | 两级悬臂式轴流膨胀机 | |
CN210113386U (zh) | 一种含静压密封的分体式动力涡轮结构 | |
CN115726846A (zh) | 一种超临界二氧化碳透平发电机自循环干式密封装置 | |
CN210919164U (zh) | 一种超临界二氧化碳透平膨胀机多段碳环迷宫密封结构 | |
CN212130569U (zh) | 基于集成冷却系统的超临界二氧化碳膨胀机 | |
CN211599032U (zh) | 一种带有增压中冷的燃料电池用空压机 | |
CN208089448U (zh) | 一种一体式液力透平 | |
CN221921379U (zh) | 一种超临界二氧化碳单轴多级离心式压缩机 | |
CN216842272U (zh) | 一种透平真空泵重型密封结构 | |
CN201424966Y (zh) | 一种背压式汽轮机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |