CN205714314U - 一种新型超临界工质布雷顿循环发电机组同轴布置结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型超临界工质布雷顿循环发电机组同轴布置结构，包括压缩机、增速齿轮箱、膨胀机、减速齿轮箱及电动发电机，压缩机的输出轴与增速齿轮箱的输入轴相连接，增速齿轮箱的输出轴与膨胀机的输入轴相连接，膨胀机的输出轴与减速齿轮箱的输入轴相连接，减速齿轮箱的输出轴与电动发电机的驱动轴相连接。该结构能够用于超临界工质布雷顿循环系统中，并且占用空间较小，结构更简单。

Description

一种新型超临界工质布雷顿循环发电机组同轴布置结构

技术领域

本实用新型属于先进高效发电系统领域，涉及一种新型超临界工质布雷顿循环发电机组同轴布置结构。

背景技术

以超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环为原理的热电转换是一种创新和革命性的发电技术。CO2的超临界状态容易实现，而以S-CO2为工质的压缩机、透平机等涡轮系统设备结构紧凑、体积小，可显著降低电厂的建造成本，实现模块化建造技术，缩短电厂建造周期。同时，S-CO2布雷顿循环发电装置可采用标准的工程材料如不锈钢或镍基合金，燃料和热源选择具有多样性，且热电转换效率与传统燃气轮机相比提高至50％，设备造价与传统的蒸汽循环相比却能降低20％，预计可实现电力系统20％～25％的成本下降，能够大幅度提高电力系统的经济性。其紧凑、体积小的特性也为动力应用提供了发展空间。美、日、法等发达国家已经针对这项技术开展了不同程度的研究与开发，而在国内该领域的研发和应用尚属空白，至今仍无S-CO2布雷顿循环装置的专业设计和制造单位，更无法形成相关定型产品的研发和生产能力，严重影响了该技术在我国的推广和应用。

近年来在美国能源部的资助下，一系列重要技术已经取得突破或长足进步。与此同时，关于S-CO2布雷顿循环的各种专利和产业技术也在广泛布局中。几大国际能源装备企业和高科技创新企业已经对应用和市 场展开研究和开发布局，投入多种资源。从研发涉及的机构、部门和领域以及应用潜力来看，这项技术具备平台技术的特征，其突破和掌握可以产生多种有价值、有影响力的应用和产品。一旦该技术中试示范装置得到顺利运行，那么商业化即将能够全面铺开，S-CO2布雷顿循环有望成为近几十年内最有潜力的能源技术之一在工业上得到广泛的应用。

S-CO2布雷顿循环系统的技术含量高，形成原材料加工、产品开发制造、工程设计和营销服务的产业体系，从其所处产业链的环节分析，是个关联度非常高的产业。该技术的研发和应用将有力地带动核电、化石燃料发电、生物质和太阳能热电、CCUS、地热发电等相关行业新产品的研制和推广速度，从旁侧效应看还可带动相关服务性产业的发展，成为一个产业规模迅速扩大的新兴产业。

从已经开展完成的技术、市场和经济性评估结果来看，该项技术虽然尚未实现产业化，但是其成熟度已经超越了技术风险较大的前期概念和性能可行性研发阶段，进入产品开发和产业化阶段。该技术系统和装置的生产、制造和应用所需的材料、部件和服务应该在很大程度上可以在国内已有的产业和技术基础上完成和供应，适时适度投入技术和产品的开发，利用中国的规模化制造能力和巨大能源动力市场，完全有可能实现跨越式发展，在产业和市场发展中占据制高点和主动权。

然而常规蒸发循环发电装置采用分轴布置的格局，发电装置结构较为复杂，并且占用空间较大，并且不能适用于超临界工质布雷顿循环系统中。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种新型超临界工质布雷顿循环发电机组同轴布置结构，该结构能够用于超临界工质布雷顿循环系统中，并且占用空间较小，结构更简单。

为达到上述目的，本实用新型所述的新型超临界工质布雷顿循环发电机组同轴布置结构包括压缩机、增速齿轮箱、膨胀机、减速齿轮箱及电动发电机，压缩机的输出轴与增速齿轮箱的输入轴相连接，增速齿轮箱的输出轴与膨胀机的输入轴相连接，膨胀机的输出轴与减速齿轮箱的输入轴相连接，减速齿轮箱的输出轴与电动发电机的驱动轴相连接。

所述压缩机为轴流式压缩机或离心压缩机。

所述膨胀机为轴流式膨胀机或径流式膨胀机。

所述电动发电机为具有变频功能且能够实现拖动与发电功能相互切换的电动发电机。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的新型超临界工质布雷顿循环发电机组同轴布置结构包括压缩机、增速齿轮箱、膨胀机、减速齿轮箱及电动发电机，其中压缩机、增速齿轮箱、膨胀机、减速齿轮箱及电动发电机依次同轴串联布置，占用空间较小，结构更紧凑、简单。同时在工作时，通过将膨胀机输出的膨胀功直接作为旋转机械能补充在其输出轴及输入轴上，避免能量转化的损失，从而使整个发电装置的效率得到大幅的提高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1为压缩机、2为增速齿轮箱、3为膨胀机、4为减速齿轮箱、 5为电动发电机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图1，本实用新型所述的新型超临界工质布雷顿循环发电机组同轴布置结构包括压缩机1、增速齿轮箱2、膨胀机3、减速齿轮箱4及电动发电机5，压缩机1的输出轴与增速齿轮箱2的输入轴相连接，增速齿轮箱2的输出轴与膨胀机3的输入轴相连接，膨胀机3的输出轴与减速齿轮箱4的输入轴相连接，减速齿轮箱4的输出轴与电动发电机5的驱动轴相连接。

需要说明的是，所述压缩机1为轴流式压缩机或离心压缩机；膨胀机3为轴流式膨胀机或径流式膨胀机；电动发电机5为具有变频功能且能够实现拖动与发电功能相互切换的电动发电机。

本实用新型的具体工作过程为：

启动阶段，首先将膨胀机3内腔进行抽真空，达到一定的真空度要求后，电动发电机5投入到电机状态下，拖动整个轴系转动，二氧化碳工质经进气管道吸入到压缩机1进行压缩，压缩机1正常工作后，打开膨胀机3的进气阀，随着流量增大，膨胀机3的输出功率增大，电动发电机5投入到发电机状态，膨胀机3拖动整个轴系转动，并对外输出电能。

Claims (4)

1.一种新型超临界工质布雷顿循环发电机组同轴布置结构，其特征在于，包括压缩机(1)、增速齿轮箱(2)、膨胀机(3)、减速齿轮箱(4)及电动发电机(5)，压缩机(1)的输出轴与增速齿轮箱(2)的输入轴相连接，增速齿轮箱(2)的输出轴与膨胀机(3)的输入轴相连接，膨胀机(3)的输出轴与减速齿轮箱(4)的输入轴相连接，减速齿轮箱(4)的输出轴与电动发电机(5)的驱动轴相连接。

2.根据权利要求1所述的新型超临界工质布雷顿循环发电机组同轴布置结构，其特征在于，所述压缩机(1)为轴流式压缩机或离心压缩机。

3.根据权利要求1所述的新型超临界工质布雷顿循环发电机组同轴布置结构，其特征在于，所述膨胀机(3)为轴流式膨胀机或径流式膨胀机。

4.根据权利要求1所述的新型超临界工质布雷顿循环发电机组同轴布置结构，其特征在于，所述电动发电机(5)为具有变频功能且能够实现拖动与发电功能相互切换的电动发电机。