CN218953381U - 一种自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组，属于热力发电设备领域。自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组，包括：发电机以及设置在发电机一端的透平机、压缩机，发电机具有电机外壳、转子和定子，透平机具有透平叶轮和透平蜗壳，压缩机具有压缩机叶轮和压缩机蜗壳，透平叶轮和压缩机叶轮固定安装在转子的一端上，透平机与压缩机之间设有真空隔离腔和冷却隔离腔。有益效果：真空隔离腔降低通过阻隔透平与压缩机之间的热传递来减小热量与效率损失，由壳体传递的热量通过冷却隔离腔内介质回收实现冷热屏蔽目的，真空隔离腔与冷却隔离腔的配合实现高温透平与低温压缩机之间的温度屏蔽。

Description

一种自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组

技术领域

本实用新型属于热力发电设备技术领域，具体涉及一种自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组。

背景技术

在热力发电行业中，超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统由于系统效率高、结构紧凑、高温热源匹配性好等优势有望成为下一代热力发电技术。同时，超临界二氧化碳存在着压力高、密封难度大、转速高等问题。

为了解决上述问题，常规手段采用全封闭一体式的压缩机透平发电机组。将压缩机与透平共轴设置在发电机两端，压缩机、透平、发电机全封闭在一体机腔室内，实现二氧化碳无外漏、残余轴向力很小。方案将透平发电机、压缩机合并，但需要一套额外设备来降低发电机腔内压力以及配置一套水冷系统对发电机进行降温冷却。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题提供一种自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组，真空隔离腔降低通过阻隔透平与压缩机之间的热传递来减小热量与效率损失，由壳体传递的热量通过冷却隔离腔内介质回收实现冷热屏蔽目的，真空隔离腔与冷却隔离腔的配合实现高温透平与低温压缩机之间的温度屏蔽。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组包括：发电机以及设置在发电机一端的透平机、压缩机，所述发电机具有电机外壳、转子和定子，所述透平机具有透平叶轮和透平蜗壳，所述压缩机具有压缩机叶轮和压缩机蜗壳，所述透平叶轮和所述压缩机叶轮固定安装在所述转子的一端上，所述压缩机蜗壳和所述透平蜗壳分别与所述电机外壳固定连接，所述透平机上设有透平入口和透平出口，所述压缩机上设有压缩机入口和压缩机出口，所述透平出口连通所述压缩机入口，所述压缩机出口连通所述透平入口，所述透平机与所述压缩机之间设有真空隔离腔和冷却隔离腔；高温高压的超临界二氧化碳对所述透平机做功，驱动所述压缩机对超临界二氧化碳做功，当所述透平机输出功率大于所述压缩机消耗功率时，所述发电机对外输出功率。

有益效果：真空隔离腔降低通过阻隔透平与压缩机之间的热传递来减小热量与效率损失，由壳体传递的热量通过冷却隔离腔内介质回收实现冷热屏蔽目的，真空隔离腔与冷却隔离腔的配合实现高温透平与低温压缩机之间的温度屏蔽。

优选的，所述转子通过轴承组件支撑于所述电机外壳。

优选的，所述轴承组件包括末端径向轴承、推力轴承和前端径向轴承，所述前端径向轴承位于所述转子的一端，所述末端径向轴承和所述推力轴承位于所述转子的另一端，所述推力轴承位于所述末端径向轴承的内侧。

优选的，所述压缩机蜗壳和所述透平蜗壳之间设有梳齿密封。

优选的，所述冷却隔离腔内设有冷却水套，所述冷却隔离腔上设有与所述冷却水套连通的冷却液出口和冷却液入口。

优选的，所述透平叶轮和所述压缩机叶轮通过双头螺纹固定在所述转子上。

优选的，所述电机外壳远离所述压缩机一端设有开口，所述开口处设有端盖。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、透平叶轮；2、真空隔离腔；3、冷却隔离腔；4、压缩机叶轮；5、冷却液入口；6、电机外壳；7、端盖；8、末端径向轴承；9、推力轴承；10、转子；11、定子；12、前端径向轴承；13、发电机腔室；14、压缩机腔室；15、压缩机蜗壳；16、梳齿密封；17、透平腔室；18、透平蜗壳；19、压缩机入口；20、压缩机出口；21、冷却液出口；22、透平入口；23、透平出口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组，包括：发电机以及设置在发电机一端的透平机、压缩机，所述发电机具有电机外壳6、转子10和定子11，所述透平机具有透平叶轮1和透平蜗壳18，所述压缩机具有压缩机叶轮4和压缩机蜗壳15，所述透平叶轮1和所述压缩机叶轮4固定安装在所述转子10的一端上，所述压缩机蜗壳15和所述透平蜗壳18分别与所述电机外壳6固定连接，所述压缩机蜗壳15和所述透平蜗壳18之间设有梳齿密封16，使整个系统与外界隔绝，保证系统内二氧化碳的纯净，同时避免系统的泄露损失，所述透平机上设有透平入口22和透平出口23，所述压缩机上设有压缩机入口19和压缩机出口20，所述透平出口23连通所述压缩机入口19，所述压缩机出口20连通所述透平入口22，所述透平机与所述压缩机之间设有真空隔离腔2和冷却隔离腔3；高温高压的超临界二氧化碳对所述透平机做功，驱动所述压缩机对超临界二氧化碳做功，当所述透平机输出功率大于所述压缩机消耗功率时，所述发电机对外输出功率。

本实用新型提出透平机、压缩机和发电机与梳齿密封同轴设置，取消传统的压缩机与透平分体布置，整机结构紧凑，且透平机、压缩机设置在发电机一端，减少密封件的数量，节约成本，持续将高温高压的超临界二氧化碳通过透平入口22进入，带动透平叶轮1转动，驱动压缩机叶轮4转动，超临界二氧化碳从透平出口23出来经过冷却器冷却后进入压缩机入口19，超临界二氧化碳从压缩机出口20加压出来后通过外置的加热器加热后再进入透平入口22内，在工作过程中，真空隔离腔2降低通过阻隔透平腔室17与压缩机腔室14之间的热传递来减小热量与效率损失，由壳体传递的热量通过冷却隔离腔3内介质回收实现冷热屏蔽目的，真空隔离腔2与冷却隔离腔3的配合实现高温透平机与低温压缩机之间的温度屏蔽。

优选的，所述转子10通过轴承组件支撑于所述电机外壳6，所述轴承组件包括末端径向轴承8、推力轴承9和前端径向轴承12，末端径向轴承8、推力轴承9和前端径向轴承12均设置在发电机腔室13内，所述前端径向轴承12位于所述转子10的一端，所述末端径向轴承8和所述推力轴承9位于所述转子10的另一端，所述推力轴承9位于所述末端径向轴承8的内侧，支撑稳定。

优选的，所述冷却隔离腔3内设有冷却水套，所述冷却隔离腔3上设有与所述冷却水套连通的冷却液出口21和冷却液入口5，利用冷却液对壳体传递的热量进行换热，实现高温透平机与低温压缩机之间的温度屏蔽。

优选的，所述透平叶轮1和所述压缩机叶轮4通过双头螺纹固定在所述转子10上，固定效果好，便于组装和拆卸。

优选的，所述电机外壳6远离所述压缩机一端设有开口，所述开口处设有端盖7，具体可采用螺纹连接的方式进行连接。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组，其特征在于，包括：

发电机以及设置在发电机一端的透平机、压缩机，所述发电机具有电机外壳(6)、转子(10)和定子(11)，所述透平机具有透平叶轮(1)和透平蜗壳(18)，所述压缩机具有压缩机叶轮(4)和压缩机蜗壳(15)，所述透平叶轮(1)和所述压缩机叶轮(4)固定安装在所述转子(10)的一端上，所述压缩机蜗壳(15)和所述透平蜗壳(18)分别与所述电机外壳(6)固定连接，所述透平机上设有透平入口(22)和透平出口(23)，所述压缩机上设有压缩机入口(19)和压缩机出口(20)，所述透平出口(23)连通所述压缩机入口(19)，所述压缩机出口(20)连通所述透平入口(22)，所述透平机与所述压缩机之间设有真空隔离腔(2)和冷却隔离腔(3)；高温高压的超临界二氧化碳对所述透平机做功，驱动所述压缩机对超临界二氧化碳做功，当所述透平机输出功率大于所述压缩机消耗功率时，所述发电机对外输出功率。

2.根据权利要求1所述的自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组，其特征在于，所述转子(10)通过轴承组件支撑于所述电机外壳(6)。

3.根据权利要求2所述的自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组，其特征在于，所述轴承组件包括末端径向轴承(8)、推力轴承(9)和前端径向轴承(12)，所述前端径向轴承(12)位于所述转子(10)的一端，所述末端径向轴承(8)和所述推力轴承(9)位于所述转子(10)的另一端，所述推力轴承(9)位于所述末端径向轴承(8)的内侧。

4.根据权利要求1所述的自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组，其特征在于，所述压缩机蜗壳(15)和所述透平蜗壳(18)之间设有梳齿密封(16)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组，其特征在于，所述冷却隔离腔(3)内设有冷却水套，所述冷却隔离腔(3)上设有与所述冷却水套连通的冷却液出口(21)和冷却液入口(5)。

6.根据权利要求1-4任一项所述的自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组，其特征在于，所述透平叶轮(1)和所述压缩机叶轮(4)通过双头螺纹固定在所述转子(10)上。

7.根据权利要求1-4任一项所述的自屏蔽超临界二氧化碳透平压缩发电机组，其特征在于，所述电机外壳(6)远离所述压缩机一端设有开口，所述开口处设有端盖(7)。

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