應(yīng)用于有機朗肯循環(huán)的密封系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明所設(shè)計的應(yīng)用于有機朗肯循環(huán)的密封系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器、膨脹機、發(fā)電機、第一冷凝器、工質(zhì)泵，其特征是蒸發(fā)器、膨脹機、第一冷凝器、工質(zhì)泵依次組成閉環(huán)循環(huán)，膨脹機通過減速箱與發(fā)電機鏈接，且膨脹機和減速箱之間依次設(shè)有前置密封、干氣密封和后置密封，前置密封上設(shè)有工藝氣進氣口，后置密封上設(shè)有隔離氣進氣口，干氣密封上設(shè)有泄漏氣引出管道，泄漏氣引出管道的另一端與回收裝置連接，回收裝置的冷凝液出口與第一冷凝器連接。這種結(jié)構(gòu)的特點是利用前置密封、后置密封以及干氣密封達到良好的密封效果。
【專利說明】
應(yīng)用于有機朗肯循環(huán)的密封系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及余熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于有機朗肯循環(huán)的密封系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)能減排、提高能源利用率是我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。我國工業(yè)余熱資源豐富，回收利用工業(yè)余熱是節(jié)能減排工作的重點。傳統(tǒng)的利用余熱蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機發(fā)電的方法適用于高、中溫余熱的回收利用，對于各工業(yè)領(lǐng)域存在的大量低溫余熱資源缺乏有效的技術(shù)手段進行回收發(fā)電。
[0003]基于有機介質(zhì)的低溫工業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)屬于熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)，如有機工質(zhì)朗肯循環(huán)(簡稱0RC)、Kalina循環(huán)，ORC是以低沸點有機物為工質(zhì)的朗肯循環(huán)，可回收不同溫度范圍的低溫?zé)崮?，采用這種發(fā)電方式對低溫范圍內(nèi)余熱利用有顯著優(yōu)點，系統(tǒng)冷端基本維持正壓，無需設(shè)置系統(tǒng)冷端真空維持系統(tǒng)，系統(tǒng)工作壓力低，減小透平尺寸和管材消耗，有機工質(zhì)基本都是等熵工質(zhì)或干流體，無需過熱處理，不會在有水滴、高速情況下對透平機械的葉片造成沖擊損害。從技術(shù)發(fā)展看，低溫有機朗肯循環(huán)技術(shù)是利用低溫工業(yè)余熱、地?zé)岷吞柲艿慕?jīng)濟有效方案。
[0004]ORC—般采用不同低沸點有機物(或者混合物)作為工質(zhì)，很多有機工質(zhì)都具有不同程度的大氣臭氧破壞能力和溫室效應(yīng)，或存在毒性、易燃易爆性、對設(shè)備管道的腐蝕性等。工質(zhì)的泄漏一方面對環(huán)保性和安全性造成危害，另一方面造成機組運行成本的增加，同時系統(tǒng)中如果混入不凝性氣體，冷凝器喪失高效的冷凝能力，同時提高冷凝壓力，冷凝器壓力升高會降低膨脹機做功能力，可見密封系統(tǒng)在有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的作用。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，常用機械密封作為膨脹機的軸封，然而機械密封無法適應(yīng)較高線速度的密封要求，同時由于機械密封存在工質(zhì)氣體與潤滑油污染可能性，較高的密封功率消耗和密封壽命較短等缺陷，無法完全勝任有機朗肯循環(huán)的密封要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種密封效果好，并能有效解決工質(zhì)泄漏問題的應(yīng)用于有機朗肯循環(huán)的密封系統(tǒng)。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的應(yīng)用于有機朗肯循環(huán)的密封系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器、膨脹機、發(fā)電機、第一冷凝器、工質(zhì)栗，其特征是蒸發(fā)器、膨脹機、第一冷凝器、工質(zhì)栗依次組成閉環(huán)循環(huán)，膨脹機通過減速箱與發(fā)電機鏈接，且膨脹機和減速箱之間依次設(shè)有前置密封、干氣密封和后置密封，前置密封上設(shè)有工藝氣進氣口，后置密封上設(shè)有隔離氣進氣口，干氣密封上設(shè)有泄漏氣引出管道，泄漏氣引出管道的另一端與回收裝置連接，回收裝置的冷凝液出口與第一冷凝器連接。這種結(jié)構(gòu)的特點是利用前置密封、后置密封以及干氣密封達到良好的密封效果。
[0008]為了延長密封部件的使用壽命，所述的前置密封和后置密封為非接觸式密封結(jié)構(gòu)。其中非接觸密封結(jié)構(gòu)可以是梳齒密封或迷宮密封，從而能夠有效的增加使用壽命，并減少漏氣量。
[0009]更進一步的方案是，所述的回收裝置由制冷循環(huán)結(jié)構(gòu)、回收室和吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)組成，其中吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)有兩組相互并聯(lián);所述的回收室上設(shè)有泄漏氣進口、冷凝液出口和隔離氣出口，其中泄漏氣進口與泄漏氣引出管連接，冷凝液出口通過浮球閥與第一冷凝器連接，隔離氣出口依次通過回收室排空閥、排空壓縮機與吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)連接;所述的制冷循環(huán)結(jié)構(gòu)由依次由第二冷凝器、膨脹閥、熱交換器、溫度傳感器、制冷壓縮機閉環(huán)組成，其中熱交換器設(shè)置在回收室內(nèi)部;所述的吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)包括吸附罐，在吸附罐上設(shè)有排空進氣口、排空出氣口和再生出氣口，在吸附罐內(nèi)設(shè)有熱交換器，其中排空進氣口通過排空前置閥與排空壓縮機連接，排空出氣口與排空電磁閥連接，再生出氣口通過再生電磁閥與第一冷凝器連接。其中所述的回收室的冷凝液出口與第一冷凝器連接設(shè)有啟動栗。所述的溫度傳感器通過控制芯片與回收室排空閥、前置電磁閥電連接。
[0010]通過回收裝置能對泄漏氣體進行進一步的處理，吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)能有效的吸附泄漏氣中的有機工質(zhì)，并輸送回有機朗肯循環(huán)。同時并聯(lián)的兩組吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)能達到一備一用的效果，在一組吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)需要進行吸附再生時，另一組能直接并線使用。
[0011]本發(fā)明所的得到的應(yīng)用于有機朗肯循環(huán)的密封系統(tǒng)，整個循環(huán)系統(tǒng)使用了有效的非接觸密封，具有密封好，泄漏少的特點。同時對泄漏氣進行了回收再生，將泄漏氣中帶出的有機工質(zhì)完全吸附回收，并回輸?shù)接袡C朗肯循環(huán)中。同時還具有一備一用兩套吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)，使得再生的過程不影響有機朗肯循環(huán)的運行。進一步的，在回收裝置內(nèi)設(shè)有一系列的自動化處理，通過浮球閥控制回收室內(nèi)冷凝液的回收，通過溫度傳感器自動控制吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)的啟動，有效的達到節(jié)能效果。
【附圖說明】
[0012]圖1是有機朗肯循環(huán)密封系統(tǒng)示意圖。
[0013]圖2是回收裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
[0015]實施例1。
[0016]如圖1、圖2所示，本實施例描述的一種應(yīng)用于有機朗肯循環(huán)的密封系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器A、膨脹機B、發(fā)電機E、第一冷凝器1、工質(zhì)栗J和回收裝置H，所述的膨脹機B和發(fā)電機J通過減速箱D相連，膨脹機B和減速箱D之間布置有前置密封F、干氣密封C和后置密封G，前置密封F和后置密封G為梳齒密封或迷宮密封等非接觸式密封，干氣密封為單端面密封，可選擇雙端面或串聯(lián)式的，進一步減少泄漏量。在前置密封F通入工藝氣，在后置密封G通入隔離氣體如氮氣，經(jīng)干氣密封C后的泄漏氣通過泄漏氣引出管K引入到回收裝置H中，回收裝置H處理后有機工質(zhì)冷凝液回到第一冷凝器I中。
[0017]所述的回收裝置H包括回收室7、制冷循環(huán)結(jié)構(gòu)和吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)組成，其中吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)有兩組相互并聯(lián)。所述的回收室7上設(shè)有泄漏氣進口、冷凝液出口和隔離氣出口，其中泄漏氣進口與泄漏氣引出管連接，冷凝液出口通過浮球閥8以及啟動栗17與第一冷凝器I連接，隔離氣出口依次通過回收室排空閥6、排空壓縮機5與吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)連接。
[0018]制冷循環(huán)由制冷壓縮機10、膨脹閥9、第二冷凝器11和溫度傳感器16組成，熱交換器設(shè)置在回收室7內(nèi)構(gòu)成蒸發(fā)室，制冷壓縮機10啟動運行后，降低進入回收室7中泄漏氣的溫度和壓力，泄漏氣中的有機工質(zhì)被冷凝成液態(tài)并滴落到回收室7的底部，而泄漏氣中的隔離氣由于沸點較低，在回收室7中不斷積累?；厥帐?中裝有浮球閥8，當(dāng)冷凝液積累一定液位時，啟動栗17將液體抽送到第一冷凝器I中。當(dāng)回收室中的隔離氣量大到開始影響回收室7中換熱器的有效傳熱面積時，溫度傳感器16所感應(yīng)的溫度開始下降，當(dāng)達到設(shè)定值時，回收室排空閥6打開，排空壓縮機5將回收室中的隔離氣抽取出來輸送到吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)中，隨著回收室7中的隔離氣不斷減少，溫度傳感器16所感應(yīng)的溫度上升，當(dāng)達到設(shè)定值時，回收室排空閥6關(guān)閉，排空壓縮機5停止運行。
[0019]所述的吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)，有兩組均分別包括吸附罐，吸附罐中含有能有效吸附有機工質(zhì)的吸附劑如碳等，根據(jù)工質(zhì)不同選擇不同的有效吸附劑種類。在吸附罐上設(shè)有排空進氣口、排空出氣口和再生出氣口，在吸附罐內(nèi)設(shè)有熱交換器。其中第一吸附罐12的其中排空進氣口通過第一排空前置閥14與排空壓縮機5連接，排空出氣口與第一排空電磁閥I連接，再生出氣口通過第一再生電磁閥2與第一冷凝器連接;第二吸附罐13的其中排空進氣口通過第二排空前置閥15與排空壓縮機5連接，排空出氣口與第二排空電磁閥4連接，再生出氣口通過第二再生電磁閥3與第二冷凝器連接
排空階段，第一吸附罐前置電磁閥14打開，第一吸附罐排空電磁閥I打開，排空壓縮機5將回收室中的氣體輸送到第一吸附罐(12)中，第一吸附罐(12)將被排放的氣體可能帶走的有機工質(zhì)分子吸收后，將隔離氣排空，當(dāng)?shù)谝晃焦?12)經(jīng)多次排空吸附后，為了維持吸收效率，需要進行吸附能力再生，此時，隔離氣排空的功能由第二吸附罐13承擔(dān)。第一吸附罐12再生時，將所有與第一吸附罐12相連的電磁閥關(guān)閉，將余熱熱源引入到第一吸附罐12中，加熱第一吸附罐12，使吸附在吸附劑上的有機工質(zhì)分子脫離吸附劑，保持第一吸附罐12溫度一定時間，打開第一吸附罐12的再生電磁閥2，將罐內(nèi)的有機工質(zhì)氣體排入到第一冷凝器I中，關(guān)閉余熱熱源，自然冷卻后，當(dāng)?shù)谝晃焦?2需要排空時，打開冷卻水，降低第一吸附罐12的溫度，提高對有機工質(zhì)的吸附能力。通過兩個吸附罐相互切換，完成排空、再生和有機工質(zhì)回收的連續(xù)功能。
【主權(quán)項】
1.一種應(yīng)用于有機朗肯循環(huán)的密封系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器、膨脹機、發(fā)電機、第一冷凝器、工質(zhì)栗，其特征是蒸發(fā)器、膨脹機、第一冷凝器、工質(zhì)栗依次組成閉環(huán)循環(huán)，膨脹機通過減速箱與發(fā)電機鏈接，且膨脹機和減速箱之間依次設(shè)有前置密封、干氣密封和后置密封，前置密封上設(shè)有工藝氣進氣口，后置密封上設(shè)有隔離氣進氣口，干氣密封上設(shè)有泄漏氣引出管道，泄漏氣引出管道的另一端與回收裝置連接，回收裝置的冷凝液出口與第一冷凝器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于有機朗肯循環(huán)的密封系統(tǒng)，其特征是所述前置密封和后置密封為非接觸式密封結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于有機朗肯循環(huán)的密封系統(tǒng)，其特征是所述的回收裝置由制冷循環(huán)結(jié)構(gòu)、回收室和吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)組成，其中吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)有兩組相互并聯(lián);所述的回收室上設(shè)有泄漏氣進口、冷凝液出口和隔離氣出口，其中泄漏氣進口與泄漏氣引出管連接，冷凝液出口通過浮球閥與第一冷凝器連接，隔離氣出口依次通過回收室排空閥、排空壓縮機與吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)連接;所述的制冷循環(huán)結(jié)構(gòu)由依次由第二冷凝器、膨脹閥、熱交換器、溫度傳感器、制冷壓縮機閉環(huán)組成，其中熱交換器設(shè)置在回收室內(nèi)部;所述的吸附循環(huán)結(jié)構(gòu)包括吸附罐，在吸附罐上設(shè)有排空進氣口、排空出氣口和再生出氣口，在吸附罐內(nèi)設(shè)有熱交換器，其中排空進氣口通過排空前置閥與排空壓縮機連接，排空出氣口與排空電磁閥連接，再生出氣口通過再生電磁閥與第一冷凝器連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于有機朗肯循環(huán)的密封系統(tǒng)，其特征是所述的回收室的冷凝液出口與第一冷凝器連接設(shè)有啟動栗。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于有機朗肯循環(huán)的密封系統(tǒng)，其特征是所述的溫度傳感器通過控制芯片與回收室排空閥、前置電磁閥電連接。
【文檔編號】F01D11/02GK105822374SQ201610346486
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】祝華云, 徐志明
【申請人】杭州汽輪動力集團有限公司