应用于有机朗肯循环的密封系统的制作方法
【专利摘要】本发明所设计的应用于有机朗肯循环的密封系统，包括蒸发器、膨胀机、发电机、第一冷凝器、工质泵，其特征是蒸发器、膨胀机、第一冷凝器、工质泵依次组成闭环循环，膨胀机通过减速箱与发电机链接，且膨胀机和减速箱之间依次设有前置密封、干气密封和后置密封，前置密封上设有工艺气进气口，后置密封上设有隔离气进气口，干气密封上设有泄漏气引出管道，泄漏气引出管道的另一端与回收装置连接，回收装置的冷凝液出口与第一冷凝器连接。这种结构的特点是利用前置密封、后置密封以及干气密封达到良好的密封效果。
【专利说明】
应用于有机朗肯循环的密封系统
技术领域
[0001]本发明涉及余热发电技术领域，尤其涉及一种应用于有机朗肯循环的密封系统。
【背景技术】
[0002]节能减排、提高能源利用率是我国能源发展战略的重要内容。我国工业余热资源丰富，回收利用工业余热是节能减排工作的重点。传统的利用余热蒸汽驱动蒸汽轮机发电的方法适用于高、中温余热的回收利用，对于各工业领域存在的大量低温余热资源缺乏有效的技术手段进行回收发电。
[0003]基于有机介质的低温工业余热发电技术属于热功转换技术，如有机工质朗肯循环(简称0RC)、Kalina循环，ORC是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，可回收不同温度范围的低温热能，采用这种发电方式对低温范围内余热利用有显著优点，系统冷端基本维持正压，无需设置系统冷端真空维持系统，系统工作压力低，减小透平尺寸和管材消耗，有机工质基本都是等熵工质或干流体，无需过热处理，不会在有水滴、高速情况下对透平机械的叶片造成冲击损害。从技术发展看，低温有机朗肯循环技术是利用低温工业余热、地热和太阳能的经济有效方案。
[0004]ORC—般采用不同低沸点有机物(或者混合物)作为工质，很多有机工质都具有不同程度的大气臭氧破坏能力和温室效应，或存在毒性、易燃易爆性、对设备管道的腐蚀性等。工质的泄漏一方面对环保性和安全性造成危害，另一方面造成机组运行成本的增加，同时系统中如果混入不凝性气体，冷凝器丧失高效的冷凝能力，同时提高冷凝压力，冷凝器压力升高会降低膨胀机做功能力，可见密封系统在有机朗肯循环发电系统中有着至关重要的作用。
[0005]现有技术中，常用机械密封作为膨胀机的轴封，然而机械密封无法适应较高线速度的密封要求，同时由于机械密封存在工质气体与润滑油污染可能性，较高的密封功率消耗和密封寿命较短等缺陷，无法完全胜任有机朗肯循环的密封要求。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明提供了一种密封效果好，并能有效解决工质泄漏问题的应用于有机朗肯循环的密封系统。
[0007]为了达到上述目的，本发明所设计的应用于有机朗肯循环的密封系统，包括蒸发器、膨胀机、发电机、第一冷凝器、工质栗，其特征是蒸发器、膨胀机、第一冷凝器、工质栗依次组成闭环循环，膨胀机通过减速箱与发电机链接，且膨胀机和减速箱之间依次设有前置密封、干气密封和后置密封，前置密封上设有工艺气进气口，后置密封上设有隔离气进气口，干气密封上设有泄漏气引出管道，泄漏气引出管道的另一端与回收装置连接，回收装置的冷凝液出口与第一冷凝器连接。这种结构的特点是利用前置密封、后置密封以及干气密封达到良好的密封效果。
[0008]为了延长密封部件的使用寿命，所述的前置密封和后置密封为非接触式密封结构。其中非接触密封结构可以是梳齿密封或迷宫密封，从而能够有效的增加使用寿命，并减少漏气量。
[0009]更进一步的方案是，所述的回收装置由制冷循环结构、回收室和吸附循环结构组成，其中吸附循环结构设有两组相互并联;所述的回收室上设有泄漏气进口、冷凝液出口和隔离气出口，其中泄漏气进口与泄漏气引出管连接，冷凝液出口通过浮球阀与第一冷凝器连接，隔离气出口依次通过回收室排空阀、排空压缩机与吸附循环结构连接;所述的制冷循环结构由依次由第二冷凝器、膨胀阀、热交换器、温度传感器、制冷压缩机闭环组成，其中热交换器设置在回收室内部;所述的吸附循环结构包括吸附罐，在吸附罐上设有排空进气口、排空出气口和再生出气口，在吸附罐内设有热交换器，其中排空进气口通过排空前置阀与排空压缩机连接，排空出气口与排空电磁阀连接，再生出气口通过再生电磁阀与第一冷凝器连接。其中所述的回收室的冷凝液出口与第一冷凝器连接设有启动栗。所述的温度传感器通过控制芯片与回收室排空阀、前置电磁阀电连接。
[0010]通过回收装置能对泄漏气体进行进一步的处理，吸附循环结构能有效的吸附泄漏气中的有机工质，并输送回有机朗肯循环。同时并联的两组吸附循环结构能达到一备一用的效果，在一组吸附循环结构需要进行吸附再生时，另一组能直接并线使用。
[0011]本发明所的得到的应用于有机朗肯循环的密封系统，整个循环系统使用了有效的非接触密封，具有密封好，泄漏少的特点。同时对泄漏气进行了回收再生，将泄漏气中带出的有机工质完全吸附回收，并回输到有机朗肯循环中。同时还具有一备一用两套吸附循环结构，使得再生的过程不影响有机朗肯循环的运行。进一步的，在回收装置内设有一系列的自动化处理，通过浮球阀控制回收室内冷凝液的回收，通过温度传感器自动控制吸附循环结构的启动，有效的达到节能效果。
【附图说明】
[0012]图1是有机朗肯循环密封系统示意图。
[0013]图2是回收装置示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
[0015]实施例1。
[0016]如图1、图2所示，本实施例描述的一种应用于有机朗肯循环的密封系统，包括蒸发器A、膨胀机B、发电机E、第一冷凝器1、工质栗J和回收装置H，所述的膨胀机B和发电机J通过减速箱D相连，膨胀机B和减速箱D之间布置有前置密封F、干气密封C和后置密封G，前置密封F和后置密封G为梳齿密封或迷宫密封等非接触式密封，干气密封为单端面密封，可选择双端面或串联式的，进一步减少泄漏量。在前置密封F通入工艺气，在后置密封G通入隔离气体如氮气，经干气密封C后的泄漏气通过泄漏气引出管K引入到回收装置H中，回收装置H处理后有机工质冷凝液回到第一冷凝器I中。
[0017]所述的回收装置H包括回收室7、制冷循环结构和吸附循环结构组成，其中吸附循环结构有两组相互并联。所述的回收室7上设有泄漏气进口、冷凝液出口和隔离气出口，其中泄漏气进口与泄漏气引出管连接，冷凝液出口通过浮球阀8以及启动栗17与第一冷凝器I连接，隔离气出口依次通过回收室排空阀6、排空压缩机5与吸附循环结构连接。
[0018]制冷循环由制冷压缩机10、膨胀阀9、第二冷凝器11和温度传感器16组成，热交换器设置在回收室7内构成蒸发室，制冷压缩机10启动运行后，降低进入回收室7中泄漏气的温度和压力，泄漏气中的有机工质被冷凝成液态并滴落到回收室7的底部，而泄漏气中的隔离气由于沸点较低，在回收室7中不断积累。回收室7中装有浮球阀8，当冷凝液积累一定液位时，启动栗17将液体抽送到第一冷凝器I中。当回收室中的隔离气量大到开始影响回收室7中换热器的有效传热面积时，温度传感器16所感应的温度开始下降，当达到设定值时，回收室排空阀6打开，排空压缩机5将回收室中的隔离气抽取出来输送到吸附循环结构中，随着回收室7中的隔离气不断减少，温度传感器16所感应的温度上升，当达到设定值时，回收室排空阀6关闭，排空压缩机5停止运行。
[0019]所述的吸附循环结构，有两组均分别包括吸附罐，吸附罐中含有能有效吸附有机工质的吸附剂如碳等，根据工质不同选择不同的有效吸附剂种类。在吸附罐上设有排空进气口、排空出气口和再生出气口，在吸附罐内设有热交换器。其中第一吸附罐12的其中排空进气口通过第一排空前置阀14与排空压缩机5连接，排空出气口与第一排空电磁阀I连接，再生出气口通过第一再生电磁阀2与第一冷凝器连接;第二吸附罐13的其中排空进气口通过第二排空前置阀15与排空压缩机5连接，排空出气口与第二排空电磁阀4连接，再生出气口通过第二再生电磁阀3与第二冷凝器连接
排空阶段，第一吸附罐前置电磁阀14打开，第一吸附罐排空电磁阀I打开，排空压缩机5将回收室中的气体输送到第一吸附罐(12)中，第一吸附罐(12)将被排放的气体可能带走的有机工质分子吸收后，将隔离气排空，当第一吸附罐(12)经多次排空吸附后，为了维持吸收效率，需要进行吸附能力再生，此时，隔离气排空的功能由第二吸附罐13承担。第一吸附罐12再生时，将所有与第一吸附罐12相连的电磁阀关闭，将余热热源引入到第一吸附罐12中，加热第一吸附罐12，使吸附在吸附剂上的有机工质分子脱离吸附剂，保持第一吸附罐12温度一定时间，打开第一吸附罐12的再生电磁阀2，将罐内的有机工质气体排入到第一冷凝器I中，关闭余热热源，自然冷却后，当第一吸附罐12需要排空时，打开冷却水，降低第一吸附罐12的温度，提高对有机工质的吸附能力。通过两个吸附罐相互切换，完成排空、再生和有机工质回收的连续功能。
【主权项】
1.一种应用于有机朗肯循环的密封系统，包括蒸发器、膨胀机、发电机、第一冷凝器、工质栗，其特征是蒸发器、膨胀机、第一冷凝器、工质栗依次组成闭环循环，膨胀机通过减速箱与发电机链接，且膨胀机和减速箱之间依次设有前置密封、干气密封和后置密封，前置密封上设有工艺气进气口，后置密封上设有隔离气进气口，干气密封上设有泄漏气引出管道，泄漏气引出管道的另一端与回收装置连接，回收装置的冷凝液出口与第一冷凝器连接。2.根据权利要求1所述的应用于有机朗肯循环的密封系统，其特征是所述前置密封和后置密封为非接触式密封结构。3.根据权利要求1或2所述的应用于有机朗肯循环的密封系统，其特征是所述的回收装置由制冷循环结构、回收室和吸附循环结构组成，其中吸附循环结构设有两组相互并联;所述的回收室上设有泄漏气进口、冷凝液出口和隔离气出口，其中泄漏气进口与泄漏气引出管连接，冷凝液出口通过浮球阀与第一冷凝器连接，隔离气出口依次通过回收室排空阀、排空压缩机与吸附循环结构连接;所述的制冷循环结构由依次由第二冷凝器、膨胀阀、热交换器、温度传感器、制冷压缩机闭环组成，其中热交换器设置在回收室内部;所述的吸附循环结构包括吸附罐，在吸附罐上设有排空进气口、排空出气口和再生出气口，在吸附罐内设有热交换器，其中排空进气口通过排空前置阀与排空压缩机连接，排空出气口与排空电磁阀连接，再生出气口通过再生电磁阀与第一冷凝器连接。4.根据权利要求3所述的应用于有机朗肯循环的密封系统，其特征是所述的回收室的冷凝液出口与第一冷凝器连接设有启动栗。5.根据权利要求4所述的应用于有机朗肯循环的密封系统，其特征是所述的温度传感器通过控制芯片与回收室排空阀、前置电磁阀电连接。
【文档编号】F01D11/02GK105822374SQ201610346486
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】祝华云, 徐志明
【申请人】杭州汽轮动力集团有限公司