一种超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置的制作方法

本发明涉及旋转机械，尤其涉及一种超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置。

背景技术：

1、超临界二氧化碳闭式布雷顿循环系统是以超临界二氧化碳工质旋转机械为核心部件，以超临界二氧化碳为工作介质的能量循环系统，被认为是近期内最具应用前景的能量转换系统之一。超临界二氧化碳旋转机械具有高温、高压差、高转速等特点，其在运行过程中面临着严重的泄漏问题，对循环系统的运行成本、运行安全性、运行稳定性造成了严重影响。

2、相关技术中，主要采用两种方式进行处理，一种是配备复杂的电动增压系统对泄漏工质进行再增压后重新进入循环系统；另外一种是设置排放系统将泄漏工质汇集后排放至周围环境中，同时配置多组二氧化碳气瓶组源源不断地给循环系统补充因为泄漏而损失的工质。

3、目前，超临界二氧化碳循环系统试验过程中所采用的“基于电动增压系统的泄漏工质循环回收利用”，或者“泄漏排放+工质补充”方案能够在一定程度上解决由于超临界二氧化碳旋转机械工质泄漏引起的超临界二氧化碳循环系统试验运行稳定性的问题，但仍存在电动增压系统显著加剧试验系统复杂度和耗电量、泄漏排放引起人员安全性和环境污染、通过气瓶组补充工质导致难以维持试验系统长期稳定运行等不足之处，是超临界二氧化碳循环系统迈向实际工程应用亟需解决的难题。

技术实现思路

1、本发明提供一种超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，用以解决现有技术中泄漏工质难以回收利用的缺陷。

2、本发明提供一种超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，包括：背压阀、喷射泵、调温装置、超临界二氧化碳透平以及超临界二氧化碳压缩机；

3、所述喷射泵设有喷嘴入口、喷射出口、第一引射入口和第二引射入口，所述超临界二氧化碳压缩机的轴封出口与所述第一引射入口连接，所述超临界二氧化碳压缩机的出口与所述喷嘴入口连接，所述超临界二氧化碳透平的轴封出口与所述第二引射入口连接，所述喷射出口依次通过所述背压阀、所述调温装置与所述超临界二氧化碳压缩机的入口连接。

4、根据本发明实施例提供的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，所述超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置还包括储罐，所述喷射出口通过所述储罐与所述背压阀连接。

5、根据本发明实施例提供的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，所述超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置还包括第一截止阀，所述喷射出口通过所述第一截止阀与所述储罐连接。

6、根据本发明实施例提供的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，所述超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置还包括第二截止阀，所述调温装置通过所述第二截止阀与所述超临界二氧化碳压缩机的入口连接。

7、根据本发明实施例提供的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，所述超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置还包括第三截止阀，所述超临界二氧化碳压缩机的出口通过所述第三截止阀与所述喷嘴入口连接。

8、根据本发明实施例提供的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，所述超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置还包括加热器、冷却器以及回热器；

9、所述超临界二氧化碳透平的出口与所述回热器的第一接口连接，所述回热器的第二接口通过所述加热器与所述超临界二氧化碳透平的入口连接，所述超临界二氧化碳压缩机的出口还与所述回热器的第三接口连接，所述回热器的第四接口通过所述冷却器与所述超临界二氧化碳压缩机的入口连接。

10、根据本发明实施例提供的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，所述超临界二氧化碳压缩机的轴封出口的泄露工质为超临界二氧化碳。

11、根据本发明实施例提供的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，所述超临界二氧化碳透平的轴封出口的泄露工质为超临界二氧化碳。

12、根据本发明实施例提供的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，所述调温装置用于调节泄露工质的温度，以使得所述泄露工质的温度等于所述超临界二氧化碳压缩机的入口处的工作介质的温度。

13、根据本发明实施例提供的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，所述背压阀用于调节泄露工质的压力，以使得所述泄露工质的压力高于所述超临界二氧化碳压缩机的入口处的工作介质的压力。

14、本发明实施例提供的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，相较于现有技术中采用电动泵增压，无须额外的动力源，显著降低试验系统的耗电量，进而能够显著降低试验运行成本；泄漏工质直接进入喷射泵，无须排放至周围环境中，相较于现有技术中通过排放的方式处理泄漏的超临界二氧化碳工质，实现了试验过程的二氧化碳工质零排放，解决了试验过程中二氧化碳排放引起的人员窒息安全风险和环境污染风险；利用喷射泵对旋转机械泄漏工质增压实现对泄漏工质的循环利用，相较于现有技术中即使配置了大量二氧化碳气瓶组源源不断向试验系统补充新工质，仍然难以保证试验系统长期稳定运行，实现了泄漏工质的循环再利用，保证试验系统具备长期稳定运行能力。

技术特征：

1.一种超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，其特征在于，包括：背压阀、喷射泵、调温装置、超临界二氧化碳透平以及超临界二氧化碳压缩机；

2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，其特征在于，所述超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置还包括储罐，所述喷射出口通过所述储罐与所述背压阀连接。

3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，其特征在于，所述超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置还包括第一截止阀，所述喷射出口通过所述第一截止阀与所述储罐连接。

4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，其特征在于，所述超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置还包括第二截止阀，所述调温装置通过所述第二截止阀与所述超临界二氧化碳压缩机的入口连接。

5.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，其特征在于，所述超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置还包括第三截止阀，所述超临界二氧化碳压缩机的出口通过所述第三截止阀与所述喷嘴入口连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，其特征在于，所述超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置还包括加热器、冷却器以及回热器；

7.根据权利要求1至5任一项所述的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，其特征在于，所述超临界二氧化碳压缩机的轴封出口的泄露工质为超临界二氧化碳。

8.根据权利要求7所述的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，其特征在于，所述超临界二氧化碳透平的轴封出口的泄露工质为超临界二氧化碳。

9.根据权利要求1至5任一项所述的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，其特征在于，所述调温装置用于调节泄露工质的温度，以使得所述泄露工质的温度等于所述超临界二氧化碳压缩机的入口处的工作介质的温度。

10.根据权利要求1至5任一项所述的超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，其特征在于，所述背压阀用于调节泄露工质的压力，以使得所述泄露工质的压力高于所述超临界二氧化碳压缩机的入口处的工作介质的压力。

技术总结
本发明涉及旋转机械技术领域，提供一种超临界二氧化碳旋转机械泄漏工质自增压回收装置，包括：背压阀、喷射泵、调温装置、超临界二氧化碳透平以及超临界二氧化碳压缩机；所述喷射泵设有喷嘴入口、喷射出口、第一引射入口和第二引射入口，所述超临界二氧化碳压缩机的轴封出口与所述第一引射入口连接，所述超临界二氧化碳压缩机的出口与所述喷嘴入口连接，所述超临界二氧化碳透平的轴封出口与所述第二引射入口连接，所述喷射出口依次通过所述背压阀、所述调温装置与所述超临界二氧化碳压缩机的入口连接，在显著降低试验系统的耗电量，进而降低试验运行成本的同时，实现了试验过程的二氧化碳工质零排放和泄漏工质的循环再利用。

技术研发人员：吴君,赵振兴,郑召利,李勇,邹振海,李邦明,苟金澜,陈凯,黄崇海,王瑞奇,魏志国
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一九研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24