一種回熱式多級同軸膨脹機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及能量儲存回收領域，特別是涉及一種用于發(fā)電的回熱式多級同軸膨脹機的設計。
【背景技術】
[0002]本發(fā)明涉及一種回熱式多級同軸膨脹機，要解決的技術問題是如何實現(xiàn)多級同軸膨脹機的多級熱力學參數(shù)優(yōu)化配置和多級回熱結構的合理設計。所述回熱式多級同軸膨脹機具有結構簡單緊湊，運行穩(wěn)定，振動小，效率高，不產生溫室氣體，具有回收中低溫余熱和廢熱等優(yōu)點。
[0003]空氣透平膨脹機是壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)的核心設備，其是實現(xiàn)接近絕熱等熵膨脹過程的一種有效機械。尤其在能源的綜合利用方面，透平膨脹機作為回收能量的機械也得到了廣泛的應用。
[0004]目前單級透平膨脹機的發(fā)展已經日臻成熟，廣泛應用于低溫制冷和空分行業(yè)，但是當作為能量回收機械時，工質比焓降較大，單級膨脹機的效率低，尺寸大，轉速高，已經無法滿足要求，為了提高各級效率需采用多級膨脹。多級膨脹有三種基本方案，第一種是同軸多級徑軸流式膨脹機，第二種是獨立的多軸多級徑軸流式膨脹機，第三種是多級軸流式膨脹機。第一種方案結構簡單緊湊，尺寸易于放大，進口壓力比較高，較宜用于中小功率能量回收領域。第二種方案能夠使每一級互相不受影響，較容易配置各級最佳參數(shù)，但是用于大功率時會導致機組體積大，機組多，不易管理；第三種方案已被陜鼓動力公司廣泛應用于高爐煤氣回收裝置，但是其適用于大功率，較低的進口壓力和較大的體積流量場合，效率也沒有徑軸流式高。

【發(fā)明內容】

[0005](一)要解決的技術問題
[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是如何實現(xiàn)多級同軸膨脹機的各級熱力學參數(shù)優(yōu)化配置和多級回熱結構的合理設計。
[0007](二)技術方案
[0008]為解決上述技術問題，提供一種新型回熱式多級同軸膨脹機，包括膨脹機系統(tǒng)和回熱系統(tǒng)，所述膨脹機系統(tǒng)包括殼體1、止推軸承2、主軸3、迷宮密封機構4、多級回流器、多級工作輪、多級噴嘴、多級導流器和支撐軸承15 ;所述回熱系統(tǒng)由與所述膨脹機系統(tǒng)級數(shù)相同的換熱器組成。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的回熱式多級同軸膨脹機方案，高壓空氣首先經過一級換熱器預熱至一定溫度，然后順次流經每一級噴嘴和工作輪進行膨脹做功，每一級工作輪出口膨脹后的常溫氣體都會被引出機體進入級間管殼式換熱器進行回熱，再進入下一級噴嘴和工作輪膨脹做功?；責嵯到y(tǒng)的熱水所需的熱量通過整個儲能系統(tǒng)的壓縮熱或者其他一些廢熱和工業(yè)余熱提供。
[0010]膨脹機運行時的軸向力克服主要通過一二級工作輪的對置產生的相反推力抵消，剩余部分通過止推軸承的雙止推面克服。
[0011]優(yōu)選地，所述殼體I為水平剖分式結構，多級進氣流道型線均為漸變式螺旋線，多級排氣流道型線為漸變式螺旋線，或者等直徑圓周線，或者上述兩種型線的任意組合。
[0012]優(yōu)選地，所述膨脹機系統(tǒng)級數(shù)設計為2?10級。
[0013]優(yōu)選地，所述換熱器的類型為管殼式換熱器、套管式換熱器，板翅式換熱器中的任何一種。
[0014]優(yōu)選地，所述止推軸承2為可傾瓦式結構的滑動軸承，具有雙止推面；或者為兩個具有單止推面的止推軸承的組合。
[0015]優(yōu)選地，所述迷宮密封機構4中間開槽，通入密封氣進行雙面密封，密封齒數(shù)為6 ?30。
[0016]優(yōu)選地，所述多級回流器，多級導流器的曲面結構使得多級排氣流道為漸擴型。
[0017]優(yōu)選地，所述多級工作輪均為半開式結構，或者均為閉式結構，或者上述為兩種結構的任意組合；所述多級工作輪的葉片數(shù)為8?20片。
[0018]優(yōu)選地，所述多級噴嘴均配置為固定葉片噴嘴，或均配置為可調噴嘴，或所述多級噴嘴配置為上述兩種噴嘴的任意組合；所述固定葉片噴嘴的葉片數(shù)為9?15片。
[0019]優(yōu)選地，每一級膨脹氣體均引出機體進行回熱再進入下一級膨脹，回熱后溫度為80?120°C ;每一級進氣壓力為1.5?lOMPa，進氣流量為6000?100000Nm3/h ;所述回熱式多級同軸膨脹機工作轉速為20000?40000r/min，輸出軸功率為0.5?10MW。
[0020](三)有益效果
[0021]本發(fā)明所設計的回熱式多級同軸膨脹機具有結構簡單緊湊，運行穩(wěn)定，振動小，效率高，不產生溫室氣體，能夠回收中低溫余熱和廢熱等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是一種回熱式多級同軸膨脹機的膨脹機系統(tǒng)結構示意圖；
[0024]圖2是一種回熱式多級同軸膨脹機的膨脹機系統(tǒng)和回熱系統(tǒng)工作示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合說明書附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例僅用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種新型回熱式多級同軸膨脹機，其殼體I為水平剖分式結構，便于拆裝檢修和多級轉子結構的安裝和定位；多級進氣流道型線均為漸變式螺旋線或者其他漸變式型線，使氣流從流道均勻的分配到多級噴嘴中，減少了能量損失。經過熱力學計算，工作輪參數(shù)和轉速優(yōu)化配置后本實施例膨脹機級數(shù)采用三級。通過調整進氣參數(shù)，級數(shù)范圍能夠推廣到2到10級。
[0027]在本實施例中，止推軸承2為雙面推力滑動軸承，進一步減短膨脹機軸向長度，使其結構更加緊湊，具有更佳的轉子動力學表現(xiàn)，同時保證主軸3軸向竄動在0.3_以內，支撐軸承15在主軸3的另一端起到對主軸3的固定支撐作用。根據(jù)實際需要，主軸3的固定能夠替換為兩個單面推力止推軸承。迷宮密封機構4的材料選用鋁或者其他適宜