《表1 国内外主要SCO2布雷顿循环系统动力装置性能参数和动密封方案[1,7-12]》

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《超临界二氧化碳旋转机械动密封技术研究进展》

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大功率（大于10MW）SCO2发电循环系统中透平和压气机部件的研究还处在初步的概念设计阶段。如表1所示，10MW以上的发电透平和压气机均采用透平、压气机分缸，油润滑轴承支承的单轴多级离心压气机和轴流透平的设计方案[1，3，12]。该方案需采用轴端密封装置使透平和压气机的高压、高温的轴端排气与轴承及大气环境隔离。大功率SCO2燃煤发电系统的透平（进口参数:20～30MPa、680℃）排气具有高温（500～600℃）、高压（6.5～7.0MPa）的特点，属于高能流体，必须采用高性能的轴端密封技术控制SCO2透平轴端泄漏[15-16]。在燃气轮机开式布雷顿发电循环系统中，透平轴端排气压力接近大气压，传统迷宫密封、蜂窝密封和刷式密封能够满足封严要求。在蒸汽透平闭式朗肯发电循环系统中，透平轴端泄漏的蒸汽能够凝结成液态，并被给水泵回收进入循环系统中，不存在做功工质的循环损失。然而在SCO2发电循环系统中，由于大气压力低于CO2三相点压力，透平轴端泄漏工质只能以气体状态由辅助压缩系统（一般由间冷离心压气机承担）从大气压（0.1MPa）压缩至压气机进口压力（6.8MPa左右）。因此，SCO2透平轴端泄漏工质不仅造成工质有效热能损失，还将导致辅助压缩功耗增加，致使循环效率降低，以及工质侵入轴承润滑油，污染润滑系统。因此必须采用高性能密封技术达到近似零泄漏的封严效果，轴端密封方案均采用了高性能端面密封-干气密封。