一种低温工质太阳能光热发电系统及太阳能光热发电设备
技术领域
本发明涉及太阳能光热发电系统及太阳能光热发电设备，属于太阳能光热发电的技术领域，尤其涉及一种采用低温发电工质液空或者液氮的低温工质超临界太阳能光热发电技术；通过液氮等低温工质吸收太阳能集热系统产生的高温热能量并实现发电和输出，并且是一种非常高效率的太阳能光热发电系统或太阳能光热发电设备。
背景技术
太阳能光热发电是太阳能利用中的重要项目之一，将太阳能聚集起来加热工质，驱动汽轮机和发电机发电输出。太阳电池价格昂贵，效率较低，相对而言，太阳热发电与光伏发电相比，发电效率较高，技术比较成熟，因此许多工业发达国家都将太阳热能发电作为重点投资兴建太阳能热发电站。2009年底全球投运光热电站装机容量为668.15MW，截至2010年，全球已投入运行的光热装机容量达988.65MW，2018年全球光热发电建成装机容量新增936MW，总装机在2017年5133MW的基础上增至约6069MW，增幅为18.23％。其中，中国光热发电市场新增装机215MW，占全球总新增装机量的22.97％。
到2050年光热发电装机容量将达到830GW，每年新增41GW。全球光热资源丰富，全球光热发电市场主要分布在美国、中国、西班牙、印度、南非、伊朗、摩洛哥、澳大利亚等国家。IEA预测到2060年光热直接发电占全球电力结构约30％。美国能源部将光热发电技术定为基础负荷电站。预计到2020年，加州光热发电占可再生能源的40％。此外，在不依赖政策补贴的前提下将光热发电成本推至6美分/KWh。这个价格将使太阳能光热发电拥有与传统火电相竞争的能力。
众所周知，传统太阳能光热发电系统，大部分是采用水作发电工质，水通过水泵加压输送到换热器中，吸收太阳能光热能后气化形成高压蒸汽，然后输入和驱动汽轮机高速旋转输出机械能或带动发电机旋转输出电能。汽轮机排出的低温乏汽，通常采用空冷岛或冷却塔与环境中冷空气换热，将乏汽中潜热能量释放掉，蒸汽冷凝还原成水后，再通过水泵输送给换热器中利用太阳能光热能量重新加热成蒸汽，驱动汽轮机并带动发电机输出电能，汽轮机排出的乏汽再通过空冷岛等冷却系统，将乏汽中的潜热能量释放到环境中的冷空气中，乏汽被冷凝成水后，再通过水泵加压到换热器中吸收太阳能光热能量加热，如此不断的循环，不断的发电输出。
用水作发电工质的太阳能光热发电技术，发电效率只有大约22％左右，近80％左右的太阳能光热能量通过空冷岛被释放到环境中冷空气或者环境冷水中，造成了聚集的太阳能光热能量资源巨大的损失和浪费。
另外，市场上除采用水作发电工质，还有一种低温的有机朗肯循环，该发电采用沸点温度约15℃的有机工质，可实现对80℃以上热水和蒸汽进行发电，该有机朗肯循环与用水作发电工质的原理大体相同。螺杆膨胀机排出乏汽，也是采用环境中空气或者冷水实现冷凝还原。采用螺杆膨胀机替代汽轮机，同时因有机朗肯循环发电用约15℃沸点的低沸点工质，所以能够对80℃(甚至60℃)以上热水或者热蒸汽进行发电。一般仅8-12％左右的有效热效率，最高效率也就约20％，近80-90％的热能量被白白的浪费和释放到环境中。同时该发电技术采用(每吨约10万元)昂贵的有机工质；因此该发电产品不但效率低，同时发电工质成本昂贵。
对于标准大气压沸点温度低于0摄氏度的低温发电工质，国内和国际都还处于研究阶段，对于搞发电的技术人员来说，低温发电工质的储存是一个难点，极其低温液体的发电工质，沸点温度远低于环境，设备里面的低温液体放置在环境中就会气化，形成高压气体后就无法使用和发电了；还有一个最大难点是气轮机做功后，低温乏汽的还原也成最大痛点。
通常情况下，汽轮机做功后乏汽都采用冷却塔将乏汽潜热释放到环境空气或冷水中；但是低温发电工质的乏汽，温度要远远的低于环境温度，正常情况下是无法将极其低温的潜热，释放到环境中的空气或者冷水中，因此也就无法实现冷凝和再进行朗肯循环。如果采用压缩机压缩乏汽或者用热泵将乏汽潜热泵到环境温度并释放到冷空气或冷水中，所付出的代价又太高；发电输出的电能都有可能不够压缩机以及热泵所消耗的巨大电能，代价实在太高。因此，这种低温工质太阳能发电系统或者设备，基本没有人去研究。很多从事发电的技术人员，学习和看到的都是用水做发电工质，用低温液体工质绝大多数人员都没去想，也有一些人认为这不可能实现的，还有一部分人员认为这是“永动机”，因此也就不再去深入的研究。
另外还有，汽轮机缸体静止不动，汽轮机转子的转速非常快，高速旋转的转轴与静止不动的缸体之间需严格密封，否则汽轮机输入超高压气体，就会顺汽轮机转轴外泄，且泄漏的压力很巨大。汽轮机需要有轴封系统，传统有齿形汽封、布莱登汽封、蜂窝式汽封、刷子汽封、柔齿汽封、弹性齿汽封；高压进气端虽然装有轴封，但仍然不能避免蒸汽通过轴封外漏；现大型汽轮机泄漏量每小时可达10吨以上。尤其是低温有机发电工质，(每吨高达10万元)因此轴封的泄漏代价也相当昂贵。
本发明实施例采用更低沸点的二氧化碳、液空、液氮等更低温度的发电工质，不但可实现更低温度的发电；同时CO2、液空、液氮，每吨成本仅几百元，相对有机工质成本低很多。标准大气压下，沸点温度低于0℃的低温液体发电工质，对于搞发电的技术人员来说，极其低温的液氮或液空工质，沸点要远低于环境温度，除气化形成气体无法使用外，还有一个最大痛点是低温发电工质驱动气轮机做功后，极其低温的乏汽，如何还原成液体是最大难点。为解决这些技术难题，申请人经过近二十多年的不断研究探索，最终找到了一种高效的，不消耗能量的，低成本的，低温工质冷凝技术和方法，同时也找到了一种解决所述低温工质气轮机或膨胀机转轴两端轴封泄漏的最新密封技术。(备注：汽轮机通常是指水蒸汽工质的，由于低温工质气化以后为气体，一般是不含有水蒸汽的气体，因此特将“汽轮机”改成“气轮机”)
发明内容
低温发电工质的储存难题，对长期从事发电技术研发人员来说，每天接触的都是沸点为100℃的水，低温液体工质的沸点温度很低，放置在环境中会气化；但对于搞空分的相关技术人员来说，低温液氮、液氧、液氩甚至液氢、液氦的储存，采用真空绝热等技术就能够很好的解决；不但如此，为防止真空绝热被破坏或者搁置时间长，造成外部热能进入低温液体储罐，一般都会在所述低温液体储罐上安装压力保护装置。当极低温液体吸热气化后，通过压力保护装置释放掉压力，同时，低温液体气化吸收大量汽化潜热，释放后也会迅速降低低温液体温度，这些技术对搞低温和搞空分的技术人员来说不是技术难题，这些也是相关领域很成熟的现有技术，在此就不再过多赘述。
但是，所述低温工质超临界气轮机的研发和生产制造，市场上还没有公司和厂家去做，还属于空白市场，也不属于现有技术，没有解决极其低温发电工质的冷凝难题，所述低温工质气轮机(或膨胀机)也就不知道如何设计，之前也没有这方面的市场需求；因此，所述低温工质超临界气轮机或膨胀机也就没有人去进行研究和开发。
本发明实施例是这样实现的：
第一方面，一种低温工质太阳能光热发电系统及太阳能光热发电设备，包括有太阳能光热镜场集热系统、换热系统、以及低温工质超临界发电系统共同构成；优选的，还设置有储热系统；
所述太阳能光热镜场集热系统为收集太阳光热能量的主设备；
所述储热系统将太阳光热能量进行储存和释放所储存的热能量；
所述换热系统将太阳能光热镜场集热系统和/或储热系统中的热能量传递给所述低温工质超临界发电系统；
所述低温工质超临界发电系统包括依次连通的低温液体储罐、低温液体泵、乏汽回热器低温管道、主换热器、低温工质超临界气轮机、乏汽回热器高温管道构成；所述乏汽回热器高温管道出口返回连通所述低温液体储罐入口，形成循环；
所述低温液体储罐设置有限压阀安全阀保护设备，并具有高效保温绝热的低温工质存储的压力容器；所存储的工质为标准大气压下，沸点温度低于零摄氏度的低温液体发电工质；
所述低温液体泵为提升低温液体发电工质压力的驱动设备；所述低温液体泵设置在低温液体储罐与乏汽回热器低温管道之间；
所述主换热器是所述换热系统的主要设备，设置在所述乏汽回热器低温管道出口与低温工质超临界气轮机之间；
所述低温工质超临界气轮机的入口连接主换热器出口，所述低温工质超临界气轮机排气管道出口连接乏汽回热器高温管道入口；
所述乏汽回热器高温管道与乏汽回热器低温管道充分的换热，共同构成高效换热的乏汽回热器；所述乏汽回热器单独设置或者与所述低温工质超临界气轮机组合到一起；
储存在所述低温液体储罐中的低温发电工质，通过低温液体泵提升压力；流经乏汽回热器低温管道，输送至所述主换热器中吸收太阳光聚集的热能，体积迅速膨胀，形成高温高压气体后，输送并驱动低温工质超临界气轮机高速旋转输出机械能或者带动发电机输出电能；低温工质超临界气轮机排出的乏汽，温度达到低温发电工质的临界温度，令低温液体泵输出的极其低温液体冷凝临界温度的高温乏汽；
值得注意的是，由于乏汽温度较高，低温液体泵输出的极其低温液体不能够将乏汽全部冷凝成液体，部分气体放空或有其他用途；
储存在所述低温液体储罐中的低温发电工质，通过低温液体泵提升压力；流经乏汽回热器低温管道，输送至所述主换热器中吸收太阳能光热能量，体积迅速膨胀，形成高温高压气体，输送并驱动所述低温工质超临界气轮机高速旋转输出机械能或带动发电机输出电能；
第二方面，本发明实施例中，所述低温工质超临界气轮机属于一种将高温高压气体能量转换成为机械功的旋转动力机械，又称气体透平，所述气体透平包括但不仅限于气轮机、气动机、气体螺杆膨胀机、气体透平膨胀机；
所述低温工质超临界气轮机设备的构造，需要满足低温发电工质的密度、成分、温度、以及压力的物理特性；
所述低温工质超临界气轮机的低温零部件需要采用耐低温材料，包括但不仅限于奥氏体低温钢、铁素体低温钢；
所述低温工质超临界气轮机的设备外，设有高效保温材料；包括但不仅限于泡沫材料、真空绝热、纤维材料、玻璃棉、高硅氧棉。
进一步的，所述低温工质超临界气轮机主蒸汽管输入的高压气体温度，必须明显高于低温发电工质的临界温度；所述低温工质超临界气轮机排出的乏汽，温度达到或略微高于低温发电工质的临界温度；
所述低温工质超临界气轮机主蒸汽管输入的高压气体，压力必须明显高于低温发电工质的临界压力；所述低温工质超临界气轮机排出的乏汽压力，达到或者接近所述低温发电工质的临界压力；
值得注意的是，每个工质的临界温度都是一个非常精确的数据，实际不可能做到精确，因此需要包括临界温度附近的温度范围；达到和超过所述低温工质的临界温度及临界压力，乏汽潜热均为0，在实际操作中，为确保乏汽潜热为0以及乏汽回热器换热的需要，优选的，所述低温工质超临界气轮机排出的乏汽温度及压力，达到所述低温工质的临界温度及临界压力，略微超过为最佳状态，但控制起来难度大；超过所述低温工质的临界温度及临界压力较多会增加成本，但是可以确保乏汽潜热为0，因此也都是属于本实施例所提供的范畴；
可选的，当乏汽回热器高温管道出口设置有所述膨胀机时，乏汽温度及乏汽压力低于所述低温工质临界温度及临界压力也可以；
可选的，所述低温工质超临界气轮机排出的乏汽有其他用途时，所述乏汽温度及乏汽压力低于低温工质临界温度及临界压力也可以；
所述低温工质超临界气轮机是利用其主蒸汽管道输入的高压高温气体工质温度和能量，与低温工质超临界气轮机排气管道输出的，温度达到所述低温工质临界温度的乏汽之间焓差做功；驱动所述低温工质气轮机高速旋转输出机械能或驱动发电机高速旋转输出电能；
第三方面，所述低温工质超临界气轮机或膨胀机排气管道所输出的乏汽温度，达到所述低温发电工质的临界温度；采用低温液体泵输出的极其低温液体，冷凝所述低温工质超临界气轮机或膨胀机排气管道输出的达到临界温度的高温乏汽，令所述低温工质超临界气轮机或膨胀机排气管道输出的高温乏汽冷凝成为液体，经乏汽回热器高温管道出口的节流阀，节流降压制冷后，将低压低温的冷凝液体返回到所述低温液体储罐中储存备用；
每种低温工质的物性不同，所述低温工质超临界气轮机设备的成本以及效率也不同，因此低温液体泵输出的极其低温液体，冷凝所述低温工质超临界气轮机排气管道输出的高温乏汽，经乏汽回热器充分的换热后；会呈现液体、气液混合体、甚至全部为气体的几种情况；如果完全是高压液体，直接用节流阀，节流降压制冷后，将低压低温的冷凝液体返回到所述低温液体储罐中储存备用；
优选的，采用所述膨胀机或者叶轮机，将高压流体中的压力能量回收，同时对高压流体实现更低温的深冷；
值得注意的是，膨胀机厂家不同，工艺不同，所提出要求也不同，高压液体对膨胀机叶轮冲击很大，受到工艺和材料的限制，有厂家就要求膨胀机输入必须是气体，有厂家可带小部分液体，甚至还有厂家的膨胀机输入可以全部为液体；对于高压液体还可以采用叶轮机，所述叶轮机定义为是一种膨胀机设备，即叶轮机也为膨胀机；
所述低温工质超临界气轮机排气管道输出的乏汽为高压；与低温液体泵输出的极其低温液体充分的换热，高温高压乏汽冷凝成为高压低温流体；驱动乏汽回热器高温管道出口的叶轮机或者膨胀机做功，输出机械能或者带动发电机输出电能；所述叶轮机或者膨胀机在实现节流降压的同时，消耗所述高压低温流体的内能做功，在做功同时实现更加深层制冷；并将低压低温液体，返回所述低温液体储罐中备用；采用膨胀机制冷，输出的温度更深冷，该技术通常应用在空分和深冷领域中，空分中的深冷是靠压缩机来实现高压，该技术是靠所述低温工质超临界气轮机排出的高压，形成高压的方式两者完全不同；
优选的，所述乏汽回热器高温管道出口与所述低温液体储罐入口之间，还设置有所述节流阀；所述节流阀为一种节流降压装置，所述节流降压装置包括但不仅限于节流阀、截止阀、膨胀阀；
进一步的，所述乏汽回热器高温管道的出口位置；节流阀和膨胀机两种设备都具有节流减压及制冷功能；节流阀结构简单，成本低，但不能做功和深冷，适用于小型发电设备；所述膨胀机不但能实现节流减压功能；所述膨胀机的入口为高压，膨胀机出口为低压，所述膨胀机在实现节流降压的同时，还能够消耗高压流体的内能对外做功，在对外做功发电的同时，实现更加深层制冷；并将更低温的冷凝液体，返回到所述低温液体储罐中储存备用；优选的，本发明实施例所述节流阀和膨胀机同时采用，两个设备为并联；由于所述膨胀机能够利用压力做功，并实现更加深层制冷；所述低温工质超临界气轮机输出的乏汽压力没有达到临界压力也是可以的，但是必须要有一定的压力，所述膨胀机才能够正常工作，因此本发明实施例中乏汽压力，包括低于临界压力或者达到临界压力或者高于临界压力的范围；
进一步的，所述节流阀入口与所述膨胀机入口之间还设置有气液分离器；液体密度大，气体密度小，优选的，所述气液分离器为低成本的重力气液分离器，所述气液分离器输出的液体连通节流阀入口；所述气液分离器输出的高压气体，输入并驱动所述膨胀机高速旋转输出机械能或者带动发电机输出电能；在做功的同时消耗所述高压流体内能深冷，令低温低压液体返回所述低温液体储罐中储存备用。
第四方面，本发明实施例所述的低温液体储罐还设置有降温装置，所述降温装置包括依次连接的所述低温液体储罐、压缩机、冷凝器，和第二节流阀或者第二膨胀机构成；所述压缩机单独设置或者与所述膨胀机同轴连接；或者在同轴连接的膨胀机和所述压缩机轴上，再同轴连接一套电动发电一体机；所述压缩机启动或者压缩机压缩动力不够时，所述电动发电一体机表现为电动机输出动力驱动压缩机；当所述膨胀输出大于所述压缩机需求，所述电动发电一体机表现为发电机将所述膨胀输出的机械能转变为电能输出；
进一步的，所述压缩机与所述膨胀机为同轴连接的一体设备；所述膨胀机高速旋转驱动同轴连接的压缩机高速旋转；所述压缩机吸收从低温液体储罐中蒸发出来的低温气体并进行压缩，通过设置在所述乏汽回热器高温管道出口与所述膨胀机之间的冷凝器，将所述压缩机压缩气体所产生的热能，释放到所述膨胀机入口的低温工质中，令所述膨胀机所输入的流体成为全部气体或者绝大部分为气体；
所述低温液体储罐中的低温液体蒸发出来的低温气体，携带大量的气化潜热，经低温液体储罐顶部收集及管道输送至所述压缩机后，被压缩机压缩并通过所述冷凝器冷凝成为液体，再经第二节流阀或第二膨胀机节流降压制冷后，返回低温液体储罐中备用；如此不断循环，不断的将低温液体储罐中蒸发出来的气体压缩，并冷凝还原成为低温液体；不断的降低所述低温液体储罐中液体的温度，令所述低温液体储罐中储存的低温发电工质，始终都保持为低温的液体状态。
第五方面，本发明实施例中，还包括但不仅限于太阳能光热镜场集热系统和换热系统；所述太阳能光热镜场集热系统是收集太阳光热能量的主设备；包括但不仅限于塔式集热器系统、槽式集热器系统、蝶式集热器系统、菲涅尔式集热器系统；
所述换热系统将太阳能光热镜场集热系统和/或储热系统中的热能量传递给所述低温工质超临界发电系统；所述低温工质超临界发电系统中的所述主换热器是所述换热系统的主要设备；
所述换热系统将太阳能光热镜场集热系统和/或储热系统中的热能量传递给所述低温工质超临界发电系统的所述主换热器；令所述主换热器中的低温发电工质吸收太阳能光热能量形成高温高压；
所述太阳能光热镜场集热系统接收聚集的太阳能光热能量；直接加热所述主换热器中的低温发电工质；或者加热熔融盐、导热油介子，再通过换热系统将熔融盐介子或者导热油介子的热能量置换到所述主换热器中的低温发电工质中；令所述所述主换热器中的低温发电工质吸热气化形成高温高压气体，输入并驱动低温工质超临界气轮机高速旋转输出机械能或者带动发电机输出电能；
优选的，还设置有包括但不仅限于熔融盐介子或者导热油介子的储热系统；通过所述储热系统将太阳能光热镜场集热系统多余的热能量进行储存，待太阳能光热镜场集热系统日照减弱或者阴天或者夜晚时，所述储热系统或者储能系统释放能量维持所述低温工质超临界发电系统继续做功，输出机械能或者带动发电机输出电能；
优选的，所述低温工质超临界发电系统的所述主换热器还设置有低温主换热器，所述低温主换热器利用极其低温的发电工质，先与环境中的热空气或者环境中的热水等介子换热，吸收环境中空气或者环境中的热水等介子的热能做功，进一步的提高该太阳能光热发电系统的发电效率和实现更多发电输出。
第六方面，本实施例中，所述低温液体储罐为拥有安全阀保护措施的，并具有良好绝热性能的，低温液体存储的压力容器；所存储的工质为标准大气压下，沸点温度低于零摄氏度的低温液体工质；所述低温液体工质包括但不仅限于二氧化碳、甲烷、乙烷、液氮、液空、液氧、液氩、液氢，液氦的任意一种或多种组合；
所述低温液体储罐不但绝热性能优良，为防止真空绝热被破坏或搁置时间长，导致外部热能进入到低温液体储罐中，还在低温液体储罐壳体上设有压力保护装置。当极其低温液体吸热气化后，通过所述压力保护装置释放掉压力，没超过低温液体储罐的允许压力，设备就很安全可靠。同时，低温液体气化吸收大量的汽化潜热，释放后也会迅速降低所述低温液体工质的温度，这样设置就更加安全了。
低温液体储罐、低温液体泵、乏汽回热器、低温工质超临界气轮机或膨胀机、节流阀或膨胀机或叶轮机、压缩机、冷凝器、第二节流阀或第二膨胀机或第二叶轮机；上述低温部件及相应的连接管道为耐低温材料，包括但不仅限于奥氏体低温钢、铁素体低温钢；
所述低温设备以及相应的连接管道外面，还包裹有绝热层；所述绝热层具有良好的绝热性能，包括但不仅限于真空绝热、气凝胶、泡沫材料、纤维材料、玻璃棉、高硅氧棉；
所述低温设备或者低温部件以及相应的连接管道外面，还包裹有绝热层；所述绝热层具有良好的绝热性能，包括但不仅限于真空绝热、气凝胶、泡沫材料、纤维材料、玻璃棉、高硅氧棉；
还包括有冷箱，所述冷箱由高度绝热的材料构成，并将所述低温设备放置在所述冷箱中；所述冷箱还设置有隔离；所述冷箱通过高度绝热的外壳对外部环境进行绝热，所述隔离再对不同温度的所述低温设备之间进行绝热和隔离。
第七方面，本发明实施例中，所述低温工质超临界气轮机属于一种将高压气体能量转换成为机械功的旋转动力机械，又称气体透平，所述气体透平还包括但不仅限于气轮机、气动机、膨胀机、气体螺杆膨胀机、气体透平膨胀机；进一步的，以上的所述气体透平采用耐低温材料，包括但不仅限于奥氏体低温钢、铁素体低温钢；
传统气体透平是采用蒸汽作工质，高压蒸汽通过喷嘴，驱动汽轮机叶轮和转子高速旋转，高压二氧化碳、高压氮气、高压空气等气体，通过喷嘴吹动气轮机转子叶轮，也一样能驱动气轮机叶轮转子旋转，气轮机喷嘴和叶轮不区分输入是高压水蒸汽，高压二氧化碳，还是高压空气、高压氮气；只要是高压流体驱动，气轮机的叶轮就会旋转；所述气体透平机械设备，如气动机、气体透平膨胀机、单螺杆膨胀机、双螺杆膨胀机等设备都是一样，只要是有高压气体输入，不管是什么介子的气体，气轮机或者膨胀机的转子都会高速旋转。
传统现有气动机、单螺杆膨胀机、双螺杆膨胀机、气体透平膨胀机等设备，在本体结构上与汽轮机略有不同，但都属气体透平类设备，且基本都属小型气体透平(只有汽轮机可大可小，且应用最为广泛)，但所有传统设备一般都应用于常温工质，如常温高压空气或者中高温水蒸汽或者有机朗肯循环的有机发电工质，但一般都没有考虑到低温领域的应用。低温和常温不同，一些常温或者高温钢材只适用于常温及高温领域，但是应用于低温领域后，会出现变脆甚至裂口的可能性，这是实际应用情况中是绝对不能够允许的；必须选择耐低温材料才能够解决该问题，包括但不仅限于奥氏体低温钢、铁素体低温钢。
进一步的，所述气体透平设备的排气管道连接乏汽回热器高温管道入口，令低温液体泵输送至乏汽回热器低温管道的极其低温液体，冷凝所述气体透平设备排气管道所排出的，温度达到或者接近所述低温工质临界温度的高温乏汽；
所述气体透平设备或者膨胀机输出端排出的乏汽，温度达到或者接近所述低温发电工质的临界温度，对于本发明实施例来说，其改造方法与所述气轮机相同，设备体积将会更加小，驱动强劲；气轮机可大可小，通用性也更强，技术成熟，成本也比较低，其他的气体透平设备在市场上数量比较少，因此本发明实施例重点描述气轮机，其他设备相同，不再过多重复赘述。
所述气体透平膨胀机、气动机，与所述低温工质超临界气轮机都属于气体透平机械，只是设备本体的结构略有不同；在本发明实施例中，所述低温工质超临界膨胀机、气动机的输入端、输出端，管道连接方法和使用方法以及参数，与所述低温工质超临界气轮机都相同，因此也属于本发明实施例所提供的范畴；
第八方面，本实施例还提供有一种采用气轮机或膨胀机缸体高度密闭结构的轴封系统，所述气轮机或膨胀机由静止部分和转动部分构成；所述气轮机或膨胀机缸体轴封系统包括输入端轴封系统和输出端轴封系统；所述低温工质超临界气轮机或膨胀机的输入端轴封系统，包括输入端缸体、输入端轴承和轴承座、输入端转轴、主蒸汽管道；所述输入端轴承和轴承座，包括有支撑轴承和推力轴承；
进一步的，在所述输入端轴承和轴承座的外面，还设置有绝热壳体；所述绝热壳体分上绝热壳体和下绝热壳体；所述下绝热壳体设在输入端轴承和轴承座位置的下汽缸内，并与所述气轮机或膨胀机的下汽缸紧密结合；所述输入端轴承和轴承座，安装在所述气轮机或膨胀机下汽缸内的所述下绝热壳体中；
进一步的，所述下绝热壳体与所述上绝热壳体设有法兰，通过所述法兰和螺栓紧固，所述下绝热壳体与所述上绝热壳体的内腔，形成一个密闭的绝热空间；所述输入端转轴、所述输入端轴承和轴承座以及润滑油，被密闭在所述绝热壳体构成的绝热空间内部；
进一步的，在所述绝热壳体包裹所述输入端转轴的接触位置，还设置有绝热壳体密封，所述绝热壳体密封阻止绝热壳体内的轴承润滑油，从绝热壳体密封处对外泄漏。
优选的，所述低温工质超临界气轮机或膨胀机主蒸汽管道与输入端所述绝热壳体之间，还设置有轴封；优选的，所述绝热壳体与所主蒸汽管道之间，还设有输入端预留空间或者管道，所述输入端预留空间或管道设在下汽缸中，储存从绝热壳体密封处泄漏出来的润滑油，并通过第一管道阀门将所述泄漏出来的脏润滑油排出。
进一步的，所述气轮机或膨胀机的输出端，包括有气轮机或膨胀机排气管道、输出端缸体、输出端轴承和轴承座、联轴器和发电机；所述低温工质超临界气轮机或膨胀机，将输出端轴承和轴承座、联轴器以及发电机，均隐藏设置到所述低温工质超临界气轮机或膨胀机的输出端缸体内部；并对所述低温工质超临界气轮机或膨胀机输出端缸体做安装发电机位置的改进，以便于适合安置发电机设备；
优选的，所述低温工质超临界气轮机或膨胀机输入端，及所述低温工质超临界气轮机或膨胀机的输出端，均隐藏设置到所述低温工质超临界气轮机或膨胀机的缸体内，利用所述低温工质超临界气轮机或膨胀机缸体的高度密闭性，进行转轴两端的轴封，避免所述低温工质，从所述低温工质超临界气轮机或膨胀机的转轴两端的轴封处泄漏。
优选的，所述绝热壳体的上绝热壳体与下绝热壳体通过所述法兰和螺栓紧固，内部形成一密闭绝热空间，并在所述上绝热壳体顶部设有润滑油注入孔，令所述轴承和轴承座的绝热空间内部注入润滑油；
优选的，所述绝热壳体还包括有与所述绝热壳体相连的润滑油输出管道、润滑油过滤器、润滑油冷却器和润滑油泵；所述润滑油泵输出的低温高压润滑油，经润滑油输入管道输送至绝热壳体内的轴承和轴承座；并为所述轴承和轴承座提供干净恒温的润滑油；绝热壳体内的高温和脏润滑油，通过润滑油输出管道输出，并输送至润滑油过滤器和润滑油冷却器降温，再经润滑油泵加压输给轴承形成循环；
进一步的，所述润滑油过滤器、所述润滑油冷却器，和所述润滑油泵设置在所述气轮机或膨胀机的缸体外部；或者设置在所述气轮机或膨胀机的缸体内部，当设置在缸体内部时需有换热管道与外界换热，以保障润滑油温度恒定；
进一步的，在所述低温工质超临界气轮机或膨胀机设备的缸体外部或内部，还设置有润滑油温度探头、润滑油压力探头、润滑油量探头，以及气轮机或膨胀机缸体内部的压力探头；上述探头时刻探测和连锁保护所述低温工质超临界气轮机或膨胀机设备的安全。
值得注意的是，对于成本较昂贵的低温发电工质来说，低温工质气轮机或膨胀机设备转轴两端的发电工质泄漏，不但降低发电效率和产生泄漏成本，同时低温液体工质的补充也非常麻烦。为解决低温工质气轮机或膨胀机设备转轴两端的泄漏难题，申请人经过多年的研究发现，将低温工质气轮机或膨胀机设备的输入端和输出端都隐藏到低温工质气轮机或膨胀机设备缸体内，用缸体高度密闭性(可达近100％密封)，可彻底的解决低温工质超临界气轮机或膨胀机设备转轴两端的泄漏难题。另外，对于其他旋转机械设备，高压流体输入端和输出端也能采用与所述低温工质超临界气轮机设备相同的密封技术和方法，从而实现和达到设备轴封系统的近零泄漏；这些也都属于本实施例所提供的技术范围。
第九方面，本发明实施例为能够更好的说明所述低温工质太阳能光热发电系统及太阳能光热发电设备，以及所述低温工质超临界气轮机或膨胀机，具有实用性、新颖性、创造性，也为便于更好理解，本发明实施例还提供一种低温工质太阳能光热发电系统及太阳能光热发电设备的工艺；具体内容如权利要求10所述内容；
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供一种低温工质太阳能光热发电系统及太阳能光热发电设备，包括依次连通的低温液体储罐、低温液体泵、乏汽回热器低温管道、主换热器、低温工质超临界气轮机、乏汽回热器高温管道构成；乏汽回热器高温管道出口连接低温液体储罐入口；
所述低温工质超临界气轮机的主蒸汽管道输入的高压气体温度，必须明显高于低温发电工质的临界温度；所述低温工质超临界气轮机或膨胀机的排气管道所输出的乏汽温度，达到所述低温发电工质的临界温度；本发明申请中，通过提高所述低温工质超临界气轮机排气管道输出的乏汽温度，就可以实现低温液体泵输出的极低温液体，冷凝所述低温工质超临界气轮机输出的高温乏汽，从而令极其低温液体“自己冷却自己”。通过提高所述气轮机排出的乏汽温度以及乏汽压力，令低温液体泵输出的极低温液体冷凝气轮机排出的高温高压乏汽成液体；
进一步的，所述低温液体储罐还设置有降温装置，所述降温装置包括依次连接的所述低温液体储罐、压缩机、冷凝器，和第二节流阀或者第二膨胀机构成；所述压缩机单独设置或者与设置在乏汽回热器高温管道出口与低温液体储罐之间的所述膨胀机同轴连接；
所述低温工质超临界气轮机或者膨胀机排气管道输出的乏汽达到临界温度，相比传统的汽轮机设备，不仅精简体积，而且还降低传统汽轮机叶片过长造成的颤振和断裂几率，减小故障，提高了气轮机设备的可靠性，并且还能够降低汽轮机的制造成本。
通过所述低温工质超临界气轮机设备、乏汽回热器、低温液体泵等设备协同作用，实现一种高效率的低温工质太阳能光热发电系统及太阳能光热发电设备。所述发电系统不需要传统朗肯循环发电系统中的空冷岛或者冷却塔，通过设置乏汽回热器和提高乏汽温度及压力，然后再采用低温液体泵输出的极其低温液体冷却自己的高温高压乏汽；再结合所述膨胀机实现更深冷还原低温液体，因此可以解决二氧化碳、氮气、空气等低温工质乏汽的冷凝难题，也为实现高效率的低温工质太阳能光热发电系统及太阳能光热发电设备的利用打开大门；
附图说明
为更清楚地阐述说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图；这是很容易做到的；
图1为本发明实施例提供的一种带节流阀的低温工质太阳能光热发电系统及太阳能光热发电设备的连接示意图；
图2为本发明实施例提供的一种带膨胀机深冷的低温工质太阳能光热发电系统及太阳能光热发电设备的连接示意图；
图3为本发明实施例提供的一种带膨胀机深冷及同轴压缩机深冷，镜场集热储热的低温工质太阳能光热发电设备的连接示意图；
图4为本发明实施例提供的一种带膨胀机同轴压缩机深冷，高低温储热，低温换热的低温工质太阳能光热发电设备的连接示意图；
图5为一种轴承在缸体外的低温氮气普通气轮机，乏汽温度低至氮气(-196℃)标准沸点的气轮机结构示意图，用作参考和对比；
图6为本发明实施例提供的一种“砍掉传统气轮机尾部”，输出端乏汽温度达到氮气(-147℃)临界温度的气轮机结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种将气轮机设备输入端轴承，输出端轴承及发电机，均放置到所述气轮机缸体内的结构示意图；
图8为本发明实施例提供一种将气轮机设备输入端轴承，输出端轴承及发电机均放置到所述气轮机缸体内，并且输出端乏汽温度达到氮气(-147℃)临界温度的低温工质超临界气轮机结构示意图；
发电部分图标：1-低温液体储罐；2-低温液体泵；3-乏汽回热器；301-乏汽回热器低温管路；302-乏汽回热器高温管路；4-主换热器；401-低温主换热器；5-低温工质超临界气轮机；6-发电机；7-节流阀；77-膨胀机；78-同轴压缩机；8-发电机；9-冷凝器；10-第二节流阀或第二膨胀机；100-循环泵；200-太阳能光热镜场；300-储热和换热系统；310-储热冷罐；320-热罐储热；31-控制阀；
气轮机部分图标：
(其它所述气体透平设备与所述气轮机只是设备本体略有一些不同，对本发明实施例特征来说改动相同，不再过多重复赘述)
20-气轮机主蒸汽管道；21-气轮机排气管道；101-气轮机转轴；102-绝热壳体；103-输入端轴承和轴承座；104-轴封；105-气轮机设备缸体；106-转子叶轮；107-气轮机隔板；108-输出端轴封；9-输出端绝热壳体；10-输出端轴承和轴承座；11-联轴器；12-发电机；13-第三管道阀门；14-第三管道出口；15-第二管道出口；16-第二管道阀门；17-输出端预留空间或管道；18-输出端预留隔热区；19-输入端预留隔热区；22-绝热壳体密封；23-输入端预留空间或管道；24-第一管道阀门；25-第一管道出口；26-润滑油输出管道；27-润滑油储存器；28-润滑油过滤器；29-润滑油冷却器；30-润滑油泵；31-润滑油高压输入管道；32-输出端绝热壳体密封；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
图1为本发明实施例提供的一种带节流阀的低温工质太阳能光热发电系统及太阳能光热发电设备的连接示意图；在图1中，低温液体储罐1中储存的发电工质为液氮(约-196℃)，通过低温液体泵2提升压力，流经乏汽回热器低温管路301，输送至主换热器4中，与太阳能光热集热系统产生的100℃以上高温导热油或高温熔融盐充分换热；低温发电工质液氮吸热形成高压气体，压力达到5Mpa以上，输入并驱动所述低温工质超临界气轮机(或膨胀机)5高速旋转做功；输出机械能或者带动发电机6高速旋转输出电能；所述低温工质超临界气轮机5排出的乏汽，温度达到或者接近氮气约-147℃临界温度(潜热0)，用低温液体泵2输出的-196℃液氮，冷凝约-147℃临界温度高温高压乏汽成为液氮，经节流阀7节流降压制冷，输出低温低压的液氮返回低温液体储罐1中备用；
所述低温液体储罐1中约-196℃以下的液氮，通过低温液体泵2增压输送至乏汽回热器低温管路301中，吸收所述低温工质超临界气轮机5输送至乏汽回热器高温管路302中约-147℃的高温乏汽热能，液氮温度被提升到约-148℃，并从乏汽回热器低温管路301出口输至所述主换热器4中，再重新加热到100℃以上，成为高温高压氮气驱动所述低温工质超临界气轮机5高速旋转做功，输出机械能或带动发电机6发电，如此不断循环，不断发电输出。
图2为本发明实施例提供的一种带膨胀机深冷的低温工质太阳能光热发电系统及太阳能光热发电设备的连接示意图；图2与图1基础上唯一区别，本发明实施例将节流阀7，更换成为膨胀机77，所述膨胀机77能够利用约2Mpa的高压流体及压力能量进行做功；低温工质超临界气轮机5排气管道输出的高温高压乏汽；在乏汽回热器高温管道302中充分的换热，高压流体输送至膨胀机77，膨胀机77入口流体为高压，出口流体为低压，通过膨胀机77的节流降压和做功，令呈低压低温液氮返回所述低温液体储罐1中；因膨胀机77的输入端与输出端存在巨大压差，驱动所述膨胀机77高速旋转输出机械能或带动发电机8输出电能；又因所述膨胀机高速旋转对外做功，消耗低温工质流体蕴藏的内能，导致返回到所述低温液体储罐1中的低温工质液体温度更加低；更有利于低温液体储罐1中低温液体降温，以及所述低温液体泵2输出的更加低温的液氮，冷凝乏汽回热器高温管道302中的高温高压乏汽，更有利于高温高压乏汽的冷凝；同时所述膨胀机7高速旋转，输出机械能或者带动发电机8输出电能；
图3为本发明实施例提供的一种带膨胀机深冷及同轴压缩机深冷，镜场集热储热的低温工质太阳能光热发电设备的连接示意图；
在图2和图1基础上，所述膨胀机77高速旋转，驱动同轴连接的压缩机78高速旋转；压缩机78的管道入口连通低温液体储罐1的顶部，将低温液体储罐1中蒸发的气体收集，并压缩成高压高温气体，输送至冷凝器9中冷凝成为液体，通过第二节流阀或者第二膨胀机10节流降压制冷后，令低压低温的液氮返回低温液体储罐1中，如此不断的循环，不断为低温液体储罐1中的低温液体降温；
所述冷凝器9设置在所述乏汽回热器高温管路302出口与所述膨胀机77入口之间，将压缩机78压缩气体产生的高温能量输入并驱动膨胀机77高速旋转，输出机械能或者带动发电机8输出电能；
优选的，所述发电机8为电动发电一体机；当压缩机78启动或者动力不够时，电动发电一体机8表现为电动机输出动力驱动压缩机78；当膨胀机77输出大于压缩机78的消耗时，所述电动发电一体机8表现为发电机，将所述膨胀机77输出的机械能转为电能输出。
进一步的，循环泵100，将导热油介子或者熔融盐介子，输送至太阳能光热镜场200中吸收太阳能光热能量，形成高温导热油介子或者熔融盐介子输送至储热和换热系统300中，储热和换热系统300具有高温热油介子或者熔融盐介子储热和与主换热器4换热，将太阳能光热能量置换到主换热器4中的低温发电工质中，令低温发电工质形成高温高压气体，输入并驱动所述低温工质超临界气轮机5高速旋转做功，输出机械能或带动发电机6发电，如此不断循环。
图4为本发明实施例提供的一种带膨胀机同轴压缩机深冷，高低温储热，低温换热的低温工质太阳能光热发电设备连接示意图；
在图3基础上，增加低温主换热器401，采用乏汽回热器低温管道输出的极低温工质，先吸收一部分环境空气中的热能，然后再输入到主换热器4中与储热和换热系统300中的高温热油介子或者熔融盐介子换热；形成高温高压气体输入并驱动所述低温工质超临界气轮机5高速旋转对外输出机械能或带动发电机6旋转对外输出电能；
进一步的，还设置有储热冷罐310；和热罐储热320；以及控制阀31；当太阳能光热镜场200的日照充足，除为所述低温工质发电系统提供热能量用于发电外，所述储热冷罐310中的低温热油介子或者熔融盐介子，通过控制阀31切换管路，被输送至太阳能光热镜场200中，加热成为高温热油介子或者熔融盐介子，通过控制阀31切换管路被输送至热罐储热320中储存；
进一步的，当日照减弱或者阴天或者夜晚来临时，所述热罐储热320中储存的高温热油介子或者熔融盐介子，通过控制阀31切换管路被输送至储热和换热系统300中，将高温热能量传递给低温发电系统中的所述主换热器4中，令所述主换热器4中的低温发电工质形成高温高压气体，输入并驱动所述低温工质超临界气轮机5高速旋转对外输出机械能或带动发电机6旋转对外输出电能，如此循环；
图5为一种轴承在缸体外的低温氮气普通气轮机，乏汽温度低至氮气(-196℃)标准沸点的气轮机结构示意图，用作参考和对比；
如图5所示，传统方式的气轮机设备，气轮机转轴101两端轴承，包括输入端轴承和轴承座103，及输出端轴承和轴承座10，以及联轴器11和发电机12，一般都设在气轮机设备缸体105的外部；气轮机转轴101两端的轴端密封，是通过输入端轴封104和输出端轴封108来实现，传统轴封有齿形汽封、布莱登汽封、蜂窝式汽封、刷子汽封、柔齿汽封、弹性齿汽封；气轮机虽装有轴封但仍存在着泄漏问题，现大型汽轮机气封的泄漏量每小时可达10吨以上。这种泄漏也是很大的，尤其是成本昂贵的低温液体工质，轴端汽封泄漏将是非常痛苦。
图5所示的一种传统朗肯循环的低温氮气工质气轮机，气轮机主蒸汽管道20，输入的气体温度为100℃以上，蒸汽在气轮机设备中做功，温度也不断的降低，当温度降到图5中所标记的-147℃临界温度位置(潜热0)；当气体温度低于氮气临界温度乏汽中便开始有潜热，并且随着乏汽温度降低，氮气中所蕴藏的潜热也将越来越大，气轮机排气管道21的温度降低到氮气的-196℃沸点温度，潜热达199kj/kg，因乏汽温度非常低温，巨大的低品位潜热能很难释放出去，因此朗肯循环也就难以进行，这也是低温工质发电难以实现的最主要原因。
图6为本发明实施例提供的一种“砍掉传统气轮机尾部”，输出端乏汽温度达到氮气(-147℃)临界温度的气轮机结构示意图；
图6与图5的气轮机输入端，气轮机本体的前半部分和输出端发电机部分与传统气轮机相同，但所述气轮机末级叶片和次末级叶片被“全部砍掉”，排气管道所输出的乏汽温度达到或者略微高于氮气的(约-147℃)临界温度，所述气轮机设备的体积也将缩小很多；
图6中所述气轮机主蒸汽管道20仍然输入(100℃以上)高压氮气，通过所述气轮机本体将高温高压氮气能量转变为高速旋转的机械能，高压氮气在气轮机中不断的做功，温度和压力也会不断降低，当所述低温工质超临界气轮机温度降低到图5所标记的(-147℃)临界温度或略微高于临界温度，低温工质超临界气轮机从排气管道直接排出高温乏汽，潜热为0，输至图1所示乏汽回热器高温管路302入口，与低温液体泵2输出的极其低温液氮换热，用低温液体泵2输出的极其低温液氮，冷凝所述气轮机排出的高温乏汽。
图7为本发明实施例提供的一种将气轮机设备输入端轴承，输出端轴承及发电机，均放置到所述气轮机缸体内的结构示意图；
为解决气轮机设备转轴两端泄漏难题，申请人经过近20年研究发现，将气轮机输入端和输出端隐藏到气轮机缸体内，用所述气轮机缸体高度密闭结构(可达100％密封)，解决所述气轮机转轴两端的泄漏难题；
如图7所示，以高压进气口20和顶部A线往左所示意为所述气轮机设备的输入端；主蒸汽管道20与乏汽管道21之间为所述气轮机设备本体，如图中A线和C线中间的B部分所示；乏汽管道21和顶部C线往右所示意的为所述气轮机设备的输出端；
如图7所示的气轮机，绝热壳体102分上绝热壳体和下绝热壳体(图7所示为气轮机的下绝热壳体)；设置在气轮机转轴101的端头轴承位置，所述下绝热壳体设在下缸体内，且与气轮机缸体105的下缸体紧密结合；所述输入端轴承和轴承座103设在所述绝热壳体102的下绝热壳体中，支撑气轮机转轴101重量，还有推力轴承限制气轮机转轴101轴向移动；绝热壳体102与气轮机转轴101的接触位置，设有绝热壳体密封22，所述绝热壳体密封22阻止绝热壳体102内的轴承润滑油从绝热壳体密封22处对外产生泄漏；
可选的，高压进气口20与输入端之间还设有轴封104，可选的，所述轴封104与绝热壳体102之间，还设有输入端预留隔热区19，目的是隔离和降低高压主蒸汽管道20输入的高温，影响到绝热壳体102及里面的输入端轴承和轴承座103；由于绝热壳体102的上绝热壳体和下绝热壳体是密闭结构，压力与高压进气口20输入压力相同，因此高压进气口20输入的高压气体，很难进入到绝热壳体102内部。同时还有轴封104和绝热壳体密封22；所述绝热壳体密封22还可设置两个，这样设置可使主蒸汽管道20输入的高温高压气体很难进入，同时也可避免绝热壳体102中的润滑油很难泄漏出来；
可选的，在绝热壳体密封22与输入端预留隔热区19之间，还设有输入端预留空间或管道23，所述输入端预留空间或管道23隔离，同时储存从绝热壳体密封22处泄漏出来的润滑油，并通过第一管道阀门24和第一管道出口25将所述泄漏的润滑油排出；
优选的，如图7所示，所述绝热壳体102和下缸体105的外部，还设有与所述绝热壳体102相连的润滑油输出管道26、润滑油储存器27、润滑油过滤器28、润滑油冷却器29、及润滑油泵30和润滑油高压输入管道31，通过所述润滑油高压输入管道31将充足的，干净的，低温的(可控温度的)润滑油，输送至所述绝热壳体102内，提供给输入端轴承和轴承座103，充足的，干净的，低温的润滑油保障；确保输入端轴承和轴承座103能够安全和稳定运行。
所述润滑油储存器27，润滑油过滤器28、润滑油冷却器29，可以进行组合，然后通过润滑油泵30和润滑油高压输入管道31，将润滑油输送至所述绝热壳体102内的轴承和轴承座103；
所述润滑油过滤器28、润滑油冷却器29、和润滑油泵30可设在气轮机设备的缸体105外部；也可以设在气轮机的缸体内部，当润滑油冷却器29设置在缸体内部时，所述润滑油冷却器29中有管道与外界联系，通过管道内的介子流动，将缸体内润滑油热量传递到缸体外，通过换热器冷却后返回到缸体内部。
优选的，将所述气轮机的输入端和输出端均放到气轮机设备的缸体105内部，用所述气轮机缸体的高度密闭性结构(近100％密封)进行气轮机转轴101的轴端密封，避免高压气体从所述气轮机转轴101两端的轴封处泄漏。所述气轮机的输出端实施方案如下：输出端轴承和轴承座10，设在远离输出端轴封108的位置；优选的，输出端预留隔热区18；输出端轴承和轴承座10设在输出端绝热壳体9中，输出端绝热壳体9与输入端结构相同，分下绝热壳体和上绝热壳体，所述下绝热壳体与气轮机设备缸体105的下缸体紧密结合，输出端上绝热壳体与下绝热壳体通过法兰和螺栓紧固，内部形成一个密闭的绝热空间；可选的，所述上绝热壳体顶部设润滑油注入孔，令所述轴承和轴承座10的绝热空间内注入润滑油；具体实施与输入端相同，不再过多赘述；需要说明的是，输出端绝热壳体9与转轴101拥有两个接触位置，因此输出端绝热壳体密封32有两个，如图3所示分别设置在与转轴101相接触的两个接触位置；所述输出端绝热壳体密封32阻止输出端绝热壳体9内的轴承润滑油从输出端绝热壳体密封32处对外泄漏；输出端气轮机转轴101的轴端，还设置有联轴器11与发电机12的转轴进行联轴，方便发电机12的检修和更换；
可选的，输出端预留空间或管道17分别设置在输出端绝热壳体9两侧的下缸体105内，储存从输出端绝热壳体密封32处泄漏出的润滑油，并通过第二管道阀门16和第三管道阀门13将泄漏出的润滑油排出；需说明，输出端发电机12产生电能，通过设在气轮机设备缸体105上的接线端子引出，不会影响所述气轮机的密封性能。
所述气轮机高压主蒸汽管道20和气轮机排气管道21，都是采用密闭性能优良的法兰和螺丝紧固，不会出现泄漏，因此本发明实施例所提供的气轮机设备拥有多重密封措施。值得注意的是，本发明实施例提供的转轴密封系统对于其他的旋转机械设备，高压气体输入端和输出端，也能采用与所述气轮机设备相同的密封技术和方法，从而实现和达到转轴密封系统的近零泄漏，也属于该范畴。该技术相对较独立，具有独立技术特征，在引用这些技术时，也需要得到申请人认可。
图8为本发明实施例提供一种将气轮机设备输入端轴承，输出端轴承及发电机均放置到所述气轮机缸体内，并且输出端乏汽温度达到氮气(-147℃)临界温度的低温工质超临界气轮机结构示意图；
图8中，采用气轮机设备缸体进行轴端密封，该系统的密封性能(可达到近100％)与图7相同可以达到接近零泄漏；低温发电工质接近零泄漏，不但可以减少成本昂贵的低温发电工质流失，同时还能提高所述发电系统以及动力系统的整体发电效率；
如图8所示，本发明实施例提供的低温工质超临界气轮机，当温度降到或略微高于发电工质氮气的临界温度(潜热为0)，就不再继续做功，直接通过低温工质超临界气轮机排气管道21排出，此时乏汽中没有潜热，潜热为0，潜热变显热。再用低温液体泵2输出的极其低温液氮，冷凝临界温度的高温乏汽；因此所述低温工质超临界气轮机具有体积小，动力强劲、成本低的优势；同时也为实现75％以上有效热效率和高效率的利用太阳能光热能量发电打开大门；
所述低温工质太阳能光热发电系统及太阳能光热发电设备，通过提高所述低温工质超临界气轮机排气管道输出的乏汽温度达到或者略微高于所述低温发电工质的临界温度；及提高所述低温工质超临界气轮机排气管道输出的乏汽压力达到或者接近临界压力；乏汽潜热为0，令低温液体泵输出的极其低温液体，冷凝达到临界温度和临界压力的高温乏汽成液体返回低温液体储罐中；同时还通过所述膨胀机或叶轮机消耗掉高压低温工质流体蕴藏的内能，从而令更低温液氮或者液空返回所述低温液体储罐中；该低温工质太阳能发电系统，不但没有释放能量的空冷岛，还能利用低温工质吸收一部分环境空气热能做功，因此该系统有效热效率可达75％以上；相当于原来投资一个太阳能光热发电系统，产生出三个太阳能光热发电系统和发电站的电能输出；为人类提供清洁和更高效的太阳能源。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
