本发明提供了一种水冷式超临界二氧化碳透平干气密封装置，所述干气密封装置包括密封动环、密封静环、弹簧座、水冷组件和透平气缸，其中，密封动环和密封静环组成干气密封主体且密封动环与密封静环之间的间隙能够形成刚性气膜；密封静环与弹簧座之间通过第一密封圈密封，弹簧座与透平气缸之间通过弹簧连接且通过第二密封圈密封；水冷组件与透平气缸连接并对第二密封圈附近透平气缸区域进行局部冷却，确保该区域透平气缸温度低于第二密封圈材质耐受温度。本发明提出采用微通道水冷组件对密封圈附近的透平气缸进行局部冷却，解决透平气缸导热使密封圈周围环境温度超过密封圈材料耐受温度导致的密封圈失效问题。