[發明專利]工業流體高余壓回收水力透平發電裝置

有效

• 申請號: 201310411617.8
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103452734A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 陳德新;龐輝春;戴健;李延頻
• 申請（專利權）人: 河南新飛紀元科技有限公司
• 主分類號: F03B3/02
• 分類號: F03B3/02;F03B15/02
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙) 41113
• 代理人: 聶孟民

技術領域

本發明涉及工業流體高余壓回收發電領域，特別是包括多級超低比轉速水力透平、發電機和工業流體減壓安全保證機構的一種工業流體高余壓回收水力透平發電裝置。

背景技術

在石油、化工生產的脫碳、脫硫工藝過程中，需要通過減壓閥把高壓流體變為低壓流體，在減壓過程中，損失掉了大量的工業余壓，造成無謂的浪費?；っ撎?、脫硫工藝的余壓的特點是高余壓，其范圍在100-1500m水頭之間，一套化工生產線的余壓能量可達數百kW至數千kW。在提倡節能、低碳和環保的時代，回收工業余壓是減少產品能耗和碳排放、增加企業效益的有效之舉。目前，應用于氣體余熱余壓的回收利用技術與專利已較多，但在液態流體高余壓回收方面還很匱乏。

目前已有的流體余壓回收技術主要是采用反轉水泵作為水力透平，或基于泵設計原理開發的余壓回收水力透平，這些技術主要存在兩個問題，其一是，以反轉泵作為透平運行，效率低下，穩定性差；其二是，基于泵的設計原理開發的水力透平，在性能上與工業高余壓利用的技術條件不符合，造成水力透平尺寸大、級數多，或者其轉速過高，與發電機不匹配，需要采用減速機與發電機聯結，安裝使用不方便，因此，發電裝置上的改進和創新勢在必行。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種工業流體高余壓回收水力透平發電裝置，可有效解決余壓利用水力透平的級數多、尺寸大、難于與發電機直聯的問題。

本發明解決的技術方案是，以超低比轉速的多級水力透平、高壓液體管道、閥門、三相同步交流發電機和控制器構成，多級水力透平上部的進口段經第一閥門與高壓液體管道連接，多級水力透平通過主軸與三相同步交流發電機直接相連，多級水力透平下部的出口尾水管與第二閥門相連通，第二閥門與低壓液體管道相連通，高壓液體管道的高壓端A與低壓液體管道的低壓側B之間裝有減壓管道機構，控制器分別與第一閥門、第二閥門、減壓管道機構的第三閥門、第四閥門相連，構成閥門控制結構。

本發明結構簡單，新穎獨特，適用于脫碳、脫硫等工藝環節的高余壓流體條件，單級利用水力比能高、相對級數少，具有超低比轉速性能、可與發電機直聯，安裝使用方便，是發電設備上的創新。

附圖說明

圖1為本發明的剖面主視圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式作詳細說明。

由圖1所示，本發明以超低比轉速的多級水力透平、高壓液體管道、閥門、三相同步交流發電機和控制器構成，多級水力透平5上部的進口段3經第一閥門2與高壓液體管道1連接，多級水力透平5通過主軸6與三相同步交流發電機4相連，高壓液體流經多級水力透平5產生旋轉機械能，多級水力透平5按超低比轉速設計，以直聯方式拖動三相同步交流發電機4發出三相交流電，多級水力透平5下部的出口尾水管7與第二閥門8相連通，第二閥門8與低壓液體管道9相連通，經過多級水力透平5做功后的低壓液體通過水力透平的出口尾水管7，再經過多級水力透平出口的第二閥門8進入與第二閥門8相連通的低壓液體管道9內，高壓液體管道1的高壓端A與低壓液體管道9的低壓側B之間裝有減壓管道機構，控制器13分別與第一閥門2、第二閥門8、減壓管道機構的第三閥門14、第四閥門11相連，構成閥門控制結構，當多級水力透平構成的發電機構因故跳閘突然關閉時，閥門聯調的控制器13在逐漸打開減壓管路低壓側的第四閥門11和高壓側的第三閥門14的同時，逐漸關閉第一閥門2和第二閥門8，液體經減壓閥12減壓后流到低壓管道去，既保證了脫硫或脫碳液體的不中斷，又保證了多級水力透平的安全控制，不受用于發電的多級水力透平停機的影響。

為了保證使用效果，所述的多級水力透平5是由多個按超低比轉速設計的單級水力透平依次串聯構成多級水力透平組合結構，每級超低水力透平均是由機殼、轉輪和導葉構成，轉輪5-3裝在主軸6上，機殼5-2的進水口處內裝有導葉5-1，轉輪與導葉裝在機殼5-2內的中心；所述的減壓管道機構是由第三閥門14、減壓閥12、第四閥門11依次串聯在一起，第三閥門14的進水口與高壓液體管道1的高壓端A相連，第四閥門11的出水口與低壓液體管道9的低壓側B相連構成；所述的第一閥門2、第二閥門8、第三閥門14、第四閥門11均為結構相同的電動閥門。

所述的高壓液體管道1上裝有高壓管道的壓力表15，用于監視高壓液體管道的壓力，低壓液體管道9上裝有低壓管道的壓力表10，用于監視低壓液體管道的壓力，并為閥門聯動的控制器提供信號。

所述的水力透平每個單級轉輪的超低比轉速為50-70m·kW。