[实用新型]一种工业流体高余压回收水力透平发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业流体高余压回收发电领域，特别是包括多级超低比转速水力透平、发电机和工业流体减压安全保证机构的一种工业流体高余压回收水力透平发电装置。

背景技术

在石油、化工生产的脱碳、脱硫工艺过程中，需要通过减压阀把高压流体变为低压流体，在减压过程中，损失掉了大量的工业余压，造成无谓的浪费。化工脱碳、脱硫工艺的余压的特点是高余压，其范围在100-1500m水头之间，一套化工生产线的余压能量可达数百kW至数千kW。在提倡节能、低碳和环保的时代，回收工业余压是减少产品能耗和碳排放、增加企业效益的有效之举。目前，应用于气体余热余压的回收利用技术与专利已较多，但在液态流体高余压回收方面还很匮乏。

目前已有的流体余压回收技术主要是采用反转水泵作为水力透平，或基于泵设计原理开发的余压回收水力透平，这些技术主要存在两个问题，其一是，以反转泵作为透平运行，效率低下，稳定性差；其二是，基于泵的设计原理开发的水力透平，在性能上与工业高余压利用的技术条件不符合，造成水力透平尺寸大、级数多，或者其转速过高，与发电机不匹配，需要采用减速机与发电机联结，安装使用不方便，因此，发电装置上的改进和创新势在必行。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种工业流体高余压回收水力透平发电装置，可有效解决余压利用水力透平的级数多、尺寸大、难于与发电机直联的问题。

本实用新型解决的技术方案是，以超低比转速的多级水力透平、高压液体管道、阀门、三相同步交流发电机和控制器构成，多级水力透平上部的进口段经第一阀门与高压液体管道连接，多级水力透平通过主轴与三相同步交流发电机相连，多级水力透平下部的出口尾水管与第二阀门相连通，第二阀门与低压液体管道相连通，高压液体管道的高压端A与低压液体管道的低压侧B之间装有减压管道机构，控制器分别与第一阀门、第二阀门、减压管道机构的第三阀门、第四阀门相连，构成阀门控制结构。

本实用新型结构简单，新颖独特，适用于脱碳、脱硫等工艺环节的高余压流体条件，单级利用水力比能高、相对级数少，具有超低比转速性能、可与发电机直联，安装使用方便，是发电设备上的创新。

附图说明

图1为本实用新型的剖面主视图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

由图1所示，本实用新型以超低比转速的多级水力透平、高压液体管道、阀门、三相同步交流发电机和控制器构成，多级水力透平5上部的进口段3经第一阀门2与高压液体管道1连接，多级水力透平5通过主轴6与三相同步交流发电机4相连，多级水力透平5下部的出口尾水管7与第二阀门8相连通，第二阀门8与低压液体管道9相连通，高压液体管道1的高压端A与低压液体管道9的低压侧B之间装有减压管道机构，控制器13分别与第一阀门2、第二阀门8、减压管道机构的第三阀门14、第四阀门11相连，构成阀门控制结构。

为了保证使用效果，所述的多级水力透平5是由多个按超低比转速设计的单级水力透平依次串联构成多级水力透平组合结构，每个超低比转速设计的水力透平是由机壳、转轮和导叶构成，转轮5-3装在主轴6上，机壳5-2的进水口处内装有导叶5-1，转轮与导叶装在机壳5-2内的中心；所述的减压管道机构是由第三阀门14、减压阀12、第四阀门11依次串联在一起，第三阀门14的进水口与高压液体管道1的高压端A相连，第四阀门11的出水口与低压液体管道9的低压侧B相连构成；所述的第一阀门2、第二阀门8、第三阀门14、第四阀门11均为结构相同的电动阀门。

所述的高压液体管道1上装有高压管道的压力表15；所述的低压液体管道9上装有低压管道的压力表10；

所述的水力透平每个单级转轮的超低比转速为50-70m·kW。

所述的控制器13为市售的单片机控制器（CPU），型号为80C51或MSP430。

由上述可以看出，本实用新型为多级水力透平按照超低比转速混流式水轮机（如申请号为200910064891.6的冷却塔风机驱动专用超低比转速混流式水轮机转轮）的方式设计，使单级转轮具备100-200m可利用水头的能力，同时，其转速在1500-3000r/min之间，可以与三相同步发电机直联。