專利名稱：發(fā)酵罐排放氣流能量回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能量轉(zhuǎn)換裝置，特別涉及一種將發(fā)酵罐排放氣流壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或者電能的能量回收裝置。
背景技術(shù)：
目前在國際與國內(nèi)利用氣體壓力能量開發(fā)領(lǐng)域，主要集中在鋼鐵廠高爐煤氣余壓能量回收發(fā)電，因?yàn)殇撹F廠高爐煤氣氣流具有高溫、高壓、流量大等特點(diǎn)，所以在上述高爐的氣體排放管道上安裝能量回收裝置，可取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，目前國內(nèi)發(fā)酵罐排放氣流蘊(yùn)含著的大量能量，但由于發(fā)酵罐排放的氣流能量相對(duì)高爐氣流較小，溫度較低，通常通過減壓閥排空的方式排放，這樣不但造成能量浪費(fèi)，而且產(chǎn)生大量的噪音。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可將浪費(fèi)掉的發(fā)酵罐排放的氣流能量轉(zhuǎn)換為可以利用的電能或機(jī)械能的、減少噪音污染的能量回收裝置。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明包括通過氣流管道和發(fā)酵罐排放氣流管道相連通的渦輪機(jī)以及設(shè)置在氣流管道上的可調(diào)節(jié)發(fā)酵罐內(nèi)壓力的調(diào)節(jié)閥，渦輪機(jī)連接發(fā)電機(jī)或動(dòng)力裝置。
本發(fā)明發(fā)酵罐設(shè)置有一條和原有排放氣流管道并聯(lián)連通的設(shè)置有調(diào)節(jié)閥和渦輪機(jī)的氣流管道，排放氣流管道和氣流管道和排放口相連通。
本發(fā)明渦輪機(jī)通過氣流管道和兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同的發(fā)酵罐排放氣流管道相連通，即每個(gè)發(fā)酵罐通過氣流管道和渦輪機(jī)相連通，排放氣流管道和氣流管道都和排放口相連通，兩個(gè)或兩個(gè)以上的氣流管道上設(shè)置一個(gè)渦輪機(jī)。
本發(fā)明在氣流管道上設(shè)置有用于緊急關(guān)閉的切斷閥。
本發(fā)明在渦輪機(jī)氣流排放出口管道上設(shè)置有可提取低溫氣流所含冷能量的冷交換設(shè)備。
本發(fā)明渦輪機(jī)采用帶有靜葉調(diào)整功能的高速氣流渦輪機(jī)，靜葉可由渦輪機(jī)外部調(diào)整，用于控制渦輪機(jī)內(nèi)的壓力及流量。
本發(fā)明渦輪機(jī)的監(jiān)測(cè)報(bào)警設(shè)備由軸振動(dòng)檢測(cè)儀、軸溫檢測(cè)儀、壓力檢測(cè)儀和報(bào)警平臺(tái)組成，當(dāng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)超過設(shè)定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并發(fā)出指令關(guān)閉切斷閥。
本發(fā)明所述高速氣流渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速可達(dá)每分鐘20000轉(zhuǎn)以上。
本發(fā)明所述調(diào)節(jié)閥由液壓伺服控制，嚴(yán)密性不低于密封試驗(yàn)B級(jí)。
本發(fā)明所述切斷閥由液壓伺服控制，嚴(yán)密性不低于密封試驗(yàn)B級(jí)，全行程無負(fù)荷快關(guān)時(shí)間小于1.5秒。
本發(fā)明積極效果如下本發(fā)明發(fā)酵罐排放氣流能量回收裝置是利用某些藥廠、化工廠、食品廠等在使用發(fā)酵罐生產(chǎn)過程中排放的氣流，在管道中的壓力與大氣中壓力的壓力差，通過管道，將氣流導(dǎo)入高速渦輪機(jī)中，推動(dòng)高速渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，再用高速渦輪機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)，減速機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電或者設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。從而將氣流中蘊(yùn)含的壓力能與熱能轉(zhuǎn)換為可以利用的電能或者機(jī)械能。本發(fā)明可以一個(gè)孔用，也可以多個(gè)排放孔共用一套裝置，安裝該裝置后，排放氣流噪音會(huì)下降20dB以上，減少對(duì)周圍環(huán)境的影響，溫度下降20-50℃，可用于生產(chǎn)及環(huán)境制冷。排放的常溫氣流，經(jīng)過高速渦輪機(jī)膨脹做工后排出，溫度會(huì)低至攝氏零度以下，具有大量的冷能量，如氣流沒有受到污染，可以直接用于生產(chǎn)與辦公或者生活制冷如氣流受到污染，則可以經(jīng)過冷交換設(shè)備后，用于生產(chǎn)與辦公或者生活制冷。


附圖1為本發(fā)明一個(gè)發(fā)酵罐和本裝置結(jié)構(gòu)示意圖附圖2為本發(fā)明三個(gè)發(fā)酵罐和本裝置結(jié)構(gòu)示意圖附圖3為本發(fā)明工作過程示意圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施例如下如附圖1所示，本發(fā)明包括通過氣流管道8和發(fā)酵罐11排放氣流管道7相連通的渦輪機(jī)1以及設(shè)置在氣流管道8上的可調(diào)節(jié)發(fā)酵罐內(nèi)壓力的調(diào)節(jié)閥5，渦輪機(jī)1連接發(fā)電機(jī)或動(dòng)力裝置。本發(fā)明發(fā)酵罐11設(shè)置有一條和原有排放氣流管道7并聯(lián)連通的設(shè)置有調(diào)節(jié)閥5和渦輪機(jī)1的氣流管道8，排放氣流管道7和氣流管道8都和排放口10相連通。排放氣流管道7和氣流管道8可以和不同的排放口10相連通。
如附圖2所示，渦輪機(jī)1通過氣流管道8和兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同的發(fā)酵罐排放氣流管道7相連通，即每個(gè)發(fā)酵罐11通過氣流管道8和渦輪機(jī)1相連通，排放氣流管道7和氣流管道8都和排放口10相連通，兩個(gè)或兩個(gè)以上的氣流管道8上設(shè)置一個(gè)渦輪機(jī)1。排放氣流管道7和氣流管道8可以和不同的排放口10相連通。
本發(fā)明針對(duì)一個(gè)發(fā)酵罐11或多個(gè)發(fā)酵罐11，在減壓閥4前，將氣流導(dǎo)出，通過調(diào)節(jié)閥5，經(jīng)過切斷閥3，進(jìn)入渦輪機(jī)1。渦輪機(jī)1具有進(jìn)氣通道與出氣通道，渦輪機(jī)1采用轉(zhuǎn)速在每分鐘20000轉(zhuǎn)以上的高速渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)具有體積小，占地面積小，不需要水冷卻，體積小等特點(diǎn)，同時(shí)可以大大提高能量轉(zhuǎn)換效率。通過氣流管道8進(jìn)入渦輪機(jī)1的氣壓大于0.02Mpa、流量大于2000立方/小時(shí)，均可采用本本發(fā)明。例如發(fā)酵罐排出的氣流氣壓在0.05Mpa-0.1Mpa間變化，流量在5000立方-11000立方/小時(shí)變化，則配備120KW渦輪機(jī)，發(fā)電量可達(dá)50KW-120KW。
本發(fā)明渦輪機(jī)1帶有可調(diào)整角度，和全開全閉功能的靜葉柵。設(shè)定渦輪機(jī)內(nèi)的壓力與流量后，靜葉柵可以隨進(jìn)口的壓力變化自動(dòng)調(diào)整，保證渦輪機(jī)內(nèi)的壓力與流量穩(wěn)定。
本發(fā)明渦輪機(jī)內(nèi)設(shè)有軸位移檢測(cè)儀，溫度檢測(cè)儀，壓力檢測(cè)儀，可以檢測(cè)軸的位移、振動(dòng)與溫度、壓力變化狀況，一旦發(fā)現(xiàn)指標(biāo)超限，即可在0.1秒內(nèi)發(fā)出報(bào)警與關(guān)閉切斷閥3的信號(hào)。切斷閥3可以在1.5秒之內(nèi)迅速關(guān)閉。從而使渦輪機(jī)1的安全性大大提高。
本發(fā)明為了防止渦輪機(jī)成為電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，在減速機(jī)與設(shè)備之間采用差速離合器連接，當(dāng)渦輪機(jī)速度下降，達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，就會(huì)與設(shè)備自動(dòng)脫開。
本發(fā)明發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)安裝有斷路器，使電流只能由發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)單向通過，當(dāng)壓力過低，渦輪機(jī)達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，可斷開發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的連接，防止渦輪機(jī)速度下降時(shí)，發(fā)電機(jī)成為電網(wǎng)的負(fù)荷。采用以上兩種連接方式，可以有效地避免整套裝置在出現(xiàn)失速的情況下有負(fù)效率的情況出現(xiàn)。
本發(fā)明整套運(yùn)行系統(tǒng)控制硬件采用PLC可編程控制器，使得整套系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，運(yùn)行更加穩(wěn)定，可靠。
如圖3所示為本發(fā)明工作過程1、開機(jī)前，設(shè)定罐內(nèi)壓力值，設(shè)定渦輪機(jī)的壓力與流量，各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否在正常范圍內(nèi)，如一切正常，即可給出開機(jī)指令?？梢砸慌_(tái)罐開機(jī)，也可以多臺(tái)罐同時(shí)開機(jī)。
2、運(yùn)行中，如需要增加一臺(tái)罐，設(shè)定該罐內(nèi)壓力，打開該罐調(diào)節(jié)閥，該罐投入渦輪機(jī)運(yùn)行，能量回收裝置進(jìn)入多罐同時(shí)運(yùn)行。
3、運(yùn)行中，如需要一臺(tái)罐退出運(yùn)行，人工給出指令關(guān)閉該罐調(diào)節(jié)閥?；蛞蛟摴迚毫^低，控制器給出指令關(guān)閉該罐調(diào)節(jié)閥。該罐退出渦輪機(jī)運(yùn)行，其余正常運(yùn)行。
4、運(yùn)行中，如要求停機(jī)，或者因?yàn)闇u輪機(jī)進(jìn)口壓力過低，即關(guān)閉各罐的調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉切斷閥。渦輪機(jī)退出運(yùn)行，斷開渦輪機(jī)與設(shè)備或發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的連接。各罐氣流由減壓閥排出。
5、運(yùn)行中，如監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)設(shè)定指標(biāo)超出范圍，即關(guān)閉各罐的調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉切斷閥。渦輪機(jī)退出運(yùn)行，斷開渦輪機(jī)與設(shè)備或發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的連接。各罐氣流由減壓閥排出。
發(fā)酵罐排出的常溫氣流，經(jīng)過渦輪機(jī)膨脹做工后，溫度會(huì)下降到攝氏零度以下。氣流如果在罐內(nèi)未受到污染，可以將氣流通過管道直接送到需要制冷的場所。如氣流已經(jīng)受到污染，可以通過冷交換設(shè)備，將冷能量置換成可以利用的介質(zhì)。
本發(fā)明的推廣與使用對(duì)社會(huì)及企業(yè)將會(huì)產(chǎn)生良好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。如某藥廠一臺(tái)發(fā)酵罐排放氣流壓力0.1MPa，流量11000立方/小時(shí)，溫度攝氏20度。使用本能量回收裝置后，每小時(shí)可以發(fā)電80千瓦，(或者帶動(dòng)設(shè)備，減少該設(shè)備用電量80千瓦)。制冷量可以達(dá)到100千瓦。按照一年運(yùn)行8000小時(shí)，每度電0.5元計(jì)算，每年可以為企業(yè)創(chuàng)造72萬元的價(jià)值。同時(shí)降低了原有排放方式產(chǎn)生的噪音，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)酵罐排放氣流能量回收裝置，其特征在于其包括通過氣流管道(8)和發(fā)酵罐(11)排放氣流管道(7)相連通的渦輪機(jī)(1)以及設(shè)置在氣流管道(8)上的可調(diào)節(jié)發(fā)酵罐內(nèi)壓力的調(diào)節(jié)閥(5)，渦輪機(jī)(1)連接發(fā)電機(jī)或動(dòng)力裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)酵罐排放氣流能量回收裝置，其特征在于發(fā)酵罐(11)設(shè)置有一條和原有排放氣流管道(7)并聯(lián)連通的設(shè)置有調(diào)節(jié)閥(5)和渦輪機(jī)(1)的氣流管道(8)，排放氣流管道(7)和氣流管道(8)和排放口(10)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)酵罐排放氣流能量回收裝置，其特征在于渦輪機(jī)(1)通過氣流管道(8)和兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同的發(fā)酵罐排放氣流管道(7)相連通，即每個(gè)發(fā)酵罐(11)通過氣流管道(8)和渦輪機(jī)(1)相連通，排放氣流管道(7)和氣流管道(8)都和排放口(10)相連通，兩個(gè)或兩個(gè)以上的氣流管道(8)上設(shè)置一個(gè)渦輪機(jī)(1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種發(fā)酵罐排放氣流能量回收裝置，其特征在于在氣流管道(8)上設(shè)置有用于緊急關(guān)閉的切斷閥(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種發(fā)酵罐排放氣流能量回收裝置，其特征在于在渦輪機(jī)氣流排放出口管道(9)上設(shè)置有可提取低溫氣流所含冷能量的冷交換設(shè)備(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種發(fā)酵罐排放氣流能量回收裝置，其特征在于渦輪機(jī)(1)采用帶有靜葉調(diào)整功能的高速氣流渦輪機(jī)，靜葉可由渦輪機(jī)外部調(diào)整，用于控制渦輪機(jī)內(nèi)的壓力及流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種發(fā)酵罐排放氣流能量回收裝置，其特征在于渦輪機(jī)的監(jiān)測(cè)報(bào)警設(shè)備由軸振動(dòng)檢測(cè)儀、軸溫檢測(cè)儀、壓力檢測(cè)儀和報(bào)警平臺(tái)組成，當(dāng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)超過設(shè)定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并發(fā)出指令關(guān)閉切斷閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種發(fā)酵罐排放氣流能量回收裝置，其特征在于所述高速氣流渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速可達(dá)每分鐘20000轉(zhuǎn)以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種發(fā)酵罐排放氣流能量回收裝置，其特征在于所述調(diào)節(jié)閥(5)由液壓伺服控制，嚴(yán)密性不低于密封試驗(yàn)B級(jí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種發(fā)酵罐排放氣流能量回收裝置，其特征在于所述切斷閥(3)由液壓伺服控制，嚴(yán)密性不低于密封試驗(yàn)B級(jí)，全行程無負(fù)荷快關(guān)時(shí)間小于1.5秒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將發(fā)酵罐排放氣流壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或者電能的能量回收裝置，其包括通過氣流管道和發(fā)酵罐排放氣流管道相連通的渦輪機(jī)以及設(shè)置在氣流管道上的可調(diào)節(jié)發(fā)酵罐內(nèi)壓力的調(diào)節(jié)閥，渦輪機(jī)連接發(fā)電機(jī)或動(dòng)力裝置，本發(fā)明發(fā)酵罐排放氣流能量回收裝置是利用某些藥廠、化工廠、食品廠等在使用發(fā)酵罐生產(chǎn)過程中排放的氣流，在管道中的壓力與大氣中壓力的壓力差，通過管道，將氣流導(dǎo)入高速渦輪機(jī)中，推動(dòng)高速渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，再用高速渦輪機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)，減速機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電或者設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。從而將氣流中蘊(yùn)含的壓力能與熱能轉(zhuǎn)換為可以利用的電能或者機(jī)械能。
文檔編號(hào)F01D21/00GK101016848SQ200710061568
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月7日
發(fā)明者何孟桃, 何思源, 衛(wèi)斌, 尤春燕, 楊志榮 申請(qǐng)人:何孟桃