[发明专利]大功率液力透平能量回收系统

说明书

技术领域

本发明属于能量回收或能量转换技术领域，具体涉及一种大功率液力透平能量回收系统。

背景技术

自大型合成氨尿素装置工艺引进以来，液力透平在我国石化装置上的应用已有近40年历史，随着合成氨或合成尿素装置大型化以及炼油加氢装置压力的不断提高，特别是国家对节能降耗要求的进一步提高，能量回收装置即液力透平的应用越来越普遍。

近年来，随着国家节能减排的激励政策的不断出台，企业节能意识的不断增强，国内一些泵产品制造企业开始进行液力透平的研制。大连深蓝泵业为大连西太平洋石化有限公司加氢进料机组进口高压多级液力透平改造过程中提供了转子系统，并成功在线运行；温州嘉利特公司为用户提供的高压多级液力透平也已在现场应用；资料显示上海第一水泵厂生产的液力透平最大回收功率350kW；还有其他企业在开展相关研制工作或已有相关技术。

液力透平与水力发电装置的水力涡轮在介质、流量和扬程、被驱动设备、性能参数等方面有较大区别，液力透平的设计运行特点，决定了液力透平效率、特别是大功率液力透平效率将受到普遍关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大功率液力透平能量回收系统，可以实现将石油化工、炼油等工业装置中存在的高压能源转换为机械驱动能源，解决了工业装置余能利用问题，降低了工业装置的能源消耗。

本发明的技术方案如下：一种大功率液力透平能量回收系统，包括液力透平、被驱动泵、高压设备以及低压设备，高压设备的出口通过管线A与液力透平的入口相连接，液力透平的出口与低压设备的入口相连接，液力透平通过联轴器与被驱动泵相连接，且被驱动泵的入口与低压设备的出口相连接，被驱动泵的出口与高压设备的入口相连接。

所述的管线A上还设有流量调节阀C和压力传感器A。

所述的液力透平的轴头上还设有转速传感器。

所述的管线D上还设有压力传感器B。

所述的高压设备的出口与液力透平的出口之间还设有管线B以及在管线B上安装的流量调节阀A。

所述的被驱动泵的出口与低压设备的入口之间还设有管线F以及管线F上安装的流量调节阀B。

所述的被驱动泵中的叶轮为单级叶轮。

所述的液力透平为单级叶轮。

所述的被驱动泵中的叶轮为多级叶轮，且多级叶轮为串联安装。

所述的被驱动泵中的叶轮为多级叶轮，且多级叶轮为背对背安装。

本发明的显著效果在于：本发明所述的一种大功率液力透平能量回收系统用于合成氨装置的贫液能量回收中，每小时可回收1000kW以上的能力，直接用于驱动半贫液泵，可以节省半贫液泵循环系统一半的电力消耗；同时，该系统安全性高，可在石油化工及炼油工艺系统正常布置之外，很方便地成为新增功能部分。

附图说明

图1为本发明所述的一种大功率液力透平能量回收系统框图；

图中：1、高压设备；2、低压设备；3、液力透平；4、被驱动泵；5、管线A；6、管线B；7、联轴器；8、管线C；9、管线D；10、管线E；11、流量调节阀A；12、流量调节阀C；13、转速传感器；14、流量调节阀B；15、压力传感器A；16、压力传感器B；17、管线F。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种大功率液力透平能量回收系统，包括液力透平3、被驱动泵4、高压设备1以及低压设备2，其中，高压设备1的一个出口通过管线A5与液力透平3的入口相连接、高压设备1的另一个出口通过管线B6与液力透平3的出口相连接，且在管线A5上串行安装有流量调节阀C12和压力传感器A15，管线B6上安装有流量调节阀A11；液力透平3通过联轴器7与被驱动泵4相连接，并在液力透平3的轴头上安装有转速传感器13，且联轴器7可以在超速情况下将液力透平3与被驱动泵4脱离，其中，被驱动泵4由叶轮和扩压器组成，叶轮为单级叶轮或多级叶轮，且多级叶轮是串联安装或背对背安装，被驱动泵4的出口通过管线D9与高压设备1的入口相连接，并在管线D9上安装有压力传感器B16，被驱动泵4的入口通过管线C8与低压设备2的出口相连接，低压设备2的一个入口通过管线E10与液力透平3的出口端相连接，低压设备2的另一个入口通过管线F17与被驱动泵4的出口相连接，并在管线F17上安装有流量调节阀B14。

本发明所述的一种大功率液力透平能量回收系统的具体工作过程为：高压设备1内携带高能量的液体介质通过管线A5进入液力透平3，介质在液力透平3壳体的导流下进入液力透平3的叶轮，并驱动叶轮旋转做功，同时介质的压力能降低，并通过管线E10回流到低压设备2中；液力透平3通过联轴器7与被驱动泵4相连接，因此，液力透平3叶轮的旋转，可以驱动被驱动泵4叶轮的转动；低压设备2内的介质通过管线C8流入到被驱动泵4内，介质经过被驱动泵4中叶轮和扩压器的共同作用下，将介质升高压力，进入到被驱动泵4的出口处，并通过管线D9流入到高压设备1中。安装在液力透平3轴头上的转速传感器13测得液力透平3的转速达到稳定工况规定的高值，且管线D9上安装的压力传感器B16测得被驱动泵4出口压力明显增加时，可以通过调节液力透平3进口端管线A5上安装的流量调节阀C12的开度，减少流量，实现降低转速的目的；当出现特殊情况，液力透平3转速持续上升到联轴器7脱口转速时，可以将流量调节阀C12全关；当高压设备1内介质较多，且液力透平3所需流量较少时，可以调节管线B6上安装的流量调节阀A11，使高压设备1内的部分介质直接通过管线B6和管线E10直接流入到低压设备2中，被驱动泵4出口与低压设备2入口直接的管线F17及其管线F17上安装的流量调节阀B14可以在被驱动泵4启动初期系统转速较低时，保持最小流量，保证系统的运行。