[发明专利]一种应用在PSA空气分离系统中的涡轮驱动离心鼓风机

说明书

本发明公开了一种应用在PSA空气分离系统中的涡轮驱动离心鼓风机，属于工业动力设备领域。它包括位于机座内的共同转子，所述共同转子包括离心鼓风机叶轮、涡轮叶轮，所述离心鼓风机叶轮与涡轮叶轮通过主轴连接。本技术方案采用涡轮驱动的方式，使得离心鼓风机能在PSA\VPSA系统中应用，不但降低了PSA\VPSA系统的能耗，也大大降低系统的噪声水平，同时拓展了系统的应用范围。

技术领域

本发明属于工业动力设备领域，具体来说，是一种应用在PSA空气分离系统中的涡轮驱动离心鼓风机。

背景技术

PSA和VPSA系统是一种气体分离装置，尤其是从空气中分离得到氧气，在工业领域内广泛应用。图一是PSA/VPSA系统的流程简图，系统保护两个吸附塔，吸附塔内装填有一定量的分子筛，鼓风机通过阀门的控制交替对两个塔进行鼓风升压，将新鲜空气鼓送进吸附塔内，分子筛则对氮气进行吸附，未被吸附的氧气则输出至缓冲罐内。

因而鼓风机在PSA/VPSA的实际工作情况是：在一个工作周期内，鼓风机的压比逐渐从1升高到最高压力，在该周期结束后，系统通过阀门迅速切换到另一个塔，鼓风机的出口压力迅速恢复到1，然后逐渐升压。

在传统的PSA/VPSA系统中，鼓风机一般采用罗茨鼓风机，因为罗茨鼓风机与系统具有正相关特性，即鼓风压力低时，鼓风机消耗的功率也低。但是罗茨鼓风机仍然存在效率低、噪声大、单级流量低等诸多问题。

直接应用普通电驱的离心式鼓风机也存在问题，图三描述了典型离心鼓风机的特性曲线，鼓风机工作在设计点A时，效率高，功率维持在一个较低的水平，但是在低压力大流量工作点B，效率低下，功率不降反增。实际功耗反而比罗茨鼓风机高。

发明内容

本发明目的是旨在提供一种解决上述技术问题的应用在PSA空气分离系统中的涡轮驱动离心鼓风机。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种应用在PSA空气分离系统中的涡轮驱动离心鼓风机，包括位于机座内的共同转子，所述共同转子包括离心鼓风机叶轮、涡轮叶轮，所述离心鼓风机叶轮与涡轮叶轮通过主轴连接。

进一步限定，所述涡轮叶轮对应涡轮机上设有涡轮喷嘴，所述涡轮喷嘴的通道面积为可调节结构。

进一步限定，所述共同转子通过左轴承和右轴承支撑在机座上。

进一步限定，所述左轴承和右轴承为滑动轴承、滚动轴承、气浮轴承或磁浮轴承中的一种。

进一步限定，所述涡轮叶轮对应涡轮机为向心涡轮或轴流涡轮中的一种。

进一步限定，所述涡轮机与鼓风机分别设计了密封。

进一步限定，所述离心鼓风机相应的机壳与涡轮相应的涡轮喷嘴涡轮机壳也均通过法兰安装在机座上。

本发明相比现有技术，采用涡轮驱动的方式，使得离心鼓风机能在PSA\VPSA系统中应用，不但降低了PSA\VPSA系统的能耗，也大大降低系统的噪声水平，同时拓展了系统的应用范围。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本发明一种应用在PSA空气分离系统中的涡轮驱动离心鼓风机的结构示意图；

图2为PSA/VPSA系统流程示意图；

图3为PSA\VPSA系统内鼓风机出口压力随时间变化曲线示意图；

图4为典型离心鼓风机特性曲线示意图；

图5为鼓风机不同转速下的流量-压力/功率特性示意图；

图6为涡轮机不同转速下的功率-压力特性示意图；