CN101016848A - 发酵罐排放气流能量回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种将发酵罐排放气流压力能转换成机械能或者电能的能量回收装置，其包括通过气流管道和发酵罐排放气流管道相连通的涡轮机以及设置在气流管道上的可调节发酵罐内压力的调节阀，涡轮机连接发电机或动力装置，本发明发酵罐排放气流能量回收装置是利用某些药厂、化工厂、食品厂等在使用发酵罐生产过程中排放的气流，在管道中的压力与大气中压力的压力差，通过管道，将气流导入高速涡轮机中，推动高速涡轮机旋转，再用高速涡轮机带动减速机，减速机带动发电机发电或者设备运转。从而将气流中蕴含的压力能与热能转换为可以利用的电能或者机械能。
Description
技术领域
本发明涉及一种能量转换装置，特别涉及一种将发酵罐排放气流压力能转换成机械能或者电能的能量回收装置。
技术背景
目前在国际与国内利用气体压力能量开发领域，主要集中在钢铁厂高炉煤气余压能量回收发电，因为钢铁厂高炉煤气气流具有高温、高压、流量大等特点，所以在上述高炉的气体排放管道上安装能量回收装置，可取得较好的经济效益和社会效益，目前国内发酵罐排放气流蕴含着的大量能量，但由于发酵罐排放的气流能量相对高炉气流较小，温度较低，通常通过减压阀排空的方式排放，这样不但造成能量浪费，而且产生大量的噪音。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可将浪费掉的发酵罐排放的气流能量转换为可以利用的电能或机械能的、减少噪音污染的能量回收装置。
本发明采用如下技术方案：
本发明包括通过气流管道和发酵罐排放气流管道相连通的涡轮机以及设置在气流管道上的可调节发酵罐内压力的调节阀，涡轮机连接发电机或动力装置。
本发明发酵罐设置有一条和原有排放气流管道并联连通的设置有调节阀和涡轮机的气流管道，排放气流管道和气流管道和排放口相连通。
本发明涡轮机通过气流管道和两个或两个以上的不同的发酵罐排放气流管道相连通，即每个发酵罐通过气流管道和涡轮机相连通，排放气流管道和气流管道都和排放口相连通，两个或两个以上的气流管道上设置一个涡轮机。
本发明在气流管道上设置有用于紧急关闭的切断阀。
本发明在涡轮机气流排放出口管道上设置有可提取低温气流所含冷能量的冷交换设备。
本发明涡轮机采用带有静叶调整功能的高速气流涡轮机，静叶可由涡轮机外部调整，用于控制涡轮机内的压力及流量。
本发明涡轮机的监测报警设备由轴振动检测仪、轴温检测仪、压力检测仪和报警平台组成，当检测的数据超过设定值时，发出报警信号，并发出指令关闭切断阀。
本发明所述高速气流涡轮机的转速可达每分钟20000转以上。
本发明所述调节阀由液压伺服控制，严密性不低于密封试验B级。
本发明所述切断阀由液压伺服控制，严密性不低于密封试验B级，全行程无负荷快关时间小于1.5秒。
本发明积极效果如下：本发明发酵罐排放气流能量回收装置是利用某些药厂、化工厂、食品厂等在使用发酵罐生产过程中排放的气流，在管道中的压力与大气中压力的压力差，通过管道，将气流导入高速涡轮机中，推动高速涡轮机旋转，再用高速涡轮机带动减速机，减速机带动发电机发电或者设备运转。从而将气流中蕴含的压力能与热能转换为可以利用的电能或者机械能。本发明可以一个孔用，也可以多个排放孔共用一套装置，安装该装置后，排放气流噪音会下降20dB以上，减少对周围环境的影响，温度下降20-50℃，可用于生产及环境制冷。排放的常温气流，经过高速涡轮机膨胀做工后排出，温度会低至摄氏零度以下，具有大量的冷能量，如气流没有受到污染，可以直接用于生产与办公或者生活制冷：如气流受到污染，则可以经过冷交换设备后，用于生产与办公或者生活制冷。
附图说明
附图1为本发明一个发酵罐和本装置结构示意图
附图2为本发明三个发酵罐和本装置结构示意图
附图3为本发明工作过程示意图
具体实施方式
本发明实施例如下：如附图1所示，本发明包括通过气流管道8和发酵罐11排放气流管道7相连通的涡轮机1以及设置在气流管道8上的可调节发酵罐内压力的调节阀5，涡轮机1连接发电机或动力装置。本发明发酵罐11设置有一条和原有排放气流管道7并联连通的设置有调节阀5和涡轮机1的气流管道8，排放气流管道7和气流管道8都和排放口10相连通。排放气流管道7和气流管道8可以和不同的排放口10相连通。
如附图2所示，涡轮机1通过气流管道8和两个或两个以上的不同的发酵罐排放气流管道7相连通，即每个发酵罐11通过气流管道8和涡轮机1相连通，排放气流管道7和气流管道8都和排放口10相连通，两个或两个以上的气流管道8上设置一个涡轮机1。排放气流管道7和气流管道8可以和不同的排放口10相连通。
本发明针对一个发酵罐11或多个发酵罐11，在减压阀4前，将气流导出，通过调节阀5，经过切断阀3，进入涡轮机1。涡轮机1具有进气通道与出气通道，涡轮机1采用转速在每分钟20000转以上的高速涡轮机，该涡轮机具有体积小，占地面积小，不需要水冷却，体积小等特点，同时可以大大提高能量转换效率。通过气流管道8进入涡轮机1的气压大于0.02Mpa、流量大于2000立方/小时，均可采用本本发明。例如：发酵罐排出的气流气压在0.05Mpa-0.1Mpa间变化，流量在5000立方-11000立方/小时变化，则配备120KW涡轮机，发电量可达50KW-120KW。
本发明涡轮机1带有可调整角度，和全开全闭功能的静叶栅。设定涡轮机内的压力与流量后，静叶栅可以随进口的压力变化自动调整，保证涡轮机内的压力与流量稳定。
本发明涡轮机内设有轴位移检测仪，温度检测仪，压力检测仪，可以检测轴的位移、振动与温度、压力变化状况，一旦发现指标超限，即可在0.1秒内发出报警与关闭切断阀3的信号。切断阀3可以在1.5秒之内迅速关闭。从而使涡轮机1的安全性大大提高。
本发明为了防止涡轮机成为电动机的负荷，在减速机与设备之间采用差速离合器连接，当涡轮机速度下降，达不到额定转速时，就会与设备自动脱开。
本发明发电机与电网安装有断路器，使电流只能由发电机向电网单向通过，当压力过低，涡轮机达不到额定转速时，可断开发电机与电网的连接，防止涡轮机速度下降时，发电机成为电网的负荷。采用以上两种连接方式，可以有效地避免整套装置在出现失速的情况下有负效率的情况出现。
本发明整套运行系统控制硬件采用PLC可编程控制器，使得整套系统运行实现自动控制，运行更加稳定，可靠。
如图3所示为本发明工作过程：
1、开机前，设定罐内压力值，设定涡轮机的压力与流量，各监测数据是否在正常范围内，如一切正常，即可给出开机指令。可以一台罐开机，也可以多台罐同时开机。
2、运行中，如需要增加一台罐，设定该罐内压力，打开该罐调节阀，该罐投入涡轮机运行，能量回收装置进入多罐同时运行。
3、运行中，如需要一台罐退出运行，人工给出指令关闭该罐调节阀。或因该罐压力过低，控制器给出指令关闭该罐调节阀。该罐退出涡轮机运行，其余正常运行。
4、运行中，如要求停机，或者因为涡轮机进口压力过低，即关闭各罐的调节阀，关闭切断阀。涡轮机退出运行，断开涡轮机与设备或发电机与电网的连接。各罐气流由减压阀排出。
5、运行中，如监测数据设定指标超出范围，即关闭各罐的调节阀，关闭切断阀。涡轮机退出运行，断开涡轮机与设备或发电机与电网的连接。各罐气流由减压阀排出。
发酵罐排出的常温气流，经过涡轮机膨胀做工后，温度会下降到摄氏零度以下。气流如果在罐内未受到污染，可以将气流通过管道直接送到需要制冷的场所。如气流已经受到污染，可以通过冷交换设备，将冷能量置换成可以利用的介质。
本发明的推广与使用对社会及企业将会产生良好的社会效益与经济效益。如某药厂一台发酵罐排放气流压力0.1MPa，流量11000立方/小时，温度摄氏20度。使用本能量回收装置后，每小时可以发电80千瓦，(或者带动设备，减少该设备用电量80千瓦)。制冷量可以达到100千瓦。按照一年运行8000小时，每度电0.5元计算，每年可以为企业创造72万元的价值。同时降低了原有排放方式产生的噪音，产生了良好的社会效益。
Claims (10)
1、一种发酵罐排放气流能量回收装置，其特征在于其包括通过气流管道(8)和发酵罐(11)排放气流管道(7)相连通的涡轮机(1)以及设置在气流管道(8)上的可调节发酵罐内压力的调节阀(5)，涡轮机(1)连接发电机或动力装置。
2、根据权利要求1所述的一种发酵罐排放气流能量回收装置，其特征在于发酵罐(11)设置有一条和原有排放气流管道(7)并联连通的设置有调节阀(5)和涡轮机(1)的气流管道(8)，排放气流管道(7)和气流管道(8)和排放口(10)相连通。
3、根据权利要求1所述的一种发酵罐排放气流能量回收装置，其特征在于涡轮机(1)通过气流管道(8)和两个或两个以上的不同的发酵罐排放气流管道(7)相连通，即每个发酵罐(11)通过气流管道(8)和涡轮机(1)相连通，排放气流管道(7)和气流管道(8)都和排放口(10)相连通，两个或两个以上的气流管道(8)上设置一个涡轮机(1)。
4、根据权利要求1、2或3所述的一种发酵罐排放气流能量回收装置，其特征在于在气流管道(8)上设置有用于紧急关闭的切断阀(3)。
5、根据权利要求1、2或3所述的一种发酵罐排放气流能量回收装置，其特征在于在涡轮机气流排放出口管道(9)上设置有可提取低温气流所含冷能量的冷交换设备(6)。
6、根据权利要求1、2或3所述的一种发酵罐排放气流能量回收装置，其特征在于涡轮机(1)采用带有静叶调整功能的高速气流涡轮机，静叶可由涡轮机外部调整，用于控制涡轮机内的压力及流量。
7、根据权利要求1、2或3所述的一种发酵罐排放气流能量回收装置，其特征在于涡轮机的监测报警设备由轴振动检测仪、轴温检测仪、压力检测仪和报警平台组成，当检测的数据超过设定值时，发出报警信号，并发出指令关闭切断阀。
8、根据权利要求1、2或3所述的一种发酵罐排放气流能量回收装置，其特征在于所述高速气流涡轮机的转速可达每分钟20000转以上。
9、根据权利要求1、2或3所述的一种发酵罐排放气流能量回收装置，其特征在于所述调节阀(5)由液压伺服控制，严密性不低于密封试验B级。
10、根据权利要求1、2或3所述的一种发酵罐排放气流能量回收装置，其特征在于所述切断阀(3)由液压伺服控制，严密性不低于密封试验B级，全行程无负荷快关时间小于1.5秒。
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| CN102471108B (zh) * | 2009-07-08 | 2015-11-25 | 扎格特策尔夫有限公司 | 在压力下纯化水性有机物、废物和/或废水的系统和方法以及制备生物气的方法 |
| CN107384684A (zh) * | 2017-08-25 | 2017-11-24 | 遵义市永胜金属设备有限公司 | 酿酒罐 |
| CN117927867A (zh) * | 2024-03-21 | 2024-04-26 | 中齐能源科技有限公司 | 微压空气能回收装置 |
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