CN107065952A - 减压装置及具有其的减压系统 - Google Patents

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余建良
姜兴剑
胡先君
王鑫
李志光
王宏
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China Shenhua Coal to Liquid Chemical Co Ltd
China Shenhua Energy Co Ltd
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China Shenhua Coal to Liquid Chemical Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种减压装置及具有其的减压系统，该减压装置包括：减压腔室、叶轮和发电机，减压腔室的一端具有高压介质入口，减压腔室的另一端具有低压介质出口；叶轮为至少一级，叶轮可转动地设置在减压腔室内；叶轮与发电机驱动连接，高压介质由减压腔室的高压介质入口流向低压介质出口的过程中推动叶轮旋转以驱动发电机发电，从而在石化、煤制油、煤制烯烃及煤制甲醇等项目生产中间产品及最终产品的过程中，既能满足将将高压条件转换成低压的条件，以便获取较为安全的操作环境，同时又能将转换过程中的能量转换为电能，避免能量的浪费，解决了现有技术中采用减压阀减压造成系统能量浪费的问题。

Description

减压装置及具有其的减压系统
技术领域
本发明涉及能量回收设备领域，具体而言，涉及一种减压装置及具有其的减压系统。
背景技术
在石化、煤制油、煤制烯烃及煤制甲醇等项目中，其主生产装置(如煤直接液化装置、加氢稳定装置、加氢改质装置、净化装置、甲醇合成装置等)主要是由一系列的高温高压的流程工艺设备组成。
工艺系统中的高压条件，一部分是由系统介质在反应过程中所产生的气体体积膨胀贡献的，另外一部则是消耗外部能源(电、蒸汽等)提高系统介质压力形成的。
而在生产中间产品及最终产品的过程中，又需要将高压条件转换成低压的条件，以便获取较为安全的操作环境，现有技术一般通过减压阀来完成高压介质的减压过程，减压过程会造成很大的系统能量消耗，同时会造成减压阀的阀芯因高压介质冲刷而损坏，浪费了大量能量且增加了设备投资，且降低了系统运行的稳定性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种减压装置及具有其的减压系统，以解决现有技术中采用减压阀减压造成系统能量浪费的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种减压装置，包括：减压腔室，减压腔室的一端具有高压介质入口，减压腔室的另一端具有低压介质出口；至少一级叶轮，可转动地设置在减压腔室内；发电机，叶轮与发电机驱动连接，以使高压介质在由减压腔室的高压介质入口流向低压介质出口的过程中推动叶轮旋转以驱动发电机发电。
进一步地，叶轮为多级，多级叶轮通过转轴与发电机驱动连接以驱动发电机发电。
进一步地，减压腔室为筒形结构，减压腔室的中心线与转轴的轴线共线。
进一步地，高压介质入口由减压腔室的一端沿减压腔室的中心线方向延伸。
进一步地，低压介质出口由减压腔室的另一端沿与减压腔室的中心线相垂直的方向延伸。
进一步地，减压装置还包括：第一前切断阀，与减压腔室的高压介质入口连通；第一后切断阀，与减压腔室的低压介质出口连通。
进一步地，减压腔室靠近低压介质出口的一端设置有密封板，转轴可转动地穿设在密封板上的轴孔内；其中，转轴和密封板的轴孔之间设置有密封件。
进一步地，密封件包括：至少一级高压密封腔，高压密封腔通过密封管线与高压介质入口连通。
进一步地，转轴靠近高压介质入口的一端为锥形结构。
进一步地，发电机与减压腔室远离高压介质入口的一端相对设置，转轴靠近发电机的一端具有绝缘段。
根据本发明的另一方面，提供了一种减压系统，包括减压管路和减压阀，减压系统还包括：减压装置，减压装置为上述的减压装置，减压阀和减压装置均设置在减压管路上。
进一步地，减压阀设置在减压管路的靠近高压介质的一端，减压装置设置在减压管路的靠近低压介质的一端。
进一步地，减压系统还包括：压力变送器，设置在减压装置内，用于监测减压装置内的压力值；控制器，与压力变送器和减压阀均连接，用于根据减压装置内的压力值控制减压阀的开度以调节减压阀的出口端的压力。
进一步地，减压阀的入口端设置有第二前切断阀，减压阀的出口端设置有第二后切断阀。
进一步地，减压系统还包括：减压旁路，减压旁路上设置有旁路阀。
应用本发明技术方案的减压装置，包括：减压腔室、叶轮和发电机，减压腔室的一端具有高压介质入口，减压腔室的另一端具有低压介质出口；叶轮为至少一级，叶轮可转动地设置在减压腔室内；叶轮与发电机驱动连接，高压介质由减压腔室的高压介质入口流向低压介质出口的过程中推动叶轮旋转以驱动发电机发电，从而在石化、煤制油、煤制烯烃及煤制甲醇等项目生产中间产品及最终产品的过程中，既能满足将将高压条件转换成低压的条件，以便获取较为安全的操作环境，同时又能将转换过程中的能量转换为电能，避免能量的浪费，解决了现有技术中采用减压阀减压造成系统能量浪费的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例可选的一种减压装置的结构示意图；
图2是根据本发明实施例可选的一种减压装置的轴支撑架体的结构示意图；
图3是根据本发明实施例可选的一种减压装置的连接结构示意图；
图4是根据本发明实施例可选的一种减压系统的连接结构示意图；
图5是根据本发明实施例可选的另一种减压系统的连接结构示意图；以及
图6是根据本发明实施例可选的一种减压系统的压力控制结构框图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、减压腔室；20、叶轮；30、发电机；40、转轴；41、绝缘段；50、密封板；60、密封件；61、高压密封腔；62、密封管线；70、减压阀；80、压力变送器；90、控制器；100、第一前切断阀；110、第一后切断阀；120、第二前切断阀；130、第二后切断阀；140、旁路阀；150、轴支撑架体；160、减压装置。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据本发明实施例的减压装置，如图1所示，包括：减压腔室10、叶轮20以及发电机30，减压腔室10的一端具有高压介质入口，减压腔室10的另一端具有低压介质出口；叶轮20为至少一级，叶轮20可转动地设置在减压腔室10内；叶轮20与发电机30驱动连接，以使高压介质在由减压腔室10的高压介质入口流向低压介质出口的过程中推动叶轮20旋转以驱动发电机30发电。
应用本发明技术方案的减压装置，包括：减压腔室10、叶轮20和发电机30，减压腔室10的一端具有高压介质入口，减压腔室10的另一端具有低压介质出口；叶轮20为至少一级，叶轮20可转动地设置在减压腔室10内；叶轮20与发电机30驱动连接，高压介质由减压腔室的高压介质入口流向低压介质出口的过程中推动叶轮20旋转以驱动发电机30发电，从而在石化、煤制油、煤制烯烃及煤制甲醇等项目生产中间产品及最终产品的过程中，既能满足将将高压条件转换成低压的条件，以便获取较为安全的操作环境，同时又能将转换过程中的能量转换为电能，避免能量的浪费，解决了现有技术中采用减压阀减压造成系统能量浪费的问题。
具体实施时，减压腔室10为筒形结构，高压介质入口和低压介质出口分别位于减压腔室10的两端，发电机30与减压腔室10远离高压介质入口的一端相对设置。为了提高能量转换的效率，进一步地，叶轮20为多级，多级叶轮20通过转轴40与发电机30驱动连接以驱动发电机30发电。
沿减压腔室10的横截面方向设置有多个轴支撑架体150，如图2所示，轴支撑架体150具有环形的外圈以及位于其中部的轴承，轴承通过多根连杆与外圈的内壁连接以将轴承固定；转轴40沿减压腔室10的轴向分别穿设在各个轴支撑架体150的轴承上从而能够转动，减压腔室10的中心线与转轴40的轴线共线；各个叶轮20沿转轴40的长向均匀分布，高压介质入口由减压腔室10的一端沿减压腔室10的中心线方向延伸，即高压介质入口正对减压腔室10的内部；低压介质出口由减压腔室10的另一端沿与减压腔室10的中心线相垂直的方向延伸，即低压介质出口与减压腔室10呈90°夹角，高压介质由高压介质入口进入后作用在各个叶轮20上驱动转轴40高速旋转，由转轴40带动发电机30进行发电，经过叶轮20压力减小的介质在低压介质出口以90°转弯后排出。
为了对减压腔室10内介质的流动进行控制并方便检修和维护，进一步地，如图3所示，减压装置还包括：第一前切断阀100和第一后切断阀110，第一前切断阀100设置在减压腔室10的高压介质入口处并与减压腔室10的高压介质入口连通；第一后切断阀110设置在减压腔室10的低压介质出口处并与减压腔室10的低压介质出口连通，需要对减压腔室10及内部各个部件进行检修时，将第一前切断阀100和第一后切断阀110关闭即可。
由于转轴40需要由减压腔室10内穿出与发电机30连接，进一步地，在减压腔室10靠近低压介质出口的一端设置有密封板50，密封板50上设置有与转轴40对应的轴孔，转轴40由轴孔穿出并与发电机30连接；为了保证转轴40与轴孔之前的密封性，防止介质由转轴40与轴孔之间的缝隙漏出，在转轴40和密封板50的轴孔之间设置有密封件60。具体地，密封件60包括：至少一级高压密封腔61，高压密封腔61通过密封管线62与高压介质入口连通，高压介质入口处的高压介质通过密封管线62被引导至高压密封腔61内，高压密封腔61内的高压介质能够从减压腔室10的外侧向转轴40与密封板50的轴孔之间的缝隙施加高压压力，从而能够有效防止经过叶轮20后的介质由转轴和密封板50的轴孔之间的缝隙漏出。
为了有效减小转轴40端部对进入高压介质入口的介质产生的阻力，进一步地，转轴40靠近高压介质入口的一端为锥形结构。
为了将发电机30与减压腔室10有效绝缘，进一步地，转轴40靠近发电机30的一端具有绝缘段41。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种减压系统，如图4和图5所示，其中，图4为高压液体介质的减压系统的连接结构示意图，图5为高压气体介质的减压系统的连接结构示意图。该减压系统包括减压管路、减压阀70和减压装置160，减压装置160为上述实施例的减压装置，减压阀70和减压装置160均设置在减压管路上，减压阀70设置在减压管路的靠近高压介质的一端，减压装置设置在减压管路的靠近低压介质的一端，即高压介质首先经过减压阀70进行一定的减压后再经过减压装置160减压并转换为电能。
为了对减压装置160的高压介质入口的压力进行有效控制，进一步地，在减压装置内还设置有压力变送器80，如图6所示，压力变送器80通过控制器90和减压阀70连接，压力变送器80用于监测减压装置160内的压力值，控制器90根据减压装置160内的压力值控制减压阀70的开度以调节减压阀70的出口端的压力，从而使减压装置160的高压介质进口的压力得到有效控制。
为了方便对减压阀70进行检修和维护，如图4和图5所示，在减压阀70的入口端设置有第二前切断阀120，在减压阀70的出口端设置有第二后切断阀130，当需要检修和维护减压阀70时，将第二前切断阀120和第二后切断阀130关闭即可。
为了保证减压阀70检修和维护时减压系统依然能够正常工作，进一步地，减压系统还包括：减压旁路，减压旁路上设置有旁路阀140，当减压阀70进行检修时，将旁路阀140打开，即可保证减压系统正常工作。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种减压装置，其特征在于，包括：
减压腔室(10)，所述减压腔室(10)的一端具有高压介质入口，所述减压腔室(10)的另一端具有低压介质出口；
至少一级叶轮(20)，可转动地设置在所述减压腔室(10)内；
发电机(30)，所述叶轮(20)与所述发电机(30)驱动连接，以使高压介质在由所述减压腔室(10)的所述高压介质入口流向所述低压介质出口的过程中推动所述叶轮(20)旋转以驱动所述发电机(30)发电。
2.根据权利要求1所述的减压装置，其特征在于，所述叶轮(20)为多级，多级所述叶轮(20)通过转轴(40)与所述发电机(30)驱动连接以驱动所述发电机(30)发电。
3.根据权利要求2所述的减压装置，其特征在于，所述减压腔室(10)为筒形结构，所述减压腔室(10)的中心线与所述转轴(40)的轴线共线。
4.根据权利要求3所述的减压装置，其特征在于，所述高压介质入口由所述减压腔室(10)的一端沿所述减压腔室(10)的中心线方向延伸。
5.根据权利要求4所述的减压装置，其特征在于，所述低压介质出口由所述减压腔室(10)的另一端沿与所述减压腔室(10)的中心线相垂直的方向延伸。
6.根据权利要求1所述的减压装置，其特征在于，所述减压装置还包括：
第一前切断阀(100)，与所述减压腔室(10)的高压介质入口连通；
第一后切断阀(110)，与所述减压腔室(10)的低压介质出口连通。
7.根据权利要求2所述的减压装置，其特征在于，所述减压腔室(10)靠近所述低压介质出口的一端设置有密封板(50)，所述转轴(40)可转动地穿设在所述密封板(50)上的轴孔内；
其中，所述转轴(40)和所述密封板(50)的轴孔之间设置有密封件(60)。
8.根据权利要求7所述的减压装置，其特征在于，所述密封件(60)包括：
至少一级高压密封腔(61)，所述高压密封腔(61)通过密封管线(62)与所述高压介质入口连通。
9.根据权利要求2所述的减压装置，其特征在于，所述转轴(40)靠近所述高压介质入口的一端为锥形结构。
10.根据权利要求2所述的减压装置，其特征在于，所述发电机(30)与所述减压腔室(10)远离所述高压介质入口的一端相对设置，所述转轴(40)靠近所述发电机(30)的一端具有绝缘段(41)。
11.一种减压系统，包括减压管路和减压阀(70)，其特征在于，所述减压系统还包括：减压装置(160)，所述减压装置(160)为权利要求1至10中任一项所述的减压装置，所述减压阀(70)和所述减压装置(160)均设置在所述减压管路上。
12.根据权利要求11所述的减压系统，其特征在于，所述减压阀(70)设置在所述减压管路的靠近高压介质的一端，所述减压装置(160)设置在所述减压管路的靠近低压介质的一端。
13.根据权利要求12所述的减压系统，其特征在于，所述减压系统还包括：
压力变送器(80)，设置在所述减压装置(160)内，用于监测所述减压装置(160)内的压力值；
控制器(90)，与所述压力变送器(80)和所述减压阀(70)均连接，用于根据所述减压装置(160)内的压力值控制所述减压阀(70)的开度以调节所述减压阀(70)的出口端的压力。
14.根据权利要求11所述的减压系统，其特征在于，所述减压阀(70)的入口端设置有第二前切断阀(120)，所述减压阀(70)的出口端设置有第二后切断阀(130)。
15.根据权利要求14所述的减压系统，其特征在于，所述减压系统还包括：
减压旁路，所述减压旁路上设置有旁路阀(140)。
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