CN109519708A - 基于压力容器气密性实验过程中的压缩空气能量回收利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于压力容器气密性实验过程中的压缩空气能量回收利用系统，其特征在于：包括进行气密性试验的压力容器；给予压力容器进行充气的压缩机组；压缩机组的出气口连接高压储气总管，高压管路连接用于收集压缩机组在充气过程中热量的热能回收系统；所述高压储气总管连接高压储气系统；所述高压储气总管还连接余气回收支路，所述余气回收支路连接中压储气罐；所述中压储气罐连接中压空气动力发电系统；还包括用于收集压力容器内低压空气的低压余气回收系统；所述低压余气回收系统连接压缩机组进气口。本发明可以实现压力容器气密性实验时的电能、热能、冷气三联供，实现能量多级利用，变废为宝，大大提高了能源的利用率，达到了节能环保的目的。

Description

基于压力容器气密性实验过程中的压缩空气能量回收利用 系统

技术领域

本发明属于能量回收利用技术领域，尤其涉及一种基于压力容器气密性实 验过程中的压缩空气能量回收利用系统。

背景技术

压力容器是一种能够承受压力的密闭容器。压力容器的用途极为广泛，它 在工业、民用、军工等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和 作用。其中以在化学工业与石油化学工业中用最多，仅在石油化学工业中应用 的压力容器就占全部压力容器总数的50％左右。压力容器在化工与石油化工领 城,主要用于传热、传质、反应等工艺过程，以及贮存、运输有压力的气体或液 化气体；在其他工业与民用领域亦有广泛的应用，如空气压缩机。

根据压力容器气密性检测的规定，生产每个单元的压力容器在出厂时，必 须进行气密性实验，气密性试验是指为防止压力容器发生泄漏而进行的以气体 为加压介质的致密性试验的一种。对于高压容器在进行气密性实验时，这里指 的高压容器的压力一般为10.0MPa≤p<100.0MPa；在气密性实验时首先将高压气 体通过压缩机压入压力容器内，进行检测，检测后需要释放内部的高压气体至 一定安全范围内；目前的做法是将这部压缩空气直接释放，造成资源的浪费， 因为高压气体在获得的过程需要消耗大量能源，例如电能；压力值越高，所消 耗的能量也就越多；众所周知，压缩空气释放是一个释放能量的过程，为此本 发明设计一种基于压力容器气密性实验过程中的压缩空气能量回收利用系统。 本系统可以实现电、热、冷三联供，实现能量多级利用，大大节约能量，提高 了能源的利用率。

另外，申请人在提交申请前向国家知识产权局专利检索咨询中心提交了关 于本申请的检索报告请求，案件编号G1812128，检索报告中引用的专利类型全 为“A”文件，也就是背景技术文件，即反应权利要求的部分技术特征或者有 关的现有技术的一部分文件；CN104359001A、CN205402748U、CN102338685A、 CN108613012A、CN208000208U、CN107781137A、US4142379A、FR2426802A、 US5121607A；检索报告的结果中最接近的对比文件是CN104359001A，根据检 索报告的结果，本申请符合专利法新颖性、创造性和实用性，供参考；申请人 提交了本发明，本发明涉及一种基于压力容器气密性实验过程中的压缩空气能 量回收利用系统。本系统可以实现电、热、冷三联供，实现能量多级利用，大 大节约能量，提高了能源的利用率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于压力容器气密性实验过 程中的压缩空气能量回收利用系统，

本发明是这样实现的，一种基于压力容器气密性实验过程中的压缩空气能 量回收利用系统，包括进行气密性试验的压力容器；给予压力容器进行充气的 压缩机组；压缩机组产生压缩高压空气的压力为35Mpa；压缩机组连接用于控 制压缩机工作状态的控制柜，所述控制柜连接电源；所述压缩机组的出气口连 接高压储气总管，所述高压管路连接用于收集压缩机组在充气过程中热量的热 能回收系统；所述高压储气总管连接高压储气系统，所述高压储气系统包括数 个串联的高压储气瓶单体，每个高压储气瓶单体内储存的压缩空气的压力为 15～42Mpa；所述高压储气系统通过高压充气总管连接第一分配器的进气口，所 述高压充气总管上安装有第一控制阀；所述第一分配器的出气口连接用于连接进行气密性试验的压力容器的高压充气管；所述高压储气总管还连接余气回收 支路，所述余气回收支路连接第二分配器的第一进气口，所述第二分配器的出 气口连接中压储气支路，所述中压储气支路连接储存中压为12Mpa～15M pa压 缩空气的中压储气罐；所述中压储气罐连接中压空气动力发电系统；所述余气 回收支路上设有向着第一分配器方向开启的第一单向阀，第一单向阀的开启压 力为大于42Mpa；所述中压储气支路上设有向着中压储气罐方向开启的第二单 向阀，所述第二单向阀的开启压力大于于12Mpa；还包括用于收集压力容器内 5Mpa～12Mpa压缩空气的低压余气回收系统；所述低压余气回收系统连接压缩 机组进气口。

上述结构中，优选的，所述热能回收系统包括用于盛装换热介质的换热箱， 所述高压储气总路盘绕在换热箱内，高压储气总管的出气口延伸出换热箱并通 过数个支管连接高压储气瓶单体，所述换热箱连接提供介质循环的水泵，换热 箱的进水口连接换热介质；换热箱的出水口连接储热介质箱；所述储热介质箱 和换热箱之间的输水管路上安装有控制水泵工作状态的控制器；所述储热介质 箱的出水口外连接用户单元。

上述结构中，优选的，所述余气回收系统包括第三压力分配器，所述第三 压力分配器的进气端设有数个进气支路，每个进气支路上设有放气阀；每个进 气支路均连接内有5Mpa～12Mpa压缩空气的压力容器，所述第三压力分配器连 接余气回收总管，余气回收总管连接缓存5Mpa～12Mpa压缩空气的余气缓冲罐 的进气口，余气回收总管上设有向着余气缓冲罐方向开启的第三单向阀，第三 单向阀的开启压力大于5Mpa；所述余气缓冲罐的出气口安装有向着压缩机组开 启的第四单向阀，第四单向阀的开启压力大于5Mpa；第四单向阀的出气端安装 有切换压力容器供气和常压空气进气的电控球阀，所述电动球阀的出气端连接 压缩机组的进气口。

上述结构中，优选的，所述中压空气动力发电系统包括连接中压储气罐的 减压装置、减压装置的输出端连接恒压装置，所述恒压装置的输出端连接膨胀 机，所述膨胀机的动力输出端连接发电机，所述发电机通过控制柜连接蓄电池 和动力电源；所述膨胀机的尾气管输出的冷气连接冷风系统。

还包括蜗轮增压热能回收系统；所述蜗轮增压热能回收系统包括蜗轮增压 器，所述蜗轮增压器的尾气蜗轮的进气口连接空气压缩膨胀机排气口，尾气蜗 轮的出气口连接排气尾管；蜗轮增加器的进气蜗轮的进气口连接与大气连通的 空气过滤器；进气蜗轮的出气口通过耐热管路连接空气压缩膨胀机或者热气储 存器。

本发明具有的优点和技术效果：采用本系统可以通过“谷电”带动压缩机 组进行产生35Mpa的高压空气，在产生高压过程中通过热能回收系统进行热量 回收，并将热量与企业所使用的热源并网，例如预热、采暖等，利用高压储存 系统可以给被检测的高压容器进行冲压气密封性实验；气密性实验后的中压空 气集中存储与中压储气罐，然后通过减压装置、恒压装置进入膨胀机，通过膨 胀机实现发电；膨胀机排出的洁净度较高的带压的低温气体可以通过管道与企 业制冷管路并网，进而可以获得冷气，此冷气由于比较洁净既可以用于制冷也 可以用于生产；高压容器内剩余的低压空气可以集中通过与其回收系统进收集， 此收集的低压余气可以作为压缩机组的进气，这样可以减少压缩机的耗能，达 到了节能的目的，综上所述本发明可以实现电、热、冷三联供，实现能量多级 利用，变废为宝，大大提高了能源的利用率，达到了节能环保的目的。

附图说明

图1是本发明结构原理图；

图2本发明热能回收系统原理图；

图3是实施例2结构示意图。

图中、100、压力容器；200、压缩机组；201、高压储气总管；300、高压 充气总管；301、第一分配器；302、第一控制阀；400、热能回收系统；401、 换热箱；402、水泵；403、储热介质箱；500、高压储气系统；501、高压储气 瓶单体；600、高压充气管；700、余气回收支路；701、第二分配器；702、第 一单向阀；800、中压储气支路；801、第二单向阀；900、中压储气罐；910、 中压空气动力发电系统；911、减压装置；912、恒压装置；913、膨胀机；914、 发电机；915、蓄电池；916、动力电源；917、尾气管；1000、低压余气回收系 统；1001、第三压力分配器；1002、余气回收总管；1003、余气缓冲罐；1004、 第三单向阀；1005、第四单向阀；1006、电控球阀。1110、蜗轮增压热能回收 系统；1111、尾气蜗轮；1112、进气蜗轮；1113、空气过滤器；1114、热气储 存器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，请参阅图1和图2，一种基于压力容器气密性实验过程中的压缩 空气能量回收利用系统，包括进行气密性试验的压力容器100；给予压力容器进 行充气的压缩机组200；压缩机组产生压缩高压空气的压力为35Mpa；压缩机组 连接用于控制压缩机工作状态的控制柜，所述控制柜连接电源；所述压缩机组 200的出气口连接高压储气总管201，所述高压管路连接用于收集压缩机组在充 气过程中热量的热能回收系统400；所述高压储气总管连接高压储气系统500， 所述高压储气系统包括数个串联的高压储气瓶单体501，每个高压储气瓶单体内 储存的压缩空气的压力为15～42Mpa；所述高压储气系统500通过高压充气总管 300连接第一分配器301的进气口，所述高压充气总管上安装有第一控制阀302；所述第一分配器的出气口连接用于连接进行气密性试验的压力容器的高压充气 管600；所述高压储气总管还连接余气回收支路700，所述余气回收支路连接第 二分配器701的第一进气口，所述第二分配器的出气口连接中压储气支路800， 所述中压储气支路连接储存中压为12Mpa～15Mpa压缩空气的中压储气罐900； 所述中压储气罐连接中压空气动力发电系统910；所述余气回收支路上设有向着 第一分配器方向开启的第一单向阀702，第一单向阀的开启压力为大于42Mpa； 所述中压储气支路上设有向着中压储气罐方向开启的第二单向阀801，所述第二 单向阀的开启压力大于于12Mpa；还包括用于收集压力容器内5Mpa～12Mpa压 缩空气的低压余气回收系统1000；所述低压余气回收系统连接压缩机组进气口。

上述结构中，优选的，所述热能回收系统400包括用于盛装换热介质的换 热箱401，所述高压储气总路300盘绕在换热箱内，高压储气总管201的出气口 延伸出换热箱并通过数个支管连接高压储气瓶单体501，所述换热箱401连接提 供介质循环的水泵402，换热箱的进水口连接换热介质；换热箱的出水口连接储 热介质箱403；所述储热介质箱和换热箱之间的输水管路上安装有控制水泵工作 状态的控制器；所述储热介质箱的出水口外连接用户单元。

上述结构中，优选的，所述余气回收系统1000包括第三压力分配器1001， 所述第三压力分配器的进气端设有数个进气支路，每个进气支路上设有放气阀； 在实际收集压缩气体时，每个进气支路均连接内有5Mpa～12Mpa压缩空气的压 力容器，所述第三压力分配器连接余气回收总管1002，余气回收总管连接缓存 5Mpa～12Mpa压缩空气的余气缓冲罐1003的进气口，余气回收总管上设有向着 余气缓冲罐方向开启的第三单向阀1004，第三单向阀的开启压力大于5Mpa；所 述余气缓冲罐的出气口安装有向着压缩机组开启的第四单向阀1005，第四单向 阀的开启压力大于5Mpa；第四单向阀的出气端安装有切换压力容器供气和常压 空气进气的电控球阀1006，所述电动球阀的出气端连接压缩机组200的进气口。

上述结构中，优选的，所述中压空气动力发电系统910包括连接中压储气 罐的减压装置911、减压装置的输出端连接恒压装置912，所述恒压装置的输出 端连接膨胀机913，所述膨胀机的动力输出端连接发电机914，所述发电机通过 控制柜连接蓄电池915和动力电源916；所述膨胀机的尾气管917输出的冷气连 接冷风系统。

实施例2，请参阅图3，在实施例1的基础上，还包括蜗轮增压热能回收系 统1100；所述蜗轮增压热能回收系统包括蜗轮增压器，所述蜗轮增压器的尾气 蜗轮1111的进气口连接空气压缩膨胀机排气口，尾气蜗轮的出气口连接排气尾 管；蜗轮增加器的进气蜗轮1112的进气口连接与大气连通的空气过滤器1113； 进气蜗轮的出气口通过耐热管路连接空气压缩膨胀机或者热气储存器1114；由 空气压缩膨胀机排气口排出的高压低温余气将推动尾气蜗轮工作，然后排出低 温尾气，蜗轮增加器的进气蜗轮进气口连接与大气连通的空气过滤器吸入新鲜 空气，经过进气蜗轮的压缩成为高温高压的热气，此时产生的热气可以与空气 压缩膨胀机进气相连，提高压缩空气的膨胀系数，提高能量利用率，也可以连 接热气储能器，高温高压的热气通过热气储存器进行储存热能，当需要是打开 存储的热气可以直接输送至热气用户端，例如热风口。

本发明具有的优点和技术效果：采用本系统可以通过“谷电”带动压缩机 组进行产生35Mpa的高压空气，在产生高压过程中通过热能回收系统进行热量 回收，并将热量与企业所使用的热源并网，例如预热、采暖等，利用高压储存 系统可以给被检测的高压容器进行冲压气密封性实验；气密性实验后的中压空 气集中存储与中压储气罐，然后通过减压装置、恒压装置进入膨胀机，通过膨 胀机实现发电；膨胀机排出的洁净度较高的带压的低温气体可以通过管道与企 业制冷管路并网，进而可以获得冷气，此冷气由于比较洁净既可以用于制冷也 可以用于生产；高压容器内剩余的低压空气可以集中通过与其回收系统进收集， 此收集的低压余气可以作为压缩机组的进气，这样可以减少压缩机的耗能，达 到了节能的目的，综上所述本发明可以实现电、热、冷三联供，实现能量多级 利用，变废为宝，大大提高了能源的利用率，达到了节能环保的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于压力容器气密性实验过程中的压缩空气能量回收利用系统，其特征在于：

包括进行气密性试验的压力容器；

给予压力容器进行充气的压缩机组；压缩机组产生压缩高压空气的压力为35Mpa；压缩机组连接用于控制压缩机工作状态的控制柜，所述控制柜连接电源；所述压缩机组的出气口连接高压储气总管，所述高压管路连接用于收集压缩机组在充气过程中热量的热能回收系统；

所述高压储气总管连接高压储气系统，所述高压储气系统包括数个串联的高压储气瓶单体，每个高压储气瓶单体内储存的压缩空气的压力为15～42Mpa；所述高压储气系统通过高压充气总管连接第一分配器的进气口，所述高压充气总管上安装有第一控制阀；所述第一分配器的出气口连接用于连接进行气密性试验的压力容器的高压充气管；

所述高压储气总管还连接余气回收支路，所述余气回收支路连接第二分配器的第一进气口，所述第二分配器的出气口连接中压储气支路，所述中压储气支路连接储存中压为12Mpa～15M pa压缩空气的中压储气罐；所述中压储气罐连接中压空气动力发电系统；所述余气回收支路上设有向着第一分配器方向开启的第一单向阀，第一单向阀的开启压力为大于42Mpa；所述中压储气支路上设有向着中压储气罐方向开启的第二单向阀，所述第二单向阀的开启压力大于于12Mpa；

还包括用于收集压力容器内5Mpa～12Mpa压缩空气的低压余气回收系统；所述低压余气回收系统连接压缩机组进气口。

2.根据权利要求1所述的基于压力容器气密性实验过程中的压缩空气能量回收利用系统，其特征在于：所述热能回收系统包括用于盛装换热介质的换热箱，所述高压储气总路盘绕在换热箱内，高压储气总管的出气口延伸出换热箱并通过数个支管连接高压储气瓶单体，所述换热箱连接提供介质循环的水泵，换热箱的进水口连接换热介质；换热箱的出水口连接储热介质箱；所述储热介质箱和换热箱之间的输水管路上安装有控制水泵工作状态的控制器；所述储热介质箱的出水口外连接用户单元。

3.根据权利要求2所述的基于压力容器气密性实验过程中的压缩空气能量回收利用系统，其特征在于：所述余气回收系统包括第三压力分配器，所述第三压力分配器的进气端设有数个进气支路，每个进气支路上设有放气阀；每个进气支路均连接内有5Mpa～12Mpa压缩空气的压力容器，所述第三压力分配器连接余气回收总管，余气回收总管连接缓存5Mpa～12Mpa压缩空气的余气缓冲罐的进气口，余气回收总管上设有向着余气缓冲罐方向开启的第三单向阀，第三单向阀的开启压力大于5Mpa；所述余气缓冲罐的出气口安装有向着压缩机组开启的第四单向阀，第四单向阀的开启压力大于5Mpa；第四单向阀的出气端安装有切换压力容器供气和常压空气进气的电控球阀，所述电动球阀的出气端连接压缩机组的进气口。

4.根据权利要求1所述的基于压力容器气密性实验过程中的压缩空气能量回收利用系统，其特征在于：所述中压空气动力发电系统包括连接中压储气罐的减压装置、减压装置的输出端连接恒压装置，所述恒压装置的输出端连接膨胀机，所述膨胀机的动力输出端连接发电机，所述发电机通过控制柜连接蓄电池和动力电源；所述膨胀机的尾气管输出的冷气连接冷风系统。

5.根据权利要求1所述的基于压力容器气密性实验过程中的压缩空气能量回收利用系统，其特征在于：还包括蜗轮增压热能回收系统；所述蜗轮增压热能回收系统包括蜗轮增压器，所述蜗轮增压器的尾气蜗轮的进气口连接空气压缩膨胀机排气口，尾气蜗轮的出气口连接排气尾管；蜗轮增加器的进气蜗轮的进气口连接与大气连通的空气过滤器；进气蜗轮的出气口通过耐热管路连接空气压缩膨胀机或者热气储存器。