一种低温甲醇洗工艺气余压发电系统的制作方法

1.本实用新型属于低温甲醇洗工艺技术领域，尤其涉及一种低温甲醇洗工艺气余压发电系统。


背景技术：

2.低温甲醇洗工艺是利用甲醇溶液对co2、h2s等气体能进行选择吸收的特性来脱除粗煤气中的co2、h2s。主要分为粗煤气冷却系统、预洗和吸收系统、甲醇再生系统、甲醇回收系统、甲醇贮槽。经过二氧化碳闪蒸塔后，可得到以高纯度的二氧化碳气体为主体的工艺气，在经过一系列处理后，可以得到符合排放标准的尾气。
3.工艺气具备一定温度压力，在现有的低温甲醇洗工艺系统中，一般直接当做尾气排放，浪费了这部分能量。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种低温甲醇洗工艺气余压发电系统，以解决现有技术中低温甲醇洗工艺中工艺气能量浪费的问题。
5.本实用新型的技术方案为：
6.一种低温甲醇洗工艺气余压发电系统，包括设于工艺气输出管道内的余压发电装置，所述余压发电装置包括沿工艺气流向顺序设置的前导流罩、透平和电机，所述透平的输出端和所述电机的输入端连接；
7.所述透平的静叶与所述工艺气输出管道的内壁连接，所述前导流罩与所述工艺气输出管道的内壁连接，用于将所述工艺气导流至所述静叶。
8.优选地，所述工艺气经过所述透平做功后形成乏气；所述余压发电装置还包括后导流罩，所述后导流罩与所述工艺气输出管道的内壁连接，并罩住所述电机，所述乏气在所述后导流罩外流动。
9.优选地，所述后导流罩上设有乏气进口和乏气出口，所述乏气进口与所述电机的冷却气吸入口连通，所述乏气出口与所述电机的出口风道连通。优选地，所述余压发电装置通过固定支撑安装在所述工艺气输出管道内。
10.优选地，所述工艺气输出管道包括工艺气输出管道本体和余压发电管道，所述余压发电装置设于所述余压发电管道内，所述余压发电管道的两端设有连接法兰，所述余压发电管道通过所述连接法兰串联在所述工艺气输出管道本体上。
11.优选地，所述工艺气输出管道在所述余压发电装置后设有冷能回收装置，所述冷能回收装置以所述工艺气经过所述透平做功后形成乏气为冷源，冷却其他流体。
12.优选地，所述工艺气输出管道内设有滤网，且所述滤网设于所述余压发电装置上游，用于过滤固体颗粒。
13.优选地，设有所述余压发电装置的所述工艺气输出管道为余压发电管道，在所述工艺气输出管道上连通与所述余压发电管道并联的旁路管道，所述旁路管道上设置旁通
阀。
14.优选地，所述工艺气输出管道包括沿所述工艺气流向顺序设置的第一管道、第二管道、所述余压发电管道、第三管道和第四管道，所述旁路管道和所述第二管道、所述余压发电管道、所述第三管道并联，所述第二管道上设有具有快速关闭功能的调节阀。
15.优选地，在所述第三管道上沿所述工艺气流向顺序设置的冷能回收装置和蝶阀。
16.本实用新型由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
17.本实用新型提供的低温甲醇洗工艺气余压发电系统，利用低温甲醇洗工艺气的余压发电，有效利用了工艺气的余压能量，解决了现有技术中低温甲醇洗工艺中工艺气能量浪费的问题。同时，本实用新型直接将余压发电装置设置在工艺气输出管路内，能够有效减少因增设余压发电装置产生的额外占用空间，且当在现有低温甲醇洗工艺系统中增设本实用新型时，只需对工艺气输出管路拆除部分进行加装，无需对其他设备进行改动。
附图说明
18.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。
19.图1为本实用新型的一种余压发电装置的安装示意图；
20.图2为本实用新型的一种余压发电装置的另一角度安装示意图；
21.图3为本实用新型的一种余压发电装置的结构示意图；
22.图4为本实用新型的一种低温甲醇洗工艺气余压发电系统的管路示意图。附图标记说明：
23.1：透平；2：乏气进口；3：电机；4：前导流罩；5：叶轮；6：静叶；7：动叶；8：固定支撑；9：余压发电管道；10：后导流罩；11：连接法兰；12：三通接头；13：调节阀；14：余压发电装置；15：蝶阀；16：旁通阀；17：乏气出口。
具体实施方式
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
25.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
26.参看图1至图4，本实施例提供一种低温甲醇洗工艺气余压发电系统，包括设于工艺气输出管道内的余压发电装置14，余压发电装置14包括沿工艺气流向顺序设置的前导流罩4、透平1、和电机3，透平1的输出端和电机 3的输入端连接。透平1的静叶6与工艺气输出管道的内壁连接，前导流罩4 与工艺气输出管道的内壁连接，用于将工艺气导流至静叶6。
27.本实施例提供的低温甲醇洗工艺气余压发电系统，利用低温甲醇洗工艺气的余压发电，有效利用了工艺气的余压能量，解决了现有技术中低温甲醇洗工艺中工艺气能量浪费的问题。
28.同时，低温甲醇洗工艺中工艺气输出管道的管径较大，本实施例直接将余压发电装置14设置在工艺气输出管路内，能够有效减少因增设余压发电装置14产生的额外占用空间，且当在现有低温甲醇洗工艺系统中增设本实施例时，只需对工艺气输出管路拆除部分进行加装，无需对其他设备进行改动。
29.现对本实施例的结构进行说明。
30.工艺气输出管道包括工艺气输出管道本体和余压发电管道9，余压发电装置14设在余压发电管道9内，余压发电管道9的两端可以设置连接法兰 11，余压发电管道9通过连接法兰串联在工艺气输出管道本体上。余压发电管道9由于内设有余压发电装置14，因此整个的制造以及在安装余压发电装置14的过程较为复杂，因此可将其和余压发电装置14设为一个管道式组件，单独制造，然后再与其他管道通过连接法兰11连接，有利于现场安装的安装；同时，当为在原有低温甲醇洗工艺系统中增设本实施例时，可在原来的工艺气输出管道上截出与管道式组件等长的管路，然后将管道式组件连接进去，简便了原有低温甲醇洗工艺系统加装本实施例的工序。
31.在工艺气输出管道上可连通与余压发电管道9并联的旁路管道，旁路管道上设置旁通阀16。具体，工艺气输出管道本体可以包括第一管道、第二管道、第三管道和第四管道，工艺气输出管道沿工艺气流向依次为：第一管道、第二管道、余压发电管道9、第三管道和第四管道。旁路管道和第二管道、余压发电管道9、第三管道并联。更具体的，第一管道的输出端连接一个三通接头12的输入端，该三通接头12的两个输出端分别连接第二管道的输出端和旁路管道的输出端。在第二管道上设置具有快速关闭功能的调节阀13，在第三管道上设置蝶阀15。
32.低温甲醇洗工艺得到的以co2为主的工艺气进入通过三通接头12通过调节阀13进入余压发电装置14做功，得到的乏气通过蝶阀15进入后续工艺或排出。当本实施例提供的低温甲醇洗工艺气余压发电系统正常运行时，旁通阀16用来调节主路(第二管道、余压发电管道9和第三管道)流量，当主管路故障或者检修时，该旁路管道全开，保证其他工艺不受影响。调节阀13 具备速关功能，同时开度可调，可以控制进入透平1做功的工艺气的流量。
33.工艺气经过透平1做功后得到的乏气温度较低，因此可在余压发电装置 14的下游设置一个冷能回收装置，冷能回收装置以工艺气经过透平1做功后形成乏气为冷源，冷却其他流体，以此来回收利用此部分的冷能。具体，冷能回收装置可以设置在余压发电装置14和蝶阀15之间。
34.接下来对余压发电装置14部分的结构进行具体的说明。透平包括叶轮5、连接在叶轮5上的动叶7、连接在工艺气输出管道内壁上的静叶6。在工艺气输出管道内、余压发电装置14的上游设置滤网，用于过滤固体颗粒，以保证无固体颗粒碰撞余压发电装置14的叶片。
35.余压发电装置除了前导流罩4还包括后导流罩10，后导流罩10与工艺气输出管道的内壁连接，并罩住电机3，使乏气在后导流罩10外流动，不受电机3等结构影响。
36.进一步地，可在后导流罩10上设有乏气进口2和乏气出口17，乏气进口2与电机3的冷却气吸入口连通，乏气出口17与电机3的出口风道连通。工艺气做功形成的乏气温度低，
可以将乏气作为冷源用于冷却电机3。
37.余压发电装置14整体可通过固定支撑8安装在工艺气输出管道(具体为余压发电管道9)内，固定支撑8可采用不锈钢材料制成。
38.本实施例提供的低温甲醇洗工艺气余压发电系统，在实际加装到低温甲醇洗工艺中时，通常主要包含5部分：透平发电子系统(余压发电装置14 部分)、旁路子系统(旁路管道和旁通阀16部分)、冷能回收子系统(冷能回收装置部分)、润滑油子系统以及透平机组固定子系统(固定支撑8部分)。经过低温甲醇洗工艺得到的以二氧化碳尾气为主的工艺气，温度在23-27摄氏度，压力在0.13-0.17mpa(g)，具备一定的余压。本实施例通过在二氧化碳尾气排放管道(也就是工艺气输出管道)处布置一台单级悬臂式透平发电机组(即余压发电装置14)，利用透平1发电实现工艺气的余压利用。做功后的乏气温度降至零下10摄氏度左右，进入一台冷能回收装置(即冷能回收子系统)，换热后进入下一工艺或排出。旁路子系统除旁路管道和旁通阀16还包含仪表控制模块，可实时调节进入透平1发电的工艺气的流量，保证整体工艺正常运行(需要定量的工艺气供下游工艺使用)，同时也作为系统故障或检修时的临时排气通道。润滑油子系统为余压发电装置14提供润滑油，采用独立润滑油站设计，并带有自动温控的油加热器和油位指示器，油过滤器后的油管道为不锈钢(304)设计以确保润滑油的清洁。透平机组固定子系统用于将透平发电机组(也就是余压发电装置14)固定在管道中心位置，实际可包含管道本身和不锈钢支架。
39.具体，余压发电装置14可采用单级悬臂式透平发电机组。余压透平膨胀机采用单级悬臂结构形式，通过联轴器连接电机3，即动力输入端采用叶轮5 悬挂形式，通过联轴器与电机3端相连接，驱动电机3发电。
40.在透平1部分，膨胀机叶轮5采用航空锻铝材质并采用整体精密五轴加工铣制而成，摒除传统的榫头结构，降低了叶轮5结构的复杂程度，叶片表面添加防腐处理涂层，提高了整体的强度及可靠性。叶轮5与透平侧之间设置油封和碳环密封，为了保证工质零泄露，碳环密封设置有密封气密封，并设置有流量调节阀控制封气量，可进行远程控制，无需人工操作，机组的密封性保证运行周期不低于8000小时，机组采用零工质泄漏设计。
41.在电机3部分，电机3可采用高速电机。电机3通过联轴器与透平主轴直接相连，放置于流线型外壳也就是后导流罩10内，整机布置在特制管道也就是余压发电管路中。
42.润滑油子系统为电机3提供润滑油，采用独立润滑油站设计，并带有自动温控的油加热器和油位指示器，油过滤器后的油管道为不锈钢(304)设计以确保润滑油的清洁。润滑油站滞留容量(低于正常运行最低液位之下的总容量)至少为8分钟正常油油量，油箱装有温度计、pt100铂电阻、液位计、液位开关(具有远程功能)、恒温控制电加热器。其中液位计上应标明最高及最低操作液位。润滑油子系统需要能够满足两台泵在切换时同时运行的油量，要求油箱带有排凝及放空、低点带有排放阀，机组配置有高位油箱，设计为最大3分钟正常流量或6分钟停机流量。
43.冷能回收子系统中，冷能回收装置具体可为一个冷能回收换热器。冷能回收换热器按实际需求选择气液换热或气气换热。乏气作为冷源，来冷却所需工艺流体。
44.透平机组固定子系统包含管道(即余压发电管道9本身)以及不锈钢支架(也就是固定支撑8)两部分，主要用于固定发电机组以及整体管道。该部分管道与工艺管道(也就是工艺气输出管道)直径一致，可通过法兰连接，并在表面布置润滑油、密封气管道。
45.上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。即使对本实用新型作出各种变化，倘若这些变化属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实用新型的保护范围之中。