本實(shí)用新型屬于透平膨脹機(jī)密封氣回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種透平膨脹機(jī)組密封氣回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

透平膨脹發(fā)電機(jī)組是廢熱廢汽等能量回收、壓差型能量回收再利用、天然氣液化氣化能量利用以及燃?xì)饴?lián)供余熱綜合利用發(fā)電時(shí)的重要設(shè)備。隨著世界各國對能源充分利用的愈發(fā)重視，業(yè)內(nèi)對能量回收發(fā)電設(shè)備的高效化、合理化及緊湊化等的要求也越來越高。透平膨脹發(fā)電機(jī)組利用工質(zhì)流動時(shí)速度的變化來進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化。工質(zhì)在透平膨脹機(jī)的流通部分中膨脹以獲得動能，由工作輪軸輸出外功，降低出口工質(zhì)的內(nèi)能和溫度。在現(xiàn)代工業(yè)中，透平膨脹發(fā)電機(jī)組主要用于制冷和能量回收。目前透平膨脹發(fā)電機(jī)組驅(qū)動循環(huán)系統(tǒng)較多地采用了ORC有機(jī)朗肯循環(huán)的方式,根據(jù)冷熱源參數(shù)的不同，有的使用R245fa作為循環(huán)工質(zhì)，有的則使用其它工質(zhì)，如丙烷、異丁烷、R134a等。由于有機(jī)工質(zhì)價(jià)格昂貴，且對環(huán)境有所影響或者屬于有毒有害物質(zhì)，因此所有的應(yīng)用均需考慮保持系統(tǒng)的氣密性，降低運(yùn)行成本，同時(shí)對密封氣的回收也提出了更高的要求，但是目前，此類裝置尚無系統(tǒng)性成熟的解決方案。

鑒于上述已有技術(shù)，本申請人作了有益的設(shè)計(jì)，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種回收效率高、能耗低的透平膨脹機(jī)組密封氣回收系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的是這樣來達(dá)到的，一種透平膨脹機(jī)組密封氣回收系統(tǒng)，其特征在于：包括基座、一級預(yù)冷器、二級預(yù)冷器、控制柜、低溫制冷機(jī)組、壓縮機(jī)、氣體儲罐、氣液分離罐以及干燥過濾裝置，所述的基座在長度方向的一端設(shè)有支架，所述的二級預(yù)冷器、一級預(yù)冷器以及控制柜自下而上依次固定設(shè)置在所述的支架上，所述的低溫制冷機(jī)組設(shè)置在支架的一側(cè)，所述的壓縮機(jī)固定在基座的長度方向的另一端，低溫制冷機(jī)組和壓縮機(jī)均與控制柜電連接，所述的氣體儲罐和氣液分離罐固定在基座的長度方向的中間，所述的一級預(yù)冷器通過管路與壓縮機(jī)連通，將混合氣體引入壓縮機(jī)，壓縮機(jī)、干燥過濾裝置、氣體儲罐、二級預(yù)冷器、低溫制冷機(jī)組以及氣液分離罐依次通過管路以串聯(lián)方式連通，氣液分離罐通過管路與ORC系統(tǒng)連通，將收集到的液態(tài)工質(zhì)進(jìn)行回收再利用，氣液分離罐又通過管路依次與二級預(yù)冷器及一級預(yù)冷器連通，將收集到的低溫氮?dú)馀艢庖攵夘A(yù)冷器及一級預(yù)冷器中對混合氣體進(jìn)行預(yù)冷。

在本實(shí)用新型的一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的氣液分離罐在與二級預(yù)冷器之間的管路上設(shè)有壓力表。

在本實(shí)用新型的另一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的氣液分離罐在與ORC系統(tǒng)之間的管路上設(shè)有溫度計(jì)。

在本實(shí)用新型的又一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的氣液分離罐上設(shè)置有磁翻板液位計(jì)，所述的磁翻板液位計(jì)的一端與氣液分離罐連通、另一端與設(shè)置在氣液分離罐和二級預(yù)冷器之間的管路連通。

在本實(shí)用新型的再一個(gè)具體的實(shí)施例中，還包括第一球閥、第二球閥、第三球閥、第四球閥、第五球閥以及第六球閥，所述的第一球閥設(shè)置在壓縮機(jī)和干燥過濾裝置之間的管路上，所述的第二球閥設(shè)置在氣體儲罐的底部，所述的第三球閥設(shè)置在氣體儲罐與二級預(yù)冷器之間的管路上，所述的第四球閥設(shè)置在氣液分離罐的頂部且串聯(lián)在氣液分離罐和二級預(yù)冷器之間的管路上，所述的第五球閥設(shè)置在氣液分離罐的底部且串聯(lián)在氣液分離罐和ORC系統(tǒng)之間的管路上，所述的第六球閥串聯(lián)在第五球閥與ORC系統(tǒng)之間的管路上。

本實(shí)用新型由于采用了上述結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是：利用有機(jī)工質(zhì)的物理特性，將壓縮與冷凝萃取技術(shù)組合使用，并采用不同氣體不同的液化溫度來分離工質(zhì)氣和密封氮?dú)?，保證了工質(zhì)氣的循環(huán)使用，大大降低了工質(zhì)氣泄漏，降低了運(yùn)行成本，清潔環(huán)境，充分利用系統(tǒng)流程中產(chǎn)生的低溫氮?dú)鈱旌蠚膺M(jìn)行預(yù)冷，降低能耗；整體結(jié)構(gòu)簡單合理，體積較小，可單獨(dú)控制或聯(lián)機(jī)操作，運(yùn)行效率高。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的另一視角示意圖。

圖3為本實(shí)用新型的工作流程示意圖。

圖中：1.基座；2.二級預(yù)冷器；3.一級預(yù)冷器；4.控制柜；5.低溫制冷機(jī)組；6.壓縮機(jī)；7.氣體儲罐；8.氣液分離罐；9.干燥過濾裝置；10.支架；11.壓力表；12.溫度計(jì)；13.磁翻板液位計(jì)；14.第一球閥；15.第二球閥；16.第三球閥；17.第四球閥；18.第五球閥；19.第六球閥。

具體實(shí)施方式

為了使公眾能充分了解本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有益效果，申請人將在下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式詳細(xì)描述，但申請人對實(shí)施例的描述不是對技術(shù)方案的限制，任何依據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思作形式而非實(shí)質(zhì)的變化都應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

請參閱圖1和圖2，本實(shí)用新型涉及一種透平膨脹機(jī)組密封氣回收系統(tǒng)，包括基座1、一級預(yù)冷器3、二級預(yù)冷器2、控制柜4、低溫制冷機(jī)組5、壓縮機(jī)6、氣體儲罐7、氣液分離罐8以及干燥過濾裝置9。所述的基座1在長度方向的一端設(shè)有支架10，所述的二級預(yù)冷器2、一級預(yù)冷器3以及控制柜4自下而上依次固定設(shè)置在所述的支架10上。所述的低溫制冷機(jī)組5設(shè)置在支架10的一側(cè)，所述的壓縮機(jī)6固定在基座1的長度方向的另一端，低溫制冷機(jī)組5和壓縮機(jī)6均與控制柜4電連接。所述的氣體儲罐7和氣液分離罐8固定在基座1的長度方向的中間。所述的一級預(yù)冷器3通過管路與壓縮機(jī)6連通，將混合氣體引入壓縮機(jī)6，壓縮機(jī)6、干燥過濾裝置9、氣體儲罐7、二級預(yù)冷器2、低溫制冷機(jī)組5以及氣液分離罐8依次通過管路以串聯(lián)方式連通，氣液分離罐8通過管路與ORC系統(tǒng)連通，將收集到的液態(tài)工質(zhì)進(jìn)行回收再利用，氣液分離罐8又通過管路依次與二級預(yù)冷器2及一級預(yù)冷器3連通，將收集到的低溫氮?dú)馀艢庖攵夘A(yù)冷器2及一級預(yù)冷器3中對混合氣體進(jìn)行預(yù)冷。氣液分離罐8在與二級預(yù)冷器2之間的管路上設(shè)有壓力表11，在與ORC系統(tǒng)之間的管路上設(shè)有溫度計(jì)12。氣液分離罐8上還設(shè)置有磁翻板液位計(jì)13，所述的磁翻板液位計(jì)13的一端與氣液分離罐8連通，另一端與設(shè)置在氣液分離罐8和二級預(yù)冷器2之間的管路連通。所述的透平膨脹機(jī)組密封氣回收系統(tǒng)還包括第一球閥14、第二球閥15、第三球閥16、第四球閥17、第五球閥18以及第六球閥19，所述的第一球閥14設(shè)置在壓縮機(jī)6和干燥過濾裝置9之間的管路上，所述的第二球閥15設(shè)置在氣體儲罐7的底部，所述的第三球閥16設(shè)置在氣體儲罐7與二級預(yù)冷器2之間的管路上，所述的第四球閥17設(shè)置在氣液分離罐8的頂部且串聯(lián)在氣液分離罐8和二級預(yù)冷器2之間的管路上，第四球閥17為氮?dú)馀艢馇蜷y，所述的第五球閥18設(shè)置在氣液分離罐8的底部且串聯(lián)在氣液分離罐8和ORC系統(tǒng)之間的管路上，所述的第六球閥19串聯(lián)在第五球閥18與ORC系統(tǒng)之間的管路上，作為出口排液閥。

請參閱圖3并結(jié)合圖1和圖2，對本實(shí)用新型的工作流程進(jìn)行說明。透平膨脹機(jī)密封氣排氣是包含有機(jī)工質(zhì)氣和隔離氮?dú)獾幕旌蠚怏w，現(xiàn)有技術(shù)是將混合氣體直接排空或點(diǎn)火炬，這樣會造成原料氣體的浪費(fèi)及環(huán)境污染，而本實(shí)用新型涉及的方案是將混合氣體引至回收系統(tǒng)進(jìn)行再利用，具體流程如下：

S1）確認(rèn)系統(tǒng)各球閥的開閉狀態(tài)，使氣體儲罐7底部的第二球閥15及第六球閥19為關(guān)閉狀態(tài)，第五球閥18打開約一半開度，而第一球閥14、第三球閥16及第四球閥17為開啟狀態(tài)；

S2）確認(rèn)總電源已連接，該系統(tǒng)使用的是三相 380V交流電壓；

S3）打開控制柜4的總電源，待電源指示燈點(diǎn)亮后接通控制柜4上的壓縮機(jī)電源和低溫制冷機(jī)組電源；

S4）通入密封氮?dú)猓瑔訅嚎s機(jī)6，調(diào)節(jié)氣液分離罐8頂部的氮?dú)馀艢馇蜷y，即第四球閥17的開度，確保氣液分離罐8穩(wěn)壓在0.3Mpa～0.35MPa（G），此時(shí)ORC系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組未開始熱循環(huán)，系統(tǒng)內(nèi)僅有密封氮?dú)?，該狀態(tài)保持30分鐘以上；

S5）在熱循環(huán)之前，即通入工質(zhì)氣之前，啟動低溫制冷機(jī)組5,并將溫度穩(wěn)定到-50℃～-70℃之間，此時(shí)ORC系統(tǒng)可以進(jìn)行熱循環(huán)，循環(huán)內(nèi)有工質(zhì)氣和密封氮?dú)獾幕旌蠚怏w；

S6)將混合氣體引至壓縮機(jī)6，使混合氣體壓力提高至4Kgf（G）左右，同時(shí)由壓縮機(jī)6自帶的冷卻器進(jìn)行冷卻；

S7)由于混合氣體可能含有水分及雜質(zhì)，因此需要先通過干燥過濾裝置9進(jìn)行過濾干燥，之后進(jìn)入氣體儲罐7，此時(shí)混合氣體恢復(fù)常溫；

S8)混合氣體進(jìn)入二級預(yù)冷器2進(jìn)行預(yù)冷，此時(shí)溫度降低至-14℃左右；

S9)混合氣體進(jìn)入低溫制冷機(jī)組5，溫度降至-70℃，此時(shí)，有機(jī)工質(zhì)冷凝液化，而氮?dú)馊詾闅鈶B(tài)；

S10)液態(tài)工質(zhì)及低溫氮?dú)膺M(jìn)入氣液分離罐8，氣液分離罐8的壓力為3.54Kgf（G），溫度為-70℃，并保溫保壓，然后-70℃的低溫氮?dú)庖来芜M(jìn)入二級預(yù)冷器2和一級預(yù)冷器3，對混合氣進(jìn)行預(yù)冷，有效利用冷能；

S11）當(dāng)液態(tài)工質(zhì)上升到磁翻板液位計(jì)13的上液位標(biāo)示時(shí)，打開第六球閥19，此時(shí)由于氣液分離罐8的壓力大于ORC系統(tǒng)中儲液罐的壓力，液態(tài)工質(zhì)排至儲液罐中進(jìn)行回收再利用，當(dāng)液位下降并到達(dá)磁翻板液位計(jì)13的下液位標(biāo)示時(shí)，關(guān)閉第六球閥19，液位再次上升后重復(fù)這一步驟。

本實(shí)用新型的有機(jī)工質(zhì)回收量為5.715kg/h，理論回收率高達(dá)98.5%，有效保證了工質(zhì)氣的循環(huán)使用，大大降低了工質(zhì)氣的泄漏，降低了運(yùn)行成本，清潔環(huán)境。