專利名稱：一種空分系統(tǒng)放空尾氣發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電裝置，特別是利用空分裝置放空尾氣進(jìn)行發(fā)電、具有節(jié)
能減排效果的風(fēng)力發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
目前空分系統(tǒng)通過如下工藝流程分離空氣1、空氣經(jīng)透平空氣壓縮機(jī)加壓至 0. 52MPa，經(jīng)空冷塔冷卻后，經(jīng)切換使用的分子篩吸附過濾除去0)2、水份、乙炔等雜質(zhì)后，經(jīng) 主換熱器冷卻至接近液化溫度入下塔，由下塔和上塔分段精餾后在上塔得到三種氣體，高 純的氧氣和氮?dú)?，以及含氧O. 3%的污氮?dú)?。氧氣和一部分氮?dú)庾鳛楫a(chǎn)品氣引到氧、氮壓機(jī)。 而污氮?dú)夂褪Ｓ嗟獨(dú)庖徊糠肿鳛樵偕鷼庠?，對分子篩再生返吹后經(jīng)消音器放空。 一部分作 為水冷塔干燥氣源與水傳熱傳質(zhì)后自由放空。另外，空分系統(tǒng)由于后工序不正常時和用量 不均時，都存在一定的高壓氧、氮的放散率，也通過與再生氣同一消音器放空?，F(xiàn)有空分行 業(yè)對此三種類型的放空廢氣是完全排放到大氣中(流速為10米/秒左右)，沒有經(jīng)過任何 形式的能量回收，而它們占整個加工空氣量的大部分，并且都具備相當(dāng)?shù)臍怏w流動能(氮 氣出塔壓力17. 5KPa，污氮出塔壓力18. 5KPa，高壓氧、氮?dú)夥趴諌毫Ω哌_(dá)2. 3MPa)。由于 空分系統(tǒng)的運(yùn)行必須保持連續(xù)性，所以一年除短時間的故障處理，運(yùn)行時間至少在360天 以上。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種空分系統(tǒng)放空尾氣發(fā)電裝置，旨在將空分裝置放空 尾氣的動能轉(zhuǎn)換為電能，以達(dá)到節(jié)能減排的要求。 本新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種空分系統(tǒng)放空尾氣發(fā)電裝置，包括，再生氣排放 管經(jīng)消音坑與放空管連通、水冷塔，水冷塔頂部氣體出口經(jīng)管道與放空管連通；風(fēng)力發(fā)電裝 置的風(fēng)葉設(shè)置在放空管出口位置。 上述風(fēng)力發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)為風(fēng)葉安裝在豎軸中部，豎軸上、下兩端各連接有一發(fā) 電機(jī)。 上述再生氣排放管上連接有高壓氮?dú)夥趴展芤约案邏貉鯕夥趴展埽腋邏貉鯕夥?br> 空管上還連接有一放空支管，放空支管上依次安裝有電磁閥和獨(dú)立消音器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本新型的有益效果是 1、充分利用已有空分裝置放空尾氣(馳放氣)的能量，通過本裝置轉(zhuǎn)換為電能，達(dá) 到節(jié)能減排效果。 2、構(gòu)思新穎，結(jié)合空分裝置現(xiàn)狀，考慮放空尾氣中溫度和富氧情況，加以適當(dāng)改 進(jìn)，即將水冷塔出口氣與放空再生氣混合后放空，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供一個更好的工作環(huán)境。 3、本裝置可以360天長時間運(yùn)轉(zhuǎn)，具有投資少、長時間穩(wěn)定發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)。而現(xiàn)有風(fēng) 力發(fā)電機(jī)受氣候影響，正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電時間較少，具有投資大、生產(chǎn)周期短的缺陷。 4、本新型變廢為寶，對社會有節(jié)能減排作用，對企業(yè)起到了增收節(jié)支效果。[0012] 本新型的有益效果將結(jié)合具體實(shí)施方式
進(jìn)一步闡述。
圖1是本新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
附圖中1、再生氣排放管；2、高壓氮?dú)夥趴展埽?、高壓氧氣放空管；4、獨(dú)立消音 器；5、消音坑；6、(風(fēng)力發(fā)電機(jī))支架；7、發(fā)電機(jī)；8、風(fēng)葉；9、干燥氣源；10、冷卻水；11、水 冷塔放空廢氣；12、放空管；13、水冷塔；14、電磁閥。 圖1中，本新型包括再生氣排放管1經(jīng)消音坑5與放空管12連通，水冷塔13，水冷 塔13頂部氣體出口經(jīng)管道與放空管12連通；風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)葉設(shè)置在放空管12出口位 置。冷卻水10與干燥氣源9分別從水冷塔13上部和下部進(jìn)入水冷塔進(jìn)出傳熱傳質(zhì)過程。 風(fēng)力發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)為風(fēng)葉8安裝在豎軸中部，豎軸上、下兩端各連接有一發(fā)電機(jī)7。再 生氣排放管1上連接有高壓氮?dú)夥趴展?以及高壓氧氣放空管3，且高壓氧氣放空管3上還 連接有一放空支管，放空支管上依次安裝有電磁閥14和獨(dú)立消音器4。兩個發(fā)電機(jī)7安裝 在支架6上。 本新型利用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接安裝于放空管道出口 ，回收空分系統(tǒng)放空廢氣的 流動能，配以大容量的蓄電池以及逆變器。為壓縮機(jī)房和分餾塔的照明用電提供部分電源。 在白天照明用電很少時，所發(fā)電量充滿蓄電池后，多余電量并入電網(wǎng)，夜晚照明用電大時， 由蓄電池供電，不足部分由電網(wǎng)自動投入供電。 為實(shí)現(xiàn)上述過程，必須解決好以下兩個問題。 1、因?yàn)榉肿雍Y活化再生的特性，再生污氮?dú)忭毤訜嶂?8(TC左右，至分子篩再生氣 出口處溫度達(dá)到135t:左右。所以風(fēng)電機(jī)須經(jīng)常處于高溫環(huán)境下工作(每4小時切換再生 一次，處于50°C 135。C以上高溫區(qū)時間為1小時20分)。 2、由于高壓氧氣的不定時放空(因后序工況正常與否而定)有可能使風(fēng)電機(jī)處于 一定的富氧環(huán)境下工作，這就為風(fēng)電機(jī)的安全運(yùn)行帶來一定的隱患。 為了解決以上兩個問題，可將現(xiàn)在空分裝置分開放空的再生氣量與水冷塔出塔 氣量合至一處放空。因水冷塔放空氣量多于再生氣量且溫度低于常溫，兩股放空氣量混 合后，高溫區(qū)的溫度會顯著下降，且富氧濃度也會明顯降低，以30000mVh制氧機(jī)組為例 加工空氣量為165000mVh ，提取氧、氮各30000mVh ，再生氣量設(shè)定為412000m3/h ，則剩 余63000m3/h的氣量經(jīng)水冷塔放空。兩股氣混合后，最高溫度能降低到80°C以下，為風(fēng) 電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)創(chuàng)造了條件。同時，即使在氧氣全部放空的前提下，它的濃度也由之前的 30000 + 41200X100%" 72. 8%，下降為30000 + 105000X100%" 28. 6%。而一般下工序
不用氧了 ，氮?dú)庖矔泻艽蟮姆趴樟?，會進(jìn)一步稀釋氧濃度，從而保證了風(fēng)電機(jī)運(yùn)行的安全 性。 經(jīng)以上方法處理后，如經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員評估，風(fēng)電機(jī)能在上述高溫環(huán)境和可能的 富氧環(huán)境下長期穩(wěn)定運(yùn)行，則可使用常用的水平式風(fēng)電機(jī)。如不能滿足運(yùn)行條件，可將風(fēng)電 機(jī)作如下改進(jìn)采用垂直式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，將風(fēng)葉處于中間放空管道口，而發(fā)電機(jī)采用兩個小 型發(fā)電機(jī)置于風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸兩端上。這樣由傳統(tǒng)的一個風(fēng)輪帶動一個發(fā)電機(jī)改為一個風(fēng)輪帶動兩個發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動發(fā)電，兩個發(fā)電機(jī)處于放空管道兩側(cè)。這樣就使風(fēng)力發(fā)電機(jī)只有風(fēng)
葉部分處于高溫區(qū)，風(fēng)輪部分采用能耐高溫的材料就可以解決了。發(fā)電機(jī)部分既避開了高
溫環(huán)境，又處于大氣中正常氧濃度的環(huán)境里，能充分利用各種放空氣體的流動能。 如經(jīng)專業(yè)人員評估，富氧環(huán)境仍不能滿足安全的需要時，可將氧氣全部單獨(dú)放空，
不加以利用，但風(fēng)機(jī)功率與氣流速度的立方成正比的，高壓氧放空時流速更大，發(fā)電量更
多?？梢杂靡韵路椒右岳迷谘鯕夥趴展艿郎显O(shè)一旁通管道，并加裝電磁閥，至另一單
獨(dú)消音器，當(dāng)透平氧壓機(jī)的放空閥開度大于50%時，控制設(shè)定為旁通管道上的電磁閥自動
全開，讓氧氣從旁通放空。這樣既保證了風(fēng)電機(jī)的安全運(yùn)行，又最大限度的利用了高壓氧氣
的流動能。 現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)因地理環(huán)境，因天氣狀況才能加以利用。而且通常一年中工 作時間只有半年多，而現(xiàn)有空分系統(tǒng)越來越大型化，也更具有利用價值。以30000mVh氧 產(chǎn)量的空分設(shè)備而言，該空分系統(tǒng)加工空氣量為165000mVh，氧、氮各提取30000mVh，則 剩余105000m3/h則為放空氣流量。流量也可為105000 + 3600秒"29. 2m3/秒，在保證 空分系統(tǒng)出塔壓力的前提下，流速可通過改善筒徑的大小來改變。若流速為10m/秒左 右，則截面面積為"2. 92m、管道半徑為0. 96m，根據(jù)《風(fēng)力發(fā)電科普知識》讀本介紹，現(xiàn) 在風(fēng)力發(fā)電機(jī)對風(fēng)能的利用率已達(dá)到95%，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)換率已達(dá)47%，由此發(fā)電機(jī)功率 "1/2X 1. 225X2. 92 X 103X 95% X47%" 799W/h。因?yàn)轱L(fēng)功率的大小，是與風(fēng)速的立方 成正比的，風(fēng)速越大，所產(chǎn)生的功率越大，而風(fēng)速的大小與它放空前壓力的高低是直接相關(guān) 的，所以根據(jù)不同廠家的氧、氮放散率不同，還會有相應(yīng)的多發(fā)電量?？辗窒到y(tǒng)必須保持連 續(xù)生產(chǎn)，除了事故、停車維修，一年的運(yùn)行時間可達(dá)到24小時X360天=8640小時。由此 可見，一年可發(fā)電一萬度電左右。 現(xiàn)在的空分廠都配置了停電保護(hù)照明電路，本身就備有充電電瓶作為停電電源， 將此系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的蓄電池部分合二為一，可節(jié)約改造成本。 具體實(shí)施時，須經(jīng)風(fēng)電技術(shù)人員準(zhǔn)確測算正常風(fēng)速以及高壓氣體放空時最高風(fēng) 速，根據(jù)風(fēng)功率曲線表設(shè)計出最佳功率的發(fā)電機(jī)以及出風(fēng)口的形狀、大小，并根據(jù)安全評估 確定使用哪一種方式，以保證既安全、方便實(shí)施，又高效的利用空分系統(tǒng)的放空廢氣。
權(quán)利要求一種空分系統(tǒng)放空尾氣發(fā)電裝置，包括，再生氣排放管(1)經(jīng)消音坑(5)與放空管(12)連通，水冷塔(13)，其特征是所述水冷塔(13)頂部氣體出口經(jīng)管道與所述放空管(12)連通；風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)葉設(shè)置在放空管(12)出口位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種空分系統(tǒng)放空尾氣發(fā)電裝置，其特征是所述風(fēng)力發(fā)電裝 置的結(jié)構(gòu)為風(fēng)葉(8)安裝在豎軸中部，豎軸上、下兩端各連接有一發(fā)電機(jī)(7)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種空分系統(tǒng)放空尾氣發(fā)電裝置，其特征是所述再生氣排放管(1)上連接有高壓氮?dú)夥趴展?2)以及高壓氧氣放空管(3)，且高壓氧氣放空管(3) 上還連接有一放空支管，放空支管上依次安裝有電磁閥(14)和獨(dú)立消音器(4)。
專利摘要一種空分系統(tǒng)放空尾氣發(fā)電裝置，包括，再生氣排放管經(jīng)消音坑與放空管連通、水冷塔，水冷塔頂部氣體出口經(jīng)管道與所述放空管連通；風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)葉設(shè)置在放空管出口位置。它考慮空分裝置放空尾氣中溫度和富氧情況，對現(xiàn)有裝置適當(dāng)改造，而組成放空尾氣發(fā)電裝置，將放空尾氣動能轉(zhuǎn)換為電能，具有變廢為寶、增收節(jié)支的作用。
文檔編號F03D3/06GK201546903SQ200920242928
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者陳剛 申請人:陳剛