专利名称：利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统。
背景技术：
随着工业生产中对设备的节能改造及二次能源的利用的重视，工业余压余热开始得到利用。螺杆膨胀动力机因其在低品质热源回收领域的良好性能特性而受到越来越多用户的认可。然而，目前使用于高压蒸汽能量回收的系统的直接动力式螺杆膨胀机仍然存在一些缺陷，如间隙较大，单级膨胀比低，机械损耗大，效率较低。特别是要求螺杆膨胀机在较高的等熵效率工况下运行时，膨胀比一般为3 6，高效区的膨胀比一般为3 4，一旦膨胀比大于7，膨胀机的等熵效率将明显降低。另外由于螺杆膨胀机为容积型膨胀机，受主机尺寸等条件限制，单级机组难以对一些较高压力热源充分利用，能源利用率较低。
发明内容
本发明的目的在于克服单级螺杆膨胀机在余压蒸汽能量回收领域的缺陷，提供一种能够充分利用蒸汽余压资源，提高能量利用效率的一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统。本发明采取的技术方案是一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其特征在于，包括通过管道顺序连接的一级进气阀、一级入口调节阀、一级螺杆膨胀机、级间换热器，二级进气阀、二级入口调节阀、二级螺杆膨胀机；
高温高压蒸汽通过管道进入一级进气阀、一级调节阀进入一级螺杆膨胀机，驱动一负载或驱动一发电机发电；从一级螺杆膨胀机输出的中温中压蒸汽再进入级间热交换器，通过该级间热交换器加热后输出到二级进气阀、二级调节阀进入二级螺杆膨胀机，驱动另一负载或驱动另一发电机发电。上述一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其中，还包括一一级安全阀和一二级安全阀，分别设置在所述一级螺杆膨胀机和所述二级螺杆膨胀机的输出端。上述一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其中，所述的一级入口调节阀的输入端还包括一转速传感器或功率传感器，所述的一级入口调节阀通过所述的转速传感器或功率传感器采集一级螺杆膨胀机的转速或功率信号来控制调节阀开度，以调节进入该一级螺杆膨胀机的蒸汽的流量。上述一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其中，所述的二级入口调节阀的输入端还包括一转速传感器或功率传感器，所述的二级入口调节阀通过所述的转速传感器或功率传感器采集二级螺杆膨胀机的转速或功率信号来控制调节阀开度，以调节进入该二级螺杆膨胀机的蒸汽的流量。上述一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其中，所述的级间热交换器还包括一高温热源输入口，输入高温热源对该级间热交换器的管程中的中温中压蒸汽加热。
上述一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其中，所述的级间热交换器还包括一废气排气口，通过管道排出。上述一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其中，所述的级间热交换器还包括一高温高压蒸汽输入口，输入高温高压蒸汽对该级间热交换器的管程中的中温中压蒸汽加热。上述一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其中，所述的级间热交换器还包括一高温高压蒸汽输出口，通过管道与所述一级进气阀连接。上述一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其中，所述的系统还包括配备润滑油系统、冷却水系统、以及电气仪表控制装置；
所述的润滑油系统为各螺杆膨胀机及螺杆压缩机的密封、轴承及平衡活塞提供一定压力的润滑油；
所述的冷却水系统用以对所述润滑油及密封进行冷却；
所述的电气仪表控制装置用以对该系统的有关参数进行采集、监控，保证机组的正常运行。本发明由于采用了两级螺杆膨胀机对工业余压余热资源进行回收的系统，具有以下优点
1、采用两级膨胀流程，可对一级膨胀后的蒸汽热源中无法回收的能量经二级膨胀再回收，对回收的余热利用更充分，提高了热量的利用效率；
2、采用级间换热器，提高过热温度后再经二级膨胀回收，可增加二级膨胀的蒸汽的可降焓值，提高能量输出功率；
3、利用进入一级膨胀前的高压高温蒸汽对进入二级膨胀机的中温中压蒸汽进行加热，可降低一级螺杆膨胀机的工作温度，提高主机运行的可靠性；
4、采用螺杆膨胀机对余热资源进行回收利用，对进气含有液滴的湿蒸汽具有良好的适应性，且对变工况适应行强，结构简单，维护方便，振动小、效率高，机组效率随负荷和参数的变化平缓，可靠性高。
图I是本发明利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统的一种实施例的原理图。图2是本发明利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统的另一种实施例的原理图。
具体实施例方式下面结合具体的实施例及其附图对本发明的性能特征作进一步的描述。请参阅图1，图I是本发明利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统的一种实施 例的原理图。本发明包括一级进气阀11、一级入口调节阀12、一级螺杆膨胀机13、级间换热器14、二级进气阀15、二级调节阀16、二级螺杆膨胀机17。来自工业企业的高温高压蒸汽经入口管线首先进入一级进气阀11，再进入一级螺杆膨胀机13，在一级螺杆膨胀机13入口设有入口调节阀12，所述的一级入口调节阀12的输入端还包括一转速传感器或功率传感器，所述的一级入口调节阀通过所述的转速传感器或功率传感器采集一级螺杆膨胀机的转速或功率信号来控制调节阀开度，以调节进入该一级螺杆膨胀机的蒸汽的流量。蒸汽进入一级螺杆膨胀机13膨胀做功驱动负载或一发电机100发电后变成中温中压气体进入级间热交换器14被来自工业企业的高温高压副产蒸汽再加热，提高过热温度，然后经二级进气阀15进入二级螺杆膨胀机17，二级螺杆膨胀机17入口也设有入口调节阀16，该二级入口调节阀的输入端也包括一转速传感器或功率传感器，所述的二级入口调节阀通过所述的转速传感器或功率传感器采集该二级螺杆膨胀机的转速或功率信号来控制调节阀开度，以调节进入该二级螺杆膨胀机的蒸汽的流量。蒸汽进入二级螺杆膨胀机膨胀8做功后变成低温低压气体排出同时驱动另一负载或另一发电机200发电为保证操作上的安全，本发明一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其中，还包括一一级安全阀18和一二级安全阀19，分别设置在所述一级螺杆膨胀机和所述二级螺杆膨胀机的输出端。当管道中的蒸汽压力超高时可通过该安全阀泄压。本发明一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统中，所述的级间热交换器的壳程还包括一高温高压蒸汽输入口 141，输入高温高压蒸汽对该级间热交换器的管程中的中温中压蒸汽加热。所述的级间热交换器的壳程还包括一高温高压蒸汽输出口 142，通过管道与所述一级进气阀连接，输出高温高压蒸汽到一级进气阀。请参阅图2，图2是本发明利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统的另一种实施例的原理图。本发明包括通过管道顺序连接的一级进气阀21、一级入口调节阀22、一级螺杆膨胀机23、级间换热器24，二级进气阀25、二级入口调节阀26、二级螺杆膨胀机27。来自工业企业的高温高压副产蒸汽经入口管线首先经一级进气阀21，进入一级螺杆膨胀机23，一级螺杆膨胀机23入口设有一一级入口调节阀22，用以调节进入一级膨胀机23的蒸汽的流量，蒸汽进入一级螺杆膨胀机23膨胀做功驱动负载或驱动发电机100发电后变成中温中压气体排出。还包括一一级安全阀28和一二级安全阀29，分别设置在所述一级螺杆膨胀机和所述二级螺杆膨胀机的输出端。当管道中的蒸汽压力超高时可通过该安全阀泄压。为充分利用这部分未被完全利用的余热资源，这部分中温中压气体进入级间热交换器245被来自工业企业的高温余热再加热，提高过热温度，然后经二级进气阀25进入二级螺杆膨胀机27，二级螺杆膨胀机27入口设有一二级入口调节阀26，用以调节进入膨胀机27的蒸汽的流量，蒸汽进入二级螺杆膨胀机膨胀做功后变成低温低压气体排出同时驱动另一负载或另一发电机200发电。本实施例中所述的一级入口调节阀和二级入口调节阀的调节方法如实施例1，故不再赘述。本发明所述的级间热交换器还包括一高温热源输入口 241，连接输入高温热源对该级间热交换器的管程中的中温中压蒸汽加热。所述的级间热交换器还包括一废气排气口242，通过管道排出废气或回到管网中再利用。本发明所述的两级膨胀的动力回收系统同时装置配备润滑油系统、冷却水系统、以及电气仪表控制系统。所述的润滑油系统为两螺杆膨胀机的密封、轴承及平衡活塞提供一定压力的润滑油；所述的冷却水系统用以对润滑油及密封进行冷却；所述的电气仪表控制系统对系统关键参数进行采集、监控，保证机组的正常运行。本发明通过高压高温蒸汽推动一级螺杆膨胀机转子对外做功，可拖动负载或发电驱动发电机。膨胀后的中温中压蒸汽从一级螺杆膨胀机排出，进入级间换热器再加热后的蒸汽经二级进气阀、二级调节阀进入二级螺杆膨胀机。中压中温蒸汽在二级膨胀机中压蒸汽推动转子 做功，可拖动负载或发电驱动发电机。做功后的成低温低压的气体从二级螺杆膨胀机排出，完成能量回收过程。具有对余热回收利用更充分、热量利用效率更高的优点。
权利要求
1.一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其特征在于，包括通过管道顺序连接的一级进气阀、一级入口调节阀、一级螺杆膨胀机、级间换热器，二级进气阀、二级入口调节阀、二级螺杆膨胀机； 高温高压蒸汽通过管道进入一级进气阀、一级调节阀进入一级螺杆膨胀机，驱动一负载或驱动一发电机发电；从一级螺杆膨胀机输出的中温中压蒸汽再进入级间热交换器，通过该级间热交换器加热后输出到二级进气阀、二级调节阀进入二级螺杆膨胀机，驱动另一负载或驱动另一发电机发电。
2.根据权利要求I所述的一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其特征在于，还包括一一级安全阀和一二级安全阀，分别设置在所述一级螺杆膨胀机和所述二级螺杆膨胀机的输出端。
3.根据权利要求I所述的一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其特征在于，所述的一级入口调节阀的输入端还包括一转速传感器或功率传感器，所述的一级入口调节阀通过所述的转速传感器或功率传感器采集一级螺杆膨胀机的转速或功率信号来控制调节阀开度，以调节进入该一级螺杆膨胀机的蒸汽的流量。
4.根据权利要求I所述的一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其特征在于，所述的二级入口调节阀的输入端还包括一转速传感器或功率传感器，所述的二级入口调节阀通过所述的转速传感器或功率传感器采集二级螺杆膨胀机的转速或功率信号来控制调节阀开度，以调节进入该二级螺杆膨胀机的蒸汽的流量。
5.根据权利要求I所述的一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其特征在于，所述的级间热交换器还包括一高温热源输入口，输入高温热源对该级间热交换器的管程中的中温中压蒸汽加热。
6.根据权利要求5所述的一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其特征在于，所述的级间热交换器还包括一废气排气口，通过管道排出废气。
7.根据权利要求I所述的一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其特征在于，所述的级间热交换器还包括一高温高压蒸汽输入口，输入高温高压蒸汽对该级间热交换器的管程中的中温中压蒸汽加热。
8.根据权利要求7所述的一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其特征在于，所述的级间热交换器还包括一高温高压蒸汽输出口，通过管道与所述一级进气阀连接。
9.根据权利要求I所述的一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其特征在于，所述的系统还包括配备润滑油系统、冷却水系统、以及电气仪表控制装置； 所述的润滑油系统为各螺杆膨胀机及螺杆压缩机的密封、轴承及平衡活塞提供一定压力的润滑油； 所述的冷却水系统用以对所述润滑油及密封进行冷却； 所述的电气仪表控制装置用以对该系统的有关参数进行采集、监控，保证机组的正常运行。
全文摘要
本发明公开了一种利用两级螺杆膨胀机蒸汽余压的动力系统，其特点是，包括通过管道顺序连接的一级进气阀、一级入口调节阀、一级螺杆膨胀机、级间换热器，二级进气阀、二级入口调节阀、二级螺杆膨胀机；高温高压蒸汽通过管道进入一级进气阀、一级调节阀进入一级螺杆膨胀机，驱动一负载或驱动一发电机发电；从一级螺杆膨胀机输出的中温中压蒸汽再进入级间热交换器，通过该级间热交换器加热后输出到二级进气阀、二级调节阀进入二级螺杆膨胀机，驱动另一负载或驱动另一发电机发电。具有对余热回收利用更充分、热量利用效率更高的优点。
文档编号F01C13/00GK102619567SQ20121012087
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者徐明照, 杨毅, 肖芳, 钟子健 申请人:上海齐耀膨胀机有限公司