一种尿素汽提塔出液能量梯次利用设备及尿素气提液涡轮泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明设计化工流体输送设备领域，涉及尿素汽提塔出液能量梯次利用设备及尿素气提液涡轮栗。
【背景技术】
[0002]国内绝大部分尿素生产工艺采用0)2汽提工艺，该工艺中汽提塔提出液的出液压力高达14.6MPa，而一般精馏塔承压小于0.4MPa，这就要求对提出液进行减压，当减压至
0.3MPa左右后方可进入精馏塔后进行蒸发循环；现有技术中，减压过程一般是通过高压调节阀及节流管进行减压；压差势能未能得到利用，白白浪费掉了。对一般小规模如300kt/a尿素装置而言，因年产量较低，能量回收(液力透平)在经济上不具可行性；但是对大规模如55万吨尿素装置而言，汽提塔提出液流量高达80m3/h，此时就有较大的回收利用价值。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种尿素汽提塔出液能量梯次利用设备及尿素气提液涡轮栗，能将尿素生产过程中的提出液的液压力进行减压，同时能将其所产生的压差势能利用起来的设备。
[0004]为了解决上述问题，本发明的技术方案为:一种尿素汽提塔出液能量梯次利用设备包括气提塔、精馏塔、联接管道、调节阀门、栗、联轴器、电机；
所述气提塔与所述精馏塔通过联接管道连接，在联接管道上设置栗，栗通过联轴器与电机机械连接；
在所述气提塔与所述栗之间的联接管道上设置调节阀门。
[0005]优选的，栗为二台或多台并联的涡轮栗，每台所述的涡轮栗分别与气提塔连通，相邻的涡轮栗之间通过气液分离器连通。
[0006]—种运用于尿素汽提塔出液能量梯次利用设备的尿素气提液涡轮栗包括栗体，栗体内设二个腔室，二个腔室之间设有平衡腔，二个腔室内分别设有一级轮叶和二级轮叶，主轴依次穿过二个腔室，且分别与一级轮叶和二级轮叶连接，在一级轮叶和二级轮叶之间平衡腔里设有平衡盘，平衡盘安装在主轴上；
所述二个腔室通过连接管连接，连接管上设有气液分离器；
进气口与设有一级涡轮的腔室连通，出气口与设有二级涡轮的腔室连通；
所述的主轴包括内轴、及套在内轴上的外管，内轴与外管之间通过弹性部件连接，一级轮叶、二级轮叶、平衡盘设在外管上，轴承座支撑内轴，内轴一端与联轴器连接、另一端与止推轴承连接。
[0007]进一步讲，栗体外还设有平衡气出口，所述平衡腔通过通道与平衡气出口相连通。
[0008]进一步讲，在外管两端与栗体相接处安装有干气密封装置。
[0009]进一步讲，栗体为轴向剖分栗。
[0010]进一步讲，在所述平衡盘靠近一级轮叶的端面上设有第一节流环，在平衡盘靠近二级轮叶的端面上设有第二节流环，且第二节流环的直径大于第一节流环的直径；
在平衡空腔的两侧的栗体上分别设有与第一节流环和第二节流环相对应的第一凸起和第二凸起；
在平衡盘两侧的栗体内分别设有第一提出液体输送通道和第二提出液体输送通道，且一级空腔通过第一提出液体输送通道与平衡空腔相连通，二级空腔通过第二提出液体输送通道与平衡空腔相连通。
[0011]进一步讲，第一提出液体输送通道和第二提出液体输送通道为栗体与主轴外管构成的径向间隙，且在该径向间隙中设置有迷宫式非接触式密封结构。
[0012]进一步讲，提液涡轮栗还包括保温装置，所述保温装置包括设在栗体内的第一蒸汽通道和第二蒸汽通道，且第一蒸汽通道和第二蒸汽通道分别位于透平装置的两侧；在第一蒸汽通道上安装有第一蒸汽进口和第一蒸汽出口，在第二蒸汽通道上安装有第二蒸汽进口和第二蒸汽出口。
[0013]采用本发明的技术效果为:利用液力透平原理，尿素气的高压势依次经过二个腔室内的轮叶后，轮叶将尿素气的高压势能转换成机械能推动主轴旋转，以达到减压和利用尿素提液压差势能的技术效果，达到能力回收利用的目的。在每个腔室内的轮叶在能量消耗过程中，会将尿素提液进行一次降温，进而会产生过多的液体，其中管道中设置的分离器将会对其气体和液体进行一次初步的分离，使其符合进入下一级腔室的技术要求，并且在从栗体出口流出的气提液不会掺杂过多的液体成分。
[0014]平衡盘的作用的在于防止轴左右串动，当一级空腔内的高压尿素提出液通过第一提出液体输送通道的减压后，再将压力传送至平衡腔内，在平衡盘的作用下，推动主轴向一侧移动，当移动后，第一节流环与第一凸起分开、第二节流环与第二凸起贴合，同时平衡腔上的第一节流环与第一凸起围成的空腔与平衡出口连通，第一节流环与第一凸起围成的空腔此时迅速减压；同时，二级空腔内的经过减压后的尿素提出液通过第二提出液体输送通道减压后将压力传送至平衡腔内，由于此时第二节流环与第二凸起贴合，同时在第二节流环围成的空腔内会产生一定的压力，进而迫使主轴向第一轮叶方向移动，第二节流环与第二凸起分开，此时第二节流环围成的空腔与平衡出口连通，该空腔迅速减压，迫使主轴向第二轮叶方向移动；进而使得主轴在平衡盘的作用下，主轴始终处于设计范围内的左右抖动的状态，并且主轴上的节流环与凸起之间是点摩擦，进而起到防止主轴左右串动的技术效果；同时第二节流环的直径大于第一节流环的直径，是因为第一空腔的内的气提压力大于第二空腔内的气提，使其平衡盘两侧受到的尿素提出液推动压力始终处于平衡状态。平衡盘微小移动时，驱动的是外管移动，而对内轴没有影响，消除了主轴轴向力而导致设备运行不稳定的情况。
[0015]保温通道的作用在于起到保证尿素提出液的产生的势能能够有效的输出，例如:高温高压气提液体进入到温度较低的栗体内，那么栗体会吸收尿素气提液的部分热能，因此尿素提出液中的气体部分会在腔室内形成凝结成液体，其液体会阻碍一级轮叶做功，进而影响整个栗的工作效率，通过设置保温通道，使不同腔室内的温度接近。
【附图说明】
[0016]下面结合附图对本发明做进一步的说明:
图1为尿素汽提塔出液能量梯次利用设备示意图。
[0017]图2为尿素气提液涡轮栗的主视图。
[0018]图3为尿素气提液涡轮栗的栗体剖视图。
[0019]图4为主轴示意图。
[0020]图5为主轴剖视图。
[0021]图6为尿素气提液涡轮栗的平衡盘剖视图。
[0022]如图中，栗体1、一级轮叶2、二级轮叶3、主轴4、平衡盘5、提液进口 6、提液出口7、第一蒸汽通道8、第二蒸汽通道9、干气密封装置10、联轴器11、第一轴承座12、止推轴承13、管道14、气液分离器15、滑动轴16、内轴17、外管18、电机20、一级腔室21、二级腔室31、平衡气出口 51、平衡腔室52、第二节流环53、第一节流环54、第一凸起55、第二凸起56、第二提出液体输送通道57、第一提出液体输送通道58、平衡气管道59、第一蒸汽进口 81、第一蒸汽出口 82、第二蒸汽进口 91、第二蒸汽出口 92、第二轴承座121、气提塔201、精馏塔202、联接管道203、调节阀门204、栗205、联轴器206、电机207、水栗208。
【具体实施方式】
[0023]如图1所示，一种尿素汽提塔出液能量梯次利用工艺包括气提塔201、精馏塔202、联接管道203、调节阀门204、栗205、联轴器206、电机207 ；
气提塔201与精馏塔202通过联接管道203连接，在联接管道203上设置栗205，栗通过联轴器206与电机207机械连接，并通过电机207对外做工，优选的，电机207分别带动水栗208 (包括低压水栗、高压水栗)，水栗208带液体从低处抽入气提塔201 ;
栗205为二台并联的涡轮栗，每台涡轮栗分别与气提塔201连通，相邻的涡轮栗之间通过气液分离器15连通
气提塔201与栗205之间的联接管道203上设置调节阀门204(高压调节阀)，高压调节阀通调节进入栗205的压力，例如将，气提塔201压力14.6Mpa经过高压调节阀降至3.5Mpa后进入栗205，在由栗205降压至0.3Mpa左右进入精馏塔202。
[0024]工作时，高压调节阀(LPV2203)，通过涡轮栗(栗205)的振动联锁及汽提塔(201)液位进行调节阀开度，在DCS上进行程序控制，正常情况下，LPV2202调节阀处于关闭状态，LPV2203调节阀开启，通过涡轮栗做功减压后送精馏塔202，在涡轮栗出现故障后，通过转速及振动联锁反馈信号至LPV2203关闭，同时LPV2202调节阀开启，从而保证生产的稳定运行。
[0025]如图3所示，尿素气提液涡轮栗包括栗体I和安装在栗体I内的主轴4，如图4、5所示，主轴4包括内轴17、及套在内轴17上的外管18，内轴17与外管18之间通过弹性部件连接；一级轮叶2、二级轮叶3、平衡盘5设在外管18上，如图2中，内轴17 —端与联轴器11连接、另一端与止推轴承13连接，外管18在栗体I的两端安装有轴密封装置10，在栗体I内设置二个腔室，分为别一级腔室21和二级腔室31，轮叶包括一级轮叶2、二级轮叶3，一级轮叶2位于一级腔室21内，二级轮叶3位于二级腔室31，主轴4依次穿过一级腔室21和二级腔室31，一级轮叶2、二级轮叶3连接在主轴4上，提液进口 6设在第一腔室21上，提液出口 7设在第二腔室31上； 干气密封装置10选用二氧化碳干气密封装置。
[0026]在栗体I内设置有保温通道，优选的，保温通道包括设在栗体I内的第一蒸汽通道8和第二蒸汽通道9，且第一蒸汽通道8和第二蒸汽通道9分别位于透平装置的两侧；在第一蒸汽通道8上安装有第一蒸汽进口 81、第一蒸汽出口 82，在第二蒸汽通道9上安装有第二蒸汽进口 91、第二蒸汽出口 92。进一步优选的，第一蒸汽通道8的截面的面积大