专利名称：利用化工尾气的涡轮膨胀机发电方法
技术领域：
本发明涉及一种废气涡轮机发电技术，特别是一种利用化工尾气的涡轮膨胀机发电方法。
背景技术：
现有技术中，关于废气涡轮机发电技术还处于探索阶段，特别是针对化工尾气的涡轮膨胀发电技术，存在的问题是:成熟技术不多，尾气利用和回收困难。
发明内容
本发明的目的是要提供一种利用化工尾气的涡轮膨胀发机电方法，它能够可靠地实现化工尾气发电，有效地实施化工尾气的回收、利用和净化。本发明技术方案所涉及的步骤是:化工尾气输入调节，涡轮膨胀机运转，交流发电机运行，逆变器变换与自检调节，逆变器自动并网送电。在涡轮膨胀机运转阶段，由化工尾气驱动涡轮膨胀机运转，同时实施的涡轮膨胀机保护包括:涡轮转速监测，轴承温度监测，润滑油压监测。在交流发电机运行阶段，同时实施的交流发电机保护包括:电机温度监测，轴承温度监测，电压监测，电流监测。在逆变器变换与自检调节阶段，同时实施的逆变器保护包括:电压监测，电流监测，相序监测。本发明的有益效果是:由于采用涡轮膨胀机带动同轴交流发电机运行，因而可以利用尾气膨胀时温度、压力变化传递能量，开发了化工尾气利用的新途径。同时由于在化工尾气驱动涡轮膨胀机运转阶段实施了转速、轴温、油压监测，因而有利于实现涡轮膨胀机保护。另外由于在涡轮膨胀机带动同轴交流发电机运行过程中实施了发电机温升、轴承温度、电压、电流监测，在交流发电机输出电能至逆变器和逆变器输出自检调节阶段实施了电压、电流、相序监测，因而可以实现交流发电机保护和逆变器保护。本发明还具有工艺过程简单、运行控制方便、尾气利用充分和环境效益明显的优点。
下面结合附图提供的实施例对本发明进一步说明。图1是本发明的工艺流程框图。图中，1、化工尾气输入，2、涡轮膨胀机，3、交流发电机，4、逆变器变换与自检调节，
5、逆变器自动并网送电，6、调节傍路保护，7、润滑油泵，8、涡轮膨胀机保护，9、尾气回收排放，10、交流发电机保护，11、逆变器保护，12、并网市电，13、化工尾气。
具体实施例方式第一,化工尾气输入(I)。温度< 25°C的化工尾气(13)进入化工尾气输入(I)调节系统，进行尾气输入调节，其输入气压控制在0.2MPa以上，部分尾气进入调节傍路保护(6)进行尾气傍路循环。
第二，涡轮膨胀机(2)运转与涡轮膨胀机保护(8)。利用化工尾气(13)膨胀时温度、压力的变化传递能量，使涡轮膨胀机运转，同时对涡轮膨胀机涡轮转速、轴承温度、润滑油压力实施监测保护。膨胀后排出的化工尾气(13)进行深冷回收处理，经过净化处理的化工尾气(13)符合排放标准，可以直接排入大气中。工艺过程中涡轮出口温度要控制在0°C 5°C范围内，涡轮进气流量应控制在90 110%范围内，涡轮工作转速应〈10000 rpm,轴承温度<80°C。涡轮膨胀机涡轮转速监测与保护，当涡轮工作转速> IOOOOrpm时，发出超速报警。当涡轮工作转速彡IlOOOrpm时，实现超速停车。涡轮膨胀机轴承温度监测与保护，当轴承温度> 80°C时，发出轴承温升报警，当轴承温度彡85°C时，实现轴温超限停车。轴承供油压力约0.12 MPa。涡轮膨胀机润滑油压监测与保护，润滑保护由润滑油泵(7)提供润滑油来实现，当供油压力低于规定值时，首先报警，若供油压仍然继续下降，达到停机油压下限值时系统自动停机。润滑油泵(7)的供油参数是:供油油箱压力为标准大气压；油箱温度为25 500C ;润滑油过滤精度为10 μ m ;供轴承的油压正常值为0.12 MPa ;供轴承的油压下限报警值为彡0.08 MPa ;供轴承的油压下限停车值为彡0.06MPa。涡轮膨胀机的故障停车由涡轮膨胀机保护(8)、交流发电机保护(10)、逆变器变换与自检调节⑷执行。第三，交流发电机(3)运行与交流发电机保护(10)。随着涡轮膨胀机(2)运转的进行，带动同轴交流发电机⑶运行。同时实施的监测与保护包括:交流发电机温度、轴承温度、电压、电流。
交流发电机温度监测与保护，交流发电机温度> 160°C时，发出报警。交流发电机温度彡180°C时，执行停车。交流发电机轴承温度监测与保护，交流发电机轴承温度> 80°C时，发出报警。交流发电机轴承温度> 85°C时，执行停车。交流发电机电压监测与保护，当交流发电机的输出电压超过额定输出电压的15%时，交流发电机保护(10)动作，输出保护信号。交流发电机电流监测与保护，当交流发电机的输出电流超过额定输出电流的15%时，交流发电机保护(10)动作，输出保护信号。第四，逆变器变换与自检调节⑷和逆变器保护(11)。交流发电机(3)输出的三相交流电经整流后送入逆变器直流输入端，逆变器进行直流电压、电流、功率检测，实现逆变器电流变换。并网逆变器自动检测，对电网电压、电流、相序、输入直流电压、输入功率等项进行监测，实现逆变器自检调节，逆变保护由逆变器保护(11)系统执行。第五，逆变器自动并网送电(5)。交流发电机(3)运行过程中，输出的交流电经整流后输入并网逆变器，当直流输入电压及电网满足输入输出条件后，逆变器自动运行，向并网市电(12)送电。并网逆变器的工作条件:直流电压输入范围是450V 880VDC ;额定电网频率波动范围是49.5Hz 50.5Hz ;额定电网电压波动范围是310VAC 450VAC ;工作温度是_20°C +40。。。
逆变器自动并网送电(5)阶段，在0.2秒的时间内可以提供以下保护，并与输入输出电网断开:极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过热保护、过载保护、接地故障保护。
权利要求
1.一种利用化工尾气的涡轮膨胀机发电方法，其特征在于采用以下步骤:化工尾气输入⑴调节，涡轮膨胀机⑵运转，交流发电机⑶运行，逆变器变换与自检调节(4)，逆变器自动并网送电(5)。
2.根据权利要求1所述的利用化工尾气的涡轮膨胀机发电方法，其特征是:在涡轮膨胀机(2)运转阶段，由化工尾气驱动涡轮膨胀机运转，同时实施的涡轮膨胀机保护(8)包括:涡轮转速监测，轴承温度监测，润滑油压监测。
3.根据权利要求1所述的利用化工尾气的涡轮膨胀机发电方法，其特征是:在交流发电机(3)运行阶段，同时实施的交流发电机保护(10)包括:电机温度监测，轴承温度监测，电压监测，电流监测。
4.根据权利要求1所述的利用化工尾气的涡轮膨胀机发电方法，其特征是:在逆变器变换与自检调节(4)阶段，同时实施的逆变器保护(11)包括:电压监测，电流监测，相序监测。
全文摘要
本发明是一种利用化工尾气的涡轮膨胀机发电方法。它采用以下五项步骤化工尾气输入调节，涡轮膨胀机运转，交流发电机运行，逆变器变换与自检调节，逆变器自动并网送电。本发明利用化工尾气膨胀时温度、压力的变化传递能量，驱动涡轮膨胀机运转，实施涡轮转速、轴承温度、润滑油压的监测与保护。涡轮膨胀机带动同轴的交流发电机运行，实施电机温度、轴承温度、电压、电流的监测与保护。交流发电机输出电流至逆变器，完成逆变器变换与自检调节，实施电压、电流、相序的监测与保护，并且自动并网送电。本发明广泛适用于废气利用特别是化工尾气发电领域，并且具有工艺过程简单、运行控制方便、尾气利用充分和环境效益明显的优点。
文档编号F01K27/00GK103161533SQ201210291858
公开日2013年6月19日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者王长军, 石艳, 马翼飞, 卢平安, 贺梁, 曹中宇, 金竹, 张绍睿 申请人:襄阳航力机电技术发展有限公司