一种双氧水氧化尾气膨胀制冷高压异步发电系统
技术领域
本实用新型涉及双氧水氧化尾气发电技术领域，特别涉及一种双氧水氧化尾气膨胀制冷高压异步发电系统。
背景技术
随着双氧水需求的大量增加，以及技术的进一步提高，双氧水生产装置的单套产能越来越大，双氧水氧化尾气排放量也越来越大。在双氧水生产过程中，氧化尾气中含有一定量的重芳烃，重芳烃是主工艺流程中的一种原料，直接随双氧水氧化尾气排放，既浪费也会污染大气，造成环保压力。同时双氧水氧化尾气也有一定的压头，直接排放也会浪费大量的能量，而且不经过减压也会产生一定的驰放噪音。双氧水氧化尾气处理段是主工艺流程的辅助后处理段，处于防爆要求高的场所，尾气发电系统要求结构设计可靠简单、运行安全稳定，能快速投入使用，操作维护要求简便，要求尽可能多的提供冷量回收尾气中的重芳烃，同时尽可能多的发电。双氧水生产装置设计的低压电网容量一般有限，双氧水生产装置的单套氧化尾气所能发出的电功率越来越大，采用低压异步发电方式并网时启动电流较大，即使采取限制电流措施，也可能干扰电网，同时会增加并网设备的复杂程度，受低压电网负荷影响大。采用同步发电方式结构复杂，需要专门配置励磁调节器、同期并网装置，投资较大，操作较为复杂。而且这两种方式发电电流较大，线路损失较大，经济性也不佳。
发明内容
本实用新型的发明目的是为了克服现有技术的上述不足，而提供一种双氧水氧化尾气膨胀制冷高压异步发电系统，在不消耗其他能量的情况下回收大量的重芳烃，同时还能发出大量的电能，减少厂用电负荷，节能降耗。
本实用新型的技术方案在于：
一种双氧水氧化尾气膨胀制冷高压异步发电系统，包括安装在双氧水氧化尾气排放管一端的发电单元，发电单元包括涡轮机，涡轮机入口处设有连锁阀门单元，涡轮机的动力输出端与齿轮减速传动箱的输入端连接，齿轮减速传动箱输出端与膜片连轴器的输入端连接，膜片连轴器的输出端与高压隔爆型三相异步电动机的输入端连接；所述涡轮机与高压隔爆型三相异步电动机通过齿轮减速传动箱组成传动系统；所述高压隔爆型三相异步电动机输出端与配电单元输入端连接，配电单元输出端与厂用高压内网连接；
所述连锁阀门单元包括阀门一、阀门二，连锁阀门单元入口端连接有一个用于分离回收重芳烃的换热分离单元，换热分离单元入口端分别与双氧水氧化尾气、涡轮机尾气输出端连接；
所述齿轮减速传动箱上还设有防爆测速传感单元、润滑油循环系统、防爆轴承温度传感单元、防爆测振传感单元；
所述高压隔爆型三相异步电动机上还设有防爆空间加热器、防爆定子温度传感单元、防爆轴承温度传感单元。
所述配电单元包括与高压隔爆型三相异步电动机输出端连通的电量传感单元、综保装置、高压断路器，电量传感单元与综保装置连接。
所述润滑油循环系统包括润滑油箱，润滑油箱通过安装在润滑油箱出油口上的出油管与齿轮减速传动箱进油口连接，齿轮减速传动箱出油口通过回油管与润滑油箱进油口连接；
所述出油管上依次安装有抽油装置、冷却器、双通道过滤器、防爆压差变送器、防爆压力开关、防爆压力变送器；所述抽油装置与冷却器之间的出油管还连接单向阀三、一支路管三，支路管三末端连接有蓄能器；
所述润滑油箱内还设置有防爆液位计、润滑油加热器、润滑油温度传感器；
所述抽油装置包括并联在两个支路管上的主油泵、备用油泵，所述主油泵安装在之路管一上，支路管一上的主油泵前后两端还分别连接有入口阀一、单向阀一，支路管二上的备用油泵前后两端还分别连接有入口阀二、单向阀二。
所述换热分离单元包括一级分离装置，所述一级分离装置包括分离器一，分离器一进口端通过管道连接到换热器一通路一出口端，换热器一通路一进口端通有双氧水氧化尾气，分离器一出口端通过管道连接到换热器二通道一进口端；所述换热器一通路二内通有循环冷却水；
二级分离装置，所述二级分离装置包括分离器二，分离器二进、出口端分别通过管道连接到换热器二通道一出口端、阀门一和阀门二相连通的管道上，阀门二另一端通过管道与外界空气连通，阀门一另一端与涡轮机进气口连通；所述换热器二通道一进、出口端的管道上还并联有一个换热器二旁路，换热器二旁路上设置有换热器二旁路控制阀；
三级分离装置，三级分离装置包括分离器三，分离器三进、出口端分别通过管道连接到涡轮机排气口端、换热器二通道二进口端，换热器二通道二出口端通过管道与外界空气连通。
所述换热器二通路一进口端管道上还连接有一个手阀，换热器一通路二循环冷却水进口端设置有循环水控制阀。
所述分离器一、分离器二、分离器三内均安装有一个除沫器，各除沫器分别将分离器一、分离器二、分离器三内部空间分为上下两部分，上部分顶端均设置有一个排气口，下部分底部均设置有一个排液口，各排液口经过一排液管道与重芳烃储罐连接，各排液管道上均设置有一排液控制阀；分离器一、分离器二、分离器三上均设置有一个液位计；分离器一入口端管道上还设置有一个防爆温度传感器一，分离器三入口端管道上还设置有一个防爆温度传感器二。
还包括一个可以接收防爆测速传感单元的信号从而控制防爆空间加热器，可以接收润滑油循环系统的防爆液位计、润滑油温度传感器、防爆压差变送器、防爆压力开关、防爆压力变送器的信号从而分别对应控制润滑油循环系统的主油泵、备用油泵、润滑油加热器，可以接收防爆轴承温度传感单元、防爆测振传感单元、防爆定子温度传感单元、防爆轴承温度传感单元信号从而控制配电单元的高压断路器、连锁阀门单元，可以接收换热分离单元的防爆温度传感器一信号从而控制循环水控制阀开度，可以接收防爆温度传感器二的信号从而控制换热器二旁路控制阀开度的控制单元。
所述连锁阀门单元的阀门一为可调式气动快关阀、阀门二为可调式气动快开阀。
所述防爆测速传感单元由３个用于齿轮减速传动箱传动箱高速轴端转速的测速电涡流传感器组成；
所述防爆测振传感单元为设置在齿轮减速传动箱传动轴上的轴振动电涡流传感器；
所述防爆轴承温度传感单元由四个分别设置在齿轮减速传动箱高速轴伸端、高速非轴伸端、低速轴伸端、低速非轴伸端的温度传感器组成；
防爆定子温度传感单元由三个分别设置在高压隔爆型三相异步电动机的Ｕ相定子、Ｖ相定子、Ｗ相定子处的温度传感器组成；
防爆轴承温度传感单元由两个分别设置在高压隔爆型三相异步电动机轴伸端、非轴伸端的温度传感器组成。
本实用新型有益效果是：与现有技术相比本实用新型，双氧水氧化尾气通过涡轮机膨胀减压制冷这种节能的方式对双氧水氧化尾气进行制冷，回收其中的重芳烃；利用双氧水氧化尾气在涡轮机中膨胀做功从而带动高压隔爆型三相异步电动机旋转做发电状态运行发电，不消耗其他能量，还能发出大量的电能，减少厂用电负荷；集成化程度高，布局紧凑，能够快速安装。
附图说明
图１是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的润滑循环系统的结构示意图；
图3是本实用新型的电路控制原理图；
图4是换热分离单元的原理图；
图中：1、发电单元；2、涡轮机；3、齿轮减速传动箱；4、膜片连轴器；5、高压隔爆型三相异步电动机；6、防爆空间加热器；7、连锁阀门单元；8、阀门一；9、阀门二；10、防爆测速传感单元；11、换热分离单元；12、润滑油循环系统；13、防爆轴承温度传感单元；14、防爆测振传感单元；15、控制单元；16、防爆定子温度传感单元；17、防爆轴承温度传感单元；19、配电单元；18、厂用高压内网；20、高压断路器；21、综保装置；22、电量传感单元；23、润滑油箱；24、主油泵；25、备用油泵；26、防爆液位计；27、润滑油加热器；28、润滑油温度传感器；29、入口阀一；30、入口阀二；31、单向阀一；32、单向阀二；33、单向阀三；34、压力表；35、冷却器；36、蓄能器；37、双通道过滤器；38、防爆压差变送器；39、出油管；40、回油管；41、防爆压力开关；42、防爆压力变送器；43、吸油过滤器；44、回油控制阀；48、换热器一；49、循环水控制阀；50、防爆温度传感器一；51、换热器二；52、手阀；53、二旁路控制阀；54、分离器一；55、排液控制阀一；56、液位计一；57、排液控制阀二；58、分离器二；59、液位计二；60、排液控制阀三；61、分离器三；62、液位计三；63、重芳烃储罐；64、防爆温度传感器二。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，此附图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构。
图1中，本实用新型发电单元１包括涡轮机2，涡轮机2的输出端与齿轮减速传动箱3，齿轮减速传动箱3另一端与膜片连轴器4连接，膜片连轴器4的输出端与高压隔爆型三相异步电动机５连接，涡轮机2与高压隔爆型三相异步电动机５通过齿轮减速传动箱3组成传动系统；高压隔爆型三相异步电动机5输出端与配电单元19输入端连接，配电单元19输出端与厂用高压内网18连接；
连锁阀门单元7包括阀门一8、阀门二9，连锁阀门单元7入口端连接有一个用于分离回收重芳烃的换热分离单元11，换热分离单元11入口端分别与双氧水氧化尾气、涡轮机2尾气输出端连接；
齿轮减速传动箱3上还设有防爆测速传感单元10、润滑油循环系统12、防爆轴承温度传感单元13、防爆测振传感单元14；防爆测速传感单元10、润滑油循环系统12通过电缆与控制单元15连接，防爆测速传感单元10由３个用于齿轮减速传动箱3传动箱高速轴端转速的测速电涡流传感器组成；
防爆轴承温度传感单元13、防爆测振传感单元14通过电缆与控制单元15连接，防爆轴承温度传感单元13由四个分别设置在齿轮减速传动箱3高速轴伸端、高速非轴伸端、低速轴伸端、低速非轴伸端的双支型PT100温度传感器组成，防爆测振传感单元14为设置在齿轮减速传动箱3传动轴上的轴振动电涡流传感器；
高压隔爆型三相异步电动机5上还设有防爆空间加热器6、防爆定子温度传感单元16、防爆轴承温度传感单元17；防爆空间加热器6通过电缆与现场防爆控制器11连接，防爆定子温度传感单元16、防爆轴承温度传感单元17通过电缆与控制单元15连接，防爆定子温度传感单元16由三个分别设置在高压隔爆型三相异步电动机5的Ｕ相定子、Ｖ相定子、Ｗ相定子处的双支型PT100温度传感器组成，防爆轴承温度传感单元17由两个分别设置在高压隔爆型三相异步电动机5轴伸端、非轴伸端的双支型PT100温度传感器组成；
配电单元19包括与高压隔爆型三相异步电动机5输出端连通的电量传感单元22、综保装置21、高压断路器20，电量传感单元22同名端按发电端指向高压母线方向与综保装置21连接，高压隔爆型三相异步电动机5在电动状态时电流方向是高压母线指向高压隔爆型三相异步电动机5的，高压隔爆型三相异步电动机5发电状态时电流方向是高压隔爆型三相异步电动机5指向高压母线指向的，规定了同名端按发电端指向高压母线方向，发电状态时电量传感单元采集的电量是正值，综保装置21具有过电压、过电流、过负荷、低电压、逆功率跳闸功能，并且大小和时间可以调整。
图2中，润滑油循环系统12包括润滑油箱23，润滑油箱23通过安装在润滑油箱23出油口上的出油管39与齿轮减速传动箱3进油口连接，齿轮减速传动箱3出油口通过回油管40与润滑油箱23进油口连接；在润滑油箱23出油口处还设置有一个吸油过滤器43，润滑油箱23上端设置有一个排烟口；
出油管39上依次安装有抽油装置、冷却器35、双通道过滤器37、防爆压差变送器38、防爆压力开关41、防爆压力变送器42，防爆压差变送器38的一取压测在双通道过滤器37进口，防爆压差变送器38的另一压测在双通道过滤器37出口，当油路中有渣质过多堵塞双通道过滤器37，防爆压差变送器38测量到的压差传送到控制单元15报警，可以人为将双通道过滤器37从双通路中的一切换到双通路另一路；抽油装置与冷却器35之间的出油管39还连接单向阀三33、压力表34、一支路管三、溢流管，支路管三末端连接有蓄能器36，溢流管末端连接到润滑油箱23上，溢流管还设置有一个回油控制阀44；
润滑油箱23内还设置有防爆液位计26、润滑油加热器27、润滑油温度传感器28；
抽油装置包括并联在两个支路管上的主油泵24、备用油泵25，主油泵24安装在之路管一上，支路管一上的主油泵24前后两端还分别连接有入口阀一29、单向阀一31，支路管二上的备用油泵25前后两端还分别连接有入口阀二30、单向阀二32。
图3中，换热分离单元11包括一级分离装置，所述一级分离装置包括分离器一54，分离器一54进口端通过管道连接到换热器一48通路一出口端，换热器一48通路一进口端通有双氧水氧化尾气，分离器一54出口端通过管道连接到换热器二51通道一进口端；换热器一48通路二内通有循环冷却水；二级分离装置，所述二级分离装置包括分离器二58，分离器二58进、出口端分别通过管道连接到换热器二51通道一出口端、阀门一8和阀门二9相连通的管道上，阀门二9另一端通过管道与外界空气连通，阀门一8另一端与涡轮机2进气口连通；所述换热器二51通道一进、出口端的管道上还并联有一个换热器二旁路，换热器二旁路上设置有换热器二旁路控制阀53，当防爆温度传感器二64检测到涡轮机2排气口端温度过低时，可以打开换热器二旁路控制阀53增大通过换热器二旁路控制阀53的气量，而减少通过换热器二51通道一的气量，进而使进入涡轮机2的进气温度提高，使涡轮机2排气口端温度不低于0摄氏度，双氧水氧化尾气中含有少量水蒸汽，通过设置换热器二旁路可以有效的防止涡轮机2排气口端温度低于0摄氏度结冰，此设计结构简单，容易实施，不用增设任何升温装置，而且不减少进入涡轮机2的总气量，不减少发电量，降低生产成本，且效果明显；三级分离装置，三级分离装置包括分离器三61，分离器三61进、出口端分别通过管道连接到涡轮机2排气口端、换热器二51通道二进口端，换热器二51通道出口端通过管道与外界空气连通，将分别通过三级分离装置后的尾气直接供给给换热器二51当做冷源对进入分离器二58尾气进行降温处理，由于经过三级分离装置后的尾气前后分别经过换热器一48、换热器二51、涡轮机2三次制冷，多次制冷使分离回收效果更加好，并且直接采用低温尾气进行利用，不用对换热器二51提供额外的冷源，达到节能的目的；
换热器二51通路一进口端管道上还连接有一个手阀52，换热器一48通路二循环冷却水进口端设置有循环水控制阀49；
分离器一54、分离器二58、分离器三61内均安装有一个除沫器，各除沫器分别将分离器一54、分离器二58、分离器三61内部空间分为上下两部分，分离器一54、分离器二58、分离器三61上部分顶端均设置有一个排气口，分离器一54、分离器二58、分离器三61下部分底部均设置有一个排液口，各排液口经过一排液管道与重芳烃储罐63连接，各排液管道上均对应设置有排液控制阀一55、排液控制阀二57、排液控制阀三60；分离器一54、分离器二58、分离器三61上均对应设置有液位计一56、液位计二59、液位计三62；分离器一54入口端管道上还设置有一个防爆温度传感器一50，分离器三61入口端管道上还设置有一个防爆温度传感器二64。
图4中，控制单元15输入端并联有防爆测速传感单元10、防爆液位计26、润滑油温度传感器28、防爆压差变送器38、防爆压力开关41、防爆压力变送器42、防爆轴承温度传感单元13、防爆测振传感单元14、防爆定子温度传感单元16、防爆轴承温度传感单元17、防爆温度传感器一50、防爆温度传感器二64、液位计一56、液位计二59、液位计三62，控制单元15输出端并联有防爆空间加热器6、主油泵24、备用油泵25、润滑油加热器27、阀门一8、阀门二9、高压断路器20、回油控制阀44、循环水控制阀49、换热器二旁路控制阀53、排液控制阀一55、排液控制阀二57、排液控制阀三63；
控制单元15通过接收防爆测速传感单元10检测到的齿轮减速传动箱3传动箱高速轴端转速，进而控制防爆空间加热器6通断，高压隔爆型三相异步电动机５内有定子绕组，如果齿轮减速传动箱3不工作了，高压隔爆型三相异步电动机５也就会停转，空气内的水份会冷凝，会使定子绕组潮湿，会降低定子绕组的绝缘性，设置防爆空间加热器6可以对其进行加热，烘烤干燥定子绕组；控制单元15通过接收防爆液位计26检测到的润滑油箱23的液位、润滑油温度传感器28的润滑油箱23的油温，进而控制润滑油加热器27的通断，可以有效控制进入齿轮减速传动箱3内的润滑油油温；控制单元15通过接收防爆压力开关41检测到的压力，进而控制备用油泵25通断，可以防止油压过低造成齿轮减速传动箱3损伤；控制单元15通过接收防爆温度传感器一50检测到的温度，进而控制循环水控制阀49的开度，进而控制换热器一48出口尾气的温度；控制单元15通过接收防爆温度传感器二64检测到的温度，进而控制换热器二旁路控制阀53的开度，可以达到控制进入分离器二58尾气的温度。
使用过程：
尾气膨胀高压异步发电单元1旋转方向确认：首先将高压隔爆型三相异步电动机5与齿轮减速传动箱3断开，高压隔爆型三相异步电动机5通过高压电缆与配电单元19、配电单元19与厂用高压内网18连通，配电单元19点动控制高压隔爆型三相异步电动机5，判断高压隔爆型三相异步电动机5旋转方向与齿轮减速传动箱3通过膜片连轴器4连接的轴的旋转方向，若一致，可以连轴，若不一致，必须对接在高压隔爆型三相异步电动机5上的高压电缆调相序，此高压电缆连接高压隔爆型三相异步电动机5与配电单元19，有三相，调相序就是将高压电缆一端中两相对调，对调后旋转方向才能一致。
滑油循环系统的正常运行，温度控制：在防爆液位计26检测到润滑油箱23内油液处于高液位，且润滑油温度传感器28检测到润滑油箱23内油温小于25℃时，润滑油加热器27自动启动加热，当润滑油温度传感器28检测到润滑油箱23内油温大于30℃时，滑油加热器自动停止，保证起机时滑油温度不会太低；滑油循环系统压力建立：首先启动主油泵24启动,通过回油阀44将油压调节正常后，通过将控制单元15将备用油泵25投自动，控制单元15将跟综防爆压力开关41，当油压低于防爆压力开关41设定值备用油泵25自动启动，防止油压过低，防爆压力开关41上带有触点，会接通，发信号给控制单元15。
防爆空间加热器6的控制，当通过防爆测速传感单元10检测到齿轮减速传动箱3传动箱高速轴端转速低于300转／分，可以认为高压隔爆型三相异步电动机5处于停止状态，为保证高压隔爆型三相异步电动机5绝缘良好，控制单元15将控制空间加热器6启动，当通过防爆测速传感单元10检测到齿轮减速传动箱3传动箱高速轴端转速高于500转／分，防爆空间加热器6停止加热；
控制单元15判定防爆测速传感单元10、防爆轴承温度传感单元13、防爆测振传感单元14、防爆定子温度传感单元16、防爆轴承温度传感单元17均未超过连锁设定值，配电单元19无跳闸信号，滑油循环系统的正常运行，滑油压力不低于连锁设定值时，通过控制单元15对发电系统正常复位，阀门一8、阀门二9电磁阀得电，开度初始化，通过控制单元15缓慢开大阀门一8，缓慢关小阀门二9带压双氧水氧化尾气输入至涡轮机2，驱动涡轮机2运转，同时控制单元15对齿轮减速传动箱3的转速、振动、轴承温度、润滑油压力实施监测保护，超过设定条件发跳机信号给高压断路器20。
继续通过控制系统15缓慢开大阀门一8，缓慢关小阀门二9带压双氧水氧化尾气更多的输入至涡轮机2，涡轮机2转速进一步增加，当涡轮机2转速达到95％～99％的额定涡轮机2转速时，控制单元15将发合闸指令给配电单元19的高压断路器20，高压断路器20合闸与厂用高压内网18连接，完成并网；然后迅速继续通过控制系15缓慢开大阀门一8，缓慢关小阀门二9带压双氧水氧化尾气更多的输入至涡轮机2，使涡轮机2转速进一步增加，超过高压隔爆型三相异步电动机5同步转速1500转／分，高压隔爆型三相异步电动机5处于发电状态向厂用高压内网18回送电，直至阀门一8全部打开，阀门二9全部关闭。
综保装置21监控发电参数，超过设定条件，发信号给控制单元15，控制单元15执行跳机：发跳闸信号给高压断路器20，高压断路器20跳闸，断开配电单元19输出端与厂用高压内网18连接，阀门一8全部关闭，阀门二9全开。
