一種尿素汽提塔出液能量梯次利用設(shè)備及尿素氣提液渦輪泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計化工流體輸送設(shè)備領(lǐng)域，涉及尿素汽提塔出液能量梯次利用設(shè)備及尿素氣提液渦輪栗。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)絕大部分尿素生產(chǎn)工藝采用0)2汽提工藝，該工藝中汽提塔提出液的出液壓力高達14.6MPa，而一般精餾塔承壓小于0.4MPa，這就要求對提出液進行減壓，當(dāng)減壓至
0.3MPa左右后方可進入精餾塔后進行蒸發(fā)循環(huán)；現(xiàn)有技術(shù)中，減壓過程一般是通過高壓調(diào)節(jié)閥及節(jié)流管進行減壓；壓差勢能未能得到利用，白白浪費掉了。對一般小規(guī)模如300kt/a尿素裝置而言，因年產(chǎn)量較低，能量回收(液力透平)在經(jīng)濟上不具可行性；但是對大規(guī)模如55萬噸尿素裝置而言，汽提塔提出液流量高達80m3/h，此時就有較大的回收利用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種尿素汽提塔出液能量梯次利用設(shè)備及尿素氣提液渦輪栗，能將尿素生產(chǎn)過程中的提出液的液壓力進行減壓，同時能將其所產(chǎn)生的壓差勢能利用起來的設(shè)備。
[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種尿素汽提塔出液能量梯次利用設(shè)備包括氣提塔、精餾塔、聯(lián)接管道、調(diào)節(jié)閥門、栗、聯(lián)軸器、電機；
所述氣提塔與所述精餾塔通過聯(lián)接管道連接，在聯(lián)接管道上設(shè)置栗，栗通過聯(lián)軸器與電機機械連接；
在所述氣提塔與所述栗之間的聯(lián)接管道上設(shè)置調(diào)節(jié)閥門。
[0005]優(yōu)選的，栗為二臺或多臺并聯(lián)的渦輪栗，每臺所述的渦輪栗分別與氣提塔連通，相鄰的渦輪栗之間通過氣液分離器連通。
[0006]—種運用于尿素汽提塔出液能量梯次利用設(shè)備的尿素氣提液渦輪栗包括栗體，栗體內(nèi)設(shè)二個腔室，二個腔室之間設(shè)有平衡腔，二個腔室內(nèi)分別設(shè)有一級輪葉和二級輪葉，主軸依次穿過二個腔室，且分別與一級輪葉和二級輪葉連接，在一級輪葉和二級輪葉之間平衡腔里設(shè)有平衡盤，平衡盤安裝在主軸上；
所述二個腔室通過連接管連接，連接管上設(shè)有氣液分離器；
進氣口與設(shè)有一級渦輪的腔室連通，出氣口與設(shè)有二級渦輪的腔室連通；
所述的主軸包括內(nèi)軸、及套在內(nèi)軸上的外管，內(nèi)軸與外管之間通過彈性部件連接，一級輪葉、二級輪葉、平衡盤設(shè)在外管上，軸承座支撐內(nèi)軸，內(nèi)軸一端與聯(lián)軸器連接、另一端與止推軸承連接。
[0007]進一步講，栗體外還設(shè)有平衡氣出口，所述平衡腔通過通道與平衡氣出口相連通。
[0008]進一步講，在外管兩端與栗體相接處安裝有干氣密封裝置。
[0009]進一步講，栗體為軸向剖分栗。
[0010]進一步講，在所述平衡盤靠近一級輪葉的端面上設(shè)有第一節(jié)流環(huán)，在平衡盤靠近二級輪葉的端面上設(shè)有第二節(jié)流環(huán)，且第二節(jié)流環(huán)的直徑大于第一節(jié)流環(huán)的直徑；
在平衡空腔的兩側(cè)的栗體上分別設(shè)有與第一節(jié)流環(huán)和第二節(jié)流環(huán)相對應(yīng)的第一凸起和第二凸起；
在平衡盤兩側(cè)的栗體內(nèi)分別設(shè)有第一提出液體輸送通道和第二提出液體輸送通道，且一級空腔通過第一提出液體輸送通道與平衡空腔相連通，二級空腔通過第二提出液體輸送通道與平衡空腔相連通。
[0011]進一步講，第一提出液體輸送通道和第二提出液體輸送通道為栗體與主軸外管構(gòu)成的徑向間隙，且在該徑向間隙中設(shè)置有迷宮式非接觸式密封結(jié)構(gòu)。
[0012]進一步講，提液渦輪栗還包括保溫裝置，所述保溫裝置包括設(shè)在栗體內(nèi)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別位于透平裝置的兩側(cè)；在第一蒸汽通道上安裝有第一蒸汽進口和第一蒸汽出口，在第二蒸汽通道上安裝有第二蒸汽進口和第二蒸汽出口。
[0013]采用本發(fā)明的技術(shù)效果為:利用液力透平原理，尿素氣的高壓勢依次經(jīng)過二個腔室內(nèi)的輪葉后，輪葉將尿素氣的高壓勢能轉(zhuǎn)換成機械能推動主軸旋轉(zhuǎn)，以達到減壓和利用尿素提液壓差勢能的技術(shù)效果，達到能力回收利用的目的。在每個腔室內(nèi)的輪葉在能量消耗過程中，會將尿素提液進行一次降溫，進而會產(chǎn)生過多的液體，其中管道中設(shè)置的分離器將會對其氣體和液體進行一次初步的分離，使其符合進入下一級腔室的技術(shù)要求，并且在從栗體出口流出的氣提液不會摻雜過多的液體成分。
[0014]平衡盤的作用的在于防止軸左右串動，當(dāng)一級空腔內(nèi)的高壓尿素提出液通過第一提出液體輸送通道的減壓后，再將壓力傳送至平衡腔內(nèi)，在平衡盤的作用下，推動主軸向一側(cè)移動，當(dāng)移動后，第一節(jié)流環(huán)與第一凸起分開、第二節(jié)流環(huán)與第二凸起貼合，同時平衡腔上的第一節(jié)流環(huán)與第一凸起圍成的空腔與平衡出口連通，第一節(jié)流環(huán)與第一凸起圍成的空腔此時迅速減壓；同時，二級空腔內(nèi)的經(jīng)過減壓后的尿素提出液通過第二提出液體輸送通道減壓后將壓力傳送至平衡腔內(nèi)，由于此時第二節(jié)流環(huán)與第二凸起貼合，同時在第二節(jié)流環(huán)圍成的空腔內(nèi)會產(chǎn)生一定的壓力，進而迫使主軸向第一輪葉方向移動，第二節(jié)流環(huán)與第二凸起分開，此時第二節(jié)流環(huán)圍成的空腔與平衡出口連通，該空腔迅速減壓，迫使主軸向第二輪葉方向移動；進而使得主軸在平衡盤的作用下，主軸始終處于設(shè)計范圍內(nèi)的左右抖動的狀態(tài)，并且主軸上的節(jié)流環(huán)與凸起之間是點摩擦，進而起到防止主軸左右串動的技術(shù)效果；同時第二節(jié)流環(huán)的直徑大于第一節(jié)流環(huán)的直徑，是因為第一空腔的內(nèi)的氣提壓力大于第二空腔內(nèi)的氣提，使其平衡盤兩側(cè)受到的尿素提出液推動壓力始終處于平衡狀態(tài)。平衡盤微小移動時，驅(qū)動的是外管移動，而對內(nèi)軸沒有影響，消除了主軸軸向力而導(dǎo)致設(shè)備運行不穩(wěn)定的情況。
[0015]保溫通道的作用在于起到保證尿素提出液的產(chǎn)生的勢能能夠有效的輸出，例如:高溫高壓氣提液體進入到溫度較低的栗體內(nèi)，那么栗體會吸收尿素氣提液的部分熱能，因此尿素提出液中的氣體部分會在腔室內(nèi)形成凝結(jié)成液體，其液體會阻礙一級輪葉做功，進而影響整個栗的工作效率，通過設(shè)置保溫通道，使不同腔室內(nèi)的溫度接近。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明:
圖1為尿素汽提塔出液能量梯次利用設(shè)備示意圖。
[0017]圖2為尿素氣提液渦輪栗的主視圖。
[0018]圖3為尿素氣提液渦輪栗的栗體剖視圖。
[0019]圖4為主軸示意圖。
[0020]圖5為主軸剖視圖。
[0021]圖6為尿素氣提液渦輪栗的平衡盤剖視圖。
[0022]如圖中，栗體1、一級輪葉2、二級輪葉3、主軸4、平衡盤5、提液進口 6、提液出口7、第一蒸汽通道8、第二蒸汽通道9、干氣密封裝置10、聯(lián)軸器11、第一軸承座12、止推軸承13、管道14、氣液分離器15、滑動軸16、內(nèi)軸17、外管18、電機20、一級腔室21、二級腔室31、平衡氣出口 51、平衡腔室52、第二節(jié)流環(huán)53、第一節(jié)流環(huán)54、第一凸起55、第二凸起56、第二提出液體輸送通道57、第一提出液體輸送通道58、平衡氣管道59、第一蒸汽進口 81、第一蒸汽出口 82、第二蒸汽進口 91、第二蒸汽出口 92、第二軸承座121、氣提塔201、精餾塔202、聯(lián)接管道203、調(diào)節(jié)閥門204、栗205、聯(lián)軸器206、電機207、水栗208。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，一種尿素汽提塔出液能量梯次利用工藝包括氣提塔201、精餾塔202、聯(lián)接管道203、調(diào)節(jié)閥門204、栗205、聯(lián)軸器206、電機207 ；
氣提塔201與精餾塔202通過聯(lián)接管道203連接，在聯(lián)接管道203上設(shè)置栗205，栗通過聯(lián)軸器206與電機207機械連接，并通過電機207對外做工，優(yōu)選的，電機207分別帶動水栗208 (包括低壓水栗、高壓水栗)，水栗208帶液體從低處抽入氣提塔201 ;
栗205為二臺并聯(lián)的渦輪栗，每臺渦輪栗分別與氣提塔201連通，相鄰的渦輪栗之間通過氣液分離器15連通
氣提塔201與栗205之間的聯(lián)接管道203上設(shè)置調(diào)節(jié)閥門204(高壓調(diào)節(jié)閥)，高壓調(diào)節(jié)閥通調(diào)節(jié)進入栗205的壓力，例如將，氣提塔201壓力14.6Mpa經(jīng)過高壓調(diào)節(jié)閥降至3.5Mpa后進入栗205，在由栗205降壓至0.3Mpa左右進入精餾塔202。
[0024]工作時，高壓調(diào)節(jié)閥(LPV2203)，通過渦輪栗(栗205)的振動聯(lián)鎖及汽提塔(201)液位進行調(diào)節(jié)閥開度，在DCS上進行程序控制，正常情況下，LPV2202調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉狀態(tài)，LPV2203調(diào)節(jié)閥開啟，通過渦輪栗做功減壓后送精餾塔202，在渦輪栗出現(xiàn)故障后，通過轉(zhuǎn)速及振動聯(lián)鎖反饋信號至LPV2203關(guān)閉，同時LPV2202調(diào)節(jié)閥開啟，從而保證生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。
[0025]如圖3所示，尿素氣提液渦輪栗包括栗體I和安裝在栗體I內(nèi)的主軸4，如圖4、5所示，主軸4包括內(nèi)軸17、及套在內(nèi)軸17上的外管18，內(nèi)軸17與外管18之間通過彈性部件連接；一級輪葉2、二級輪葉3、平衡盤5設(shè)在外管18上，如圖2中，內(nèi)軸17 —端與聯(lián)軸器11連接、另一端與止推軸承13連接，外管18在栗體I的兩端安裝有軸密封裝置10，在栗體I內(nèi)設(shè)置二個腔室，分為別一級腔室21和二級腔室31，輪葉包括一級輪葉2、二級輪葉3，一級輪葉2位于一級腔室21內(nèi)，二級輪葉3位于二級腔室31，主軸4依次穿過一級腔室21和二級腔室31，一級輪葉2、二級輪葉3連接在主軸4上，提液進口 6設(shè)在第一腔室21上，提液出口 7設(shè)在第二腔室31上； 干氣密封裝置10選用二氧化碳干氣密封裝置。
[0026]在栗體I內(nèi)設(shè)置有保溫通道，優(yōu)選的，保溫通道包括設(shè)在栗體I內(nèi)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分別位于透平裝置的兩側(cè)；在第一蒸汽通道8上安裝有第一蒸汽進口 81、第一蒸汽出口 82，在第二蒸汽通道9上安裝有第二蒸汽進口 91、第二蒸汽出口 92。進一步優(yōu)選的，第一蒸汽通道8的截面的面積大