CN113294211B - 微压空气能回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微压空气能回收装置，包括：进气管；速关切换阀，所述进气管连通所述速关切换阀；风量调节阀，所述风量调节阀连通所述速关切换阀，所述风量调节阀还连通有第一连接管，所述第一连接管连通有发电机组；所述速关切换阀还连通有排气管；所述速关切换阀包括有第一出气口与第二出气口，所述第一出气口与所述风量调节阀连通，所述第二出气口与所述排气管连通，所述第一出气口与所述第二出气口有且只有一个处于开启状态。本发明技术方案能够最大效率的利用其它工艺流程排出的压缩空气，节省能源。

Description

微压空气能回收装置

技术领域

本发明涉及空气能源利用设备技术领域，特别涉及一种微压空气能回收装置。

背景技术

在发酵行业和耗氧量比较大的生物制剂行业，需要大量的压缩空气，并且由于罐体内需要一定的压力进行工艺活动，所以压缩空气的排气都是带压排放的。

目前对上述行业工艺过程末端排放的压缩空气，唯一有效的利用是污水处理的曝氧操作，利用压缩空气的余压以及其中的剩余氧含量对污水中的厌氧菌进行灭杀。但是这种应用是有局限性的，污水处理的压缩空气的使用量有限，根据统计对于发酵行业污水处理使用的压缩空气的尾气只占到排放量的三分之一不到，剩余的大于三分之二的压缩空气白白排放掉了，造成了大量的能源浪费。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种微压空气能回收装置，旨在解决目前排放压缩空气造成大量能源浪费的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种微压空气能回收装置，包括：

进气管，用于输入微压空气；

速关切换阀，所述进气管连通所述速关切换阀；

风量调节阀，所述风量调节阀连通所述速关切换阀，所述风量调节阀还连通有第一连接管，所述第一连接管连通有发电机组；

所述速关切换阀还连通有排气管；

所述速关切换阀包括有第一出气口与第二出气口，所述第一出气口与所述风量调节阀连通，所述速关切换阀具有所述第一出气口与所述风量调节阀导通的第一状态以及所述第二出气口与所述排气管导通的第二状态。

可选地，所述速关切换阀包括有阀体和阀芯，所述第一出气口与第二出气口开设在所述阀体上，所述阀芯转动连接在所述阀体内部以选择性开启所述第一出气口与所述第二出气口的其中之一。

可选地，所述阀芯包括导风筒，所述导风筒形成有开口区和遮挡区，所述开口区与第一出气口或第二出气口重合时，气体流通，所述遮挡区与第一出气口或第二出气口重合时，气体流通停止。

可选地，所述风量调节阀内设置有过滤结构。

可选地，所述过滤结构包括若干迎风挡板，所述速关切换阀设置在所述风量调节阀内，并所述第一出气口朝向所述迎风挡板设置。

可选地，所述风量调节阀内壁顶部和底部均设置有所述迎风挡板、且相邻的迎风挡板交替设置。

可选地，所述第一连接管与所述发电机组之间还设置有空气加速器。

可选地，所述空气加速器包括加速通道，所述加速通道包括进口和出口，所述加速通道的横截面积在所述进口至所述出口的方向上渐缩设置，其中，所述进口的横截面积与所述出口的横截面积之比在13～16之间，加速通道的长度在43mm～65mm之间。

可选地，发电机组包括涡轮机，所述涡轮机包括动叶片，所述动叶片扩张度区间在1.2～1.5之间。

可选地，所述排气管连通有排空分离罐，所述排空分离罐内壁沿轴线方向均匀设置有若干消声片，所述消声片一侧边连接在内壁上，另一侧边朝向所述排空分离罐轴心方向设置；

和/或，所述速关切换阀通过第二连接管连通所述排气管，且所述发电机组还连通所述排气管。

本发明技术方案通过采用在进气管设置速关切换阀，速关切换阀分别连通发电机组和排放管，转动阀芯便于切换气体的流向，当回收装置出现故障时，转动阀芯将压缩气体切换到排气管中，还能保证原产生压缩气体的生产工艺不受影响。本技术方案的实现能够将原先排放掉的压缩空气的动能进行有效的回收，回收率可以达到百分之八十以上。能够大大减少有发酵工艺的生产企业的自耗电量，增加企业的效益，同时为减少社会的碳排放作出巨大的贡献。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明微压空气能回收装置实施例的结构示意图；

图2为本发明微压空气能回收装置实施例的结构示意图；

图3为本发明风量调节阀与速关切换阀实施例的结构示意图；

图4为本发明速关切换阀阀芯实施例的结构示意图；

图5为本发明空气加速器与动叶片配合的结构示意图；

图6为本发明加速通道的结构示意图；

图7为本发明动叶片结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种微压空气能回收装置。

在本发明实施例中，如图1-6所示，该微压空气能回收装置，包括：

进气管1，用于输入微压空气；

速关切换阀2，所述进气管1连通所述速关切换阀2；

风量调节阀3，所述风量调节阀3连通所述速关切换阀2，所述风量调节阀3还连通有第一连接管5，所述第一连接管5连通有发电机组6；

所述速关切换阀2还连通有排气管4；

所述速关切换阀2包括有第一出气口221与第二出气口222，所述第一出气口221与所述风量调节阀3连通，所述速关切换阀2具有所述第一出气口221与所述风量调节阀3导通的第一状态以及所述第二出气口222与所述排气管4导通的第二状态。

本发明的技术方案是对一些工业生产排放的压缩气体进行回收利用，在本实施例中，进气管1一端连接的是工业生产排放压缩气体的设备，压缩气体通过进气管1进入到本回收装置的速关切换阀2中，然后通过速关切换阀2控制压缩气体的流通方向。流通的方向包括直接排放和发电机组6方向，其中，发电机组6是利用压缩气体进行发电的机构。

在具体实施过程中，速关切换阀2处于第一状态时，第一出气口221处于开启状态，速关切换阀与风量调节阀3导通，第二出气口222处于关闭状态，压缩气体通过第一出气口221进入风量调节阀3，然后经风量调节阀3进入发电机组6；当速关切换阀2处于第二状态时，中第二出气口222处于开启状态，第一出气口221处于关闭状态，压缩气体通过第二出气口222进入排气管4排出。

本发明技术方案通过采用在进气管1设置速关切换阀2，速关切换阀2分别连通发电机组6和排放管，转动阀芯21便于切换气体的流向，当回收装置出现故障时，转动阀芯21将压缩气体切换到排气管4中，还能保证原产生压缩气体的生产工艺不受影响。本技术方案的实现能够将原先排放掉的压缩空气的动能进行有效的回收，回收率可以达到百分之八十以上。能够大大减少有发酵工艺的生产企业的自耗电量，增加企业的效益，同时为减少社会的碳排放作出巨大的贡献。

在本技术方案中，速关切换阀2中，关闭第一出气口221，则第二出气口222处于开启状态，气体通过第二出气口222流通；开启第一出气口221，则第二出气口222处于关闭状态，气流经过第一出气口221流通。

可选地，所述速关切换阀2包括有阀体22和阀芯21，所述第一出气口221与第二出气口222开设在所述阀体22上，所述阀芯21转动连接在所述阀体22内部以选择性开启所述第一出气口221与所述第二出气口222的其中之一。

转动阀芯21，阀芯21遮挡住第二出气口222时，阀体22的第一出气口221与风量调节阀3处于导通的状态，气体通过风量调节阀3流向发电机组进行发电；进一步转动阀芯21，阀芯21遮挡住第一出气口221时，阀体22的第二出气口222与排气管处于导通状态，气体通过排气管排出。

进一步地，所述阀芯21包括导风筒。所述导风筒形成有开口区211和遮挡区212，所述开口区211与第一出气口221或第二出气口222重合时，气体流通，所述遮挡区212与第一出气口221或第二出气口222重合时，气体流通停止。

在本实施例中，阀体22的导风筒呈圆筒状，阀芯21内部还包括有转轴，转轴与挡片212之间连接有镂空支架，开口区211与遮挡区212均设置有两个，具体的，镂空支架将阀体22导风筒分为四部分，其中相邻的两部分为开口区211，另外相邻的两部分为遮挡区212。这样，发电机组6处于发电状态时，阀芯21的一个开口区211与阀体22的导风筒的第一出气口221连通，这时，进气管1与发电机组6连通，实现利用压缩气体发电，而且，这时，阀芯21的一个遮挡区212阻挡在第二出气口222上，截止进气管1与排气管4连通；转动阀芯21，阀芯21的另一个开口区211与阀体22的导风筒的第二出气口222连通，这时，进气管1与排气管4连通，实现排气，则阀芯21另一个遮挡区212阻挡在第一出气口221上，截止进气管1与发电机组6连通，发电机组6处于停止状态；当需要切换时，反向转动阀体22即可，由此能够实现快速切换。

可选地，所述风量调节阀3内设置有过滤装置。

在本实施例中，过滤装置可以为网状结构，阻挡气体中携带的物料，避免进入发电机组。

进一步地，本实施例提出另一种过滤装置的具体结构。所述过滤结构包括若干迎风挡板31，所述速关切换阀2设置在所述风量调节阀3内，并所述第一出气口221朝向所述迎风挡板31设置。

更进一步地，所述风量调节阀3内壁顶部和底部均设置有所述迎风挡板31、且相邻的迎风挡板31交替设置。

在具体实施过程中，风量调节阀3的结构为筒状结构或者方体结构等，在本技术方案中不做限定。在本实施例中，风量调节阀3为方体结构为例。具体的，风量调节阀3两端均开设有管路连接口，两个管路连接口分别连通排气管4与第一连接管5。速关切换阀2安装在风量调节阀3的一端，第一出气口221朝向连通第一连接管5的管路连接口方向，第二出气口222朝向连通排气管4的管路连接口。迎风挡板31设置在第一出气口221与第一连接管5的管路连接口之间，两个相邻的迎风挡板31中，其中一个迎风挡板31设置在风量调节阀3的顶面上，另一个迎风挡板31设置在底面上，并按照此规律交替设置。在具体实施过程中，压缩气体中会掺杂物料，在压缩气体经过迎风挡板31时，物料在冲击到迎风挡板31后被弹射，在冲击力以及物料自身重力的作用下，物料能够被阻挡在迎风挡板31之间，避免物料进入发电机组6造成损坏。

可选地，所述第一连接管5与所述发电机组6之间还设置有空气加速器。

进一步地，所述空气加速器包括加速通道9，所述加速通道包括进口和出口，所述加速通道9的横截面积在所述进口至所述出口的方向上渐缩设置，其中，所述进口的横截面与所述出口的横截面积之比在13～16之间，加速通道的长度在43mm～65mm之间。

在具体实施过程中，压缩空气的排放具有30kpa～150kpa的尾压，需要将30kpa～150kpa的尾压充分利用，那么需要将压力能高效的转变成动能，即压缩空气需要更高效的在空气加速器中进行加速。空气加速通道的进口为压缩空气进入空气加速器的方向，出口为压缩空气排出空气加速器的方向。根据利用的压缩空气的压力，如图6所示，加速通道的进口为S1，出口为S2，则收敛比为S1/S2＝13～16，将进口跟出口的收敛比控制在13～16，收敛长度控制在43mm～65mm，以获得最佳的速度。

可选地，发电机组6包括涡轮机，所述涡轮机包括动叶片61，所述动叶片61的扩张度区间在1.2～1.5之间。

在具体实施过程中，经空气加速器加速后，压缩空气的速度达到300m/s～500m/s，将此速度的压缩空气动能尽可能的转化为涡轮机的机械能，需要在涡轮机的动叶片61中进行，其中影响最大的是涡轮机动叶片61的线形，根据涡轮机动叶片自身旋转时的轮周速度和压缩空气的绝对速度，本实施例选择涡轮动叶片扩张度在1.2～1.5之间的涡轮机动叶片，使压缩空气在动叶中将绝大部分的动能转变为旋转的机械能，进行发电，以更大限度的利用压缩空气。具体的，如图7所示，涡轮机动叶片的进口为S3，出口为S4，则扩张度S3/S4＝1.2～1.5。

可选地，所述速关切换阀2通过第二连接管7连通所述排气管4，且所述发电机组6还连通所述排气管4。

第二连接管7连接在速关切换阀2与排气管4之间，发电机组6连通排气管4，在发电机组6利用压缩空气的后会有少量的压缩空气流出，则可以通过排气管4排出。

可选地，所述排气管4连通有排空分离罐8，所述排空分离罐8内壁沿轴线方向均匀设置有若干消声片81，所述消声片81一侧边连接在内壁上，另一侧边朝向所述排空分离罐8轴心方向设置；

和/或，所述速关切换阀2通过第二连接管7连通所述排气管4，且所述发电机组6还连通所述排气管4。

第二连接管7连接在速关切换阀2与排气管4之间，发电机组6连通排气管4，在发电机组6利用压缩空气的后会有少量的压缩空气流出，则可以通过排气管4排出。

压缩空气在排出时会产生噪声，在本实施例中，排气管4后连通排空分离罐8以消除噪声。具体的，排空分离罐8为竖直设置在地面的罐体，顶部开口211设置，内壁竖直设置消声片81，消声片81为长条片状结构，一侧与内壁连接，另一侧朝向轴心方向。

另外，在具体实施过程中，发电机组6还包括机械能传递轴、联轴器、轴承、润滑油***、仪表***、控制***等均是保证机械能转化为电能的装置，此类结构均参见现有的发电机技术，本实施例中不再详细叙述。

由此，本技术方案提供的压缩空气回收装置中，压缩空气由进气管1进入速关切换阀2中，速关切换阀2控制气流的流向，其中，流向发电机组6的：第一出气口221-风量调节阀3(迎风挡板31)-第一连接管5-发电机组6(涡轮机)-排气管4，直接流向排气管4的：第二出气口222-第二连接管7-排气管4，两条线路排入到排气管4中的气体均会通过排空分离罐8排出。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种微压空气能回收装置，其特征在于，包括：

进气管，用于输入微压空气；

速关切换阀，所述进气管连通所述速关切换阀；

风量调节阀，所述风量调节阀连通所述速关切换阀，所述风量调节阀还连通有第一连接管，所述第一连接管连通有发电机组；

所述速关切换阀还连通有排气管；

所述速关切换阀包括有第一出气口与第二出气口，所述第一出气口与所述风量调节阀连通，所述速关切换阀具有所述第一出气口与所述风量调节阀导通的第一状态以及所述第二出气口与所述排气管导通的第二状态；

所述第一连接管与所述发电机组之间还设置有空气加速器；

所述空气加速器包括加速通道，所述加速通道包括进口和出口，所述加速通道的横截面积在所述进口至所述出口的方向上渐缩设置，其中，所述进口的横截面积与所述出口的横截面积之比在13～16之间，加速通道的长度在43mm～65mm之间；

所述发电机组包括涡轮机，所述涡轮机包括动叶片，所述动叶片扩张度区间在1.2～1.5之间；

所述排气管连通有排空分离罐，所述排空分离罐内壁沿轴线方向均匀设置有若干消声片，所述消声片一侧边连接在内壁上，另一侧边朝向所述排空分离罐轴心方向设置；

所述速关切换阀通过第二连接管连通所述排气管，且所述发电机组还连通所述排气管。

2.如权利要求1所述的微压空气能回收装置，其特征在于，所述速关切换阀包括有阀体和阀芯，所述第一出气口与第二出气口开设在所述阀体上，所述阀芯转动连接在所述阀体内部以选择性开启所述第一出气口与所述第二出气口的其中之一。

3.如权利要求2所述的微压空气能回收装置，其特征在于，所述阀芯包括导风筒，所述导风筒形成有开口区和遮挡区，所述开口区与第一出气口或第二出气口重合时，气体流通，所述遮挡区与第一出气口或第二出气口重合时，气体流通停止。

4.如权利要求1所述的微压空气能回收装置，其特征在于，所述风量调节阀内设置有过滤结构。

5.如权利要求4所述的微压空气能回收装置，其特征在于，所述过滤结构包括若干迎风挡板，所述速关切换阀设置在所述风量调节阀内，并所述第一出气口朝向所述迎风挡板设置。

6.如权利要求5所述的微压空气能回收装置，其特征在于，所述风量调节阀内壁顶部和底部均设置有所述迎风挡板、且相邻的迎风挡板交替设置。