CN110206706B - 进气冷却的燃气驱动压缩机系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种进气冷却的燃气驱动压缩机系统，包括：天然气发动机、压缩机以及吸收式制冷机组；压缩机的动力输入轴与天然气发动机的动力输出轴同轴连接；吸收式制冷机组利用天然气发动机的烟气余热作为热源产生冷量，并利用该冷量降低压缩机的进气温度，使压缩机进气温度稳定在压缩机工作允许的最低温度。本公开提供的进气冷却的燃气驱动压缩机系统通过燃气驱动压缩机余热深度利用，冷却压缩机井口煤层气的温度，保持恒定温度(压缩机工作允许的最低进口温度)，以达到提高燃气压缩机的经济性，减小燃气压缩机的燃料消耗的目的。

Description

进气冷却的燃气驱动压缩机系统
技术领域
本公开涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种进气冷却的燃气驱动压缩机系统。
背景技术
我国工业领域能源消费量约占全国能源消费总量的70％，主要工业产品单位能耗平均比国际先进水平高出30％作用，除了生产工艺相对落后、产业结构不合理的因素外，工业余热利用率低、能量没有得到充分综合利用是造成能耗高的重要原因。尤其是在电力、钢铁建材、有色、化工、石化六大高能耗行业中，大量的余热被浪费。
在余热资源丰富的石油工业系统中，为提高能源利用效率和节约资源，除了采用高能效的新设备和新工艺外，回收各类余热同样是提高能源利用率的重要手段。因此如何从节约能源入手，进一步降低成本成为刻不容缓的任务。
通常，燃气驱动压缩机系统的能量利用率在30％～40％之间，其余大部分热量均以高温烟气的形式排放掉，一般高温烟气温度在480℃～600℃之间。现有技术中利用燃气压缩机出口的高温烟气，通过溴化锂吸收式制冷机组，冷却压缩机出口的高温天然气，以达到提高输气量的作用。但是其需要设计高压天然气-水换热器，同时未提高燃气压缩机的经济性及减小其燃气压缩机的燃料消耗。因此如何利用燃气压缩机的烟气余热，在保证日产气量不变的前提下，提高燃气压缩机的经济性，减小燃气压缩机的燃料消耗；同时保持压缩机进口温度恒定，对燃气驱动压缩机稳定运行，提高寿命与可靠性，是目前需要解决的难题。
公开内容
(一)要解决的技术问题
基于上述技术问题，本公开提供一种进气冷却的燃气驱动压缩机系统，以缓解现有技术中的燃气驱动压缩机系统能量利用率不高，进口温度不恒定的技术问题。
(二)技术方案
本公开提供一种进气冷却的燃气驱动压缩机系统，包括：天然气发动机；压缩机，其动力输入轴与所述天然气发动机的动力输出轴同轴连接；以及吸收式制冷机组，其利用所述天然气发动机的烟气余热作为热源产生冷量，并利用该冷量降低所述压缩机的进气温度，使压缩机进气温度稳定在压缩机工作允许的最低温度。
在本公开的一些实施例中，还包括：烟气余热利用回路，其利用所述天然气发动机的烟气余热加热循环水产生水蒸汽，再利用该水蒸汽作为热源送入所述吸收式制冷机组中；冷量利用回路，其利用所述吸收式制冷机产生的冷量作用于冷却水，再利用产生的过冷却水降低所述压缩机的进气温度。
在本公开的一些实施例中，所述烟气余热利用回路包括：介质回路以及烟气利用管路。
在本公开的一些实施例中，所述介质回路沿介质流动方向依次包括：余热锅炉，其与所述天然气发动机的排气口连接，利用所述天然气发动机排出的烟气加热所述烟气余热利用回路中的循环水产生水蒸汽；冷凝器，其设置于所述吸收式制冷机组的下游，用于将吸收式制冷机组排出的气液混合物冷凝；以及循环水泵，用于为所述烟气余热利用回路中的介质提供动力。
在本公开的一些实施例中，所述介质回路还包括：回热器，其设置于所述余热锅炉的上游以及所述冷凝器的下游，用于将经过所述回热器的循环水预热。
在本公开的一些实施例中，所述烟气利用管路中，所述天然气发动机排出的高温烟气依次经过所述余热锅炉和所述回热器后排入大气环境中。
在本公开的一些实施例中，所述冷量利用回路沿介质流动方向依次包括：天然气-水换热器，其将所述吸收式制冷机组排出的过冷却水与井口出口的煤层气进行热交换，降低所述井口出口的煤层气的温度；冷却水泵，其用于为所述冷量利用回路中的介质提供动力。
在本公开的一些实施例中，所述天然气-水换热器使所述井口出口的煤层气的温度维持在压缩机工作允许的最低进口温度。
在本公开的一些实施例中，所述天然气-水换热器为适用于不大于0.5MPa的低压天然气的低压天然气-水换热器。
在本公开的一些实施例中，所述吸收式制冷机组为蒸汽型溴化锂冷水机组。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开提供的进气冷却的燃气驱动压缩机系统具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：
(1)本公开提供的进气冷却的燃气驱动压缩机系统，通过燃气驱动压缩机余热深度利用，冷却压缩机井口煤层气的温度，保持恒定温度(压缩机工作允许的最低进口温度)，以达到提高燃气压缩机的经济性，减小燃气压缩机的燃料消耗的目的；
(2)本公开提供的进气冷却的燃气驱动压缩机系统，保持压缩机进口温度恒定，对燃气驱动压缩机稳定运行，提高寿命与可靠性也有积极的作用；
(3)本公开提供的进气冷却的燃气驱动压缩机系统，流程简单，技术与设备极为成熟，具有极大的工业推广的价值。
附图说明
图1为本公开实施例提供的进气冷却的燃气驱动压缩机系统的结构示意图。
具体实施方式
本公开提供的进气冷却的燃气驱动压缩机系统通过燃气驱动压缩机余热深度利用，冷却压缩机井口煤层气的温度，保持恒定温度(压缩机工作允许的最低进口温度)，以达到提高燃气压缩机的经济性，减小燃气压缩机的燃料消耗的目的。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
本公开提供一种进气冷却的燃气驱动压缩机系统，如图1所示，包括：天然气发动机、压缩机以及吸收式制冷机组；压缩机的动力输入轴与天然气发动机的动力输出轴同轴连接；吸收式制冷机组利用天然气发动机的烟气余热作为热源产生冷量，并利用该冷量降低压缩机的进气温度，使压缩机进气温度稳定在压缩机工作允许的最低温度。本公开实施例提供的进气冷却的燃气驱动压缩机系统通过燃气驱动压缩机余热深度利用，冷却压缩机井口煤层气的温度，保持恒定温度(压缩机工作允许的最低进口温度)，以达到提高燃气压缩机的经济性，减小燃气压缩机的燃料消耗的目的；同时保持压缩机进口温度恒定，对燃气驱动压缩机稳定运行，提高寿命与可靠性也有积极的作用；此外本公开实施例提供的进气冷却的燃气驱动压缩机系统，流程简单，技术与设备极为成熟，具有极大的工业推广的价值。
在本公开的一些实施例中，该进气冷却的燃气驱动压缩机系统还包括：烟气余热利用回路以及冷量利用回路；烟气余热利用回路利用天然气发动机的烟气余热加热循环水产生水蒸汽，再利用该水蒸汽作为热源送入吸收式制冷机组中；冷量利用回路利用吸收式制冷机产生的冷量作用于冷却水，再利用产生的过冷却水降低压缩机的进气温度。
在本公开的一些实施例中，烟气余热利用回路包括：介质回路以及烟气利用管路；介质回路中流动有传热介质，通过传热介质相变吸放热量，实现对吸收式制冷机组供热；天然气发动机排出的高温烟气沿烟气利用管路流动，将热量传递至介质回路中的传热介质中，使其发生相变。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，介质回路沿介质流动方向依次包括：余热锅炉、冷凝器以及循环水泵；余热锅炉与天然气发动机的排气口连接，利用天然气发动机排出的烟气加热烟气余热利用回路中的循环水产生水蒸汽；冷凝器设置于吸收式制冷机组的下游，用于将吸收式制冷机组排出的气液混合物冷凝；循环水泵用于为烟气余热利用回路中的介质提供动力。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，介质回路还包括：回热器，其设置于余热锅炉的上游以及冷凝器的下游，用于将经过回热器的循环水预热。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，烟气利用管路中，天然气发动机排出的高温烟气依次经过余热锅炉和回热器后排入大气环境中。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，冷量利用回路沿介质流动方向依次包括：天然气-水换热器以及冷却水泵；天然气-水换热器将吸收式制冷机组排出的过冷却水与井口出口的煤层气进行热交换，降低井口出口的煤层气的温度；冷却水泵用于为冷量利用回路中的介质提供动力。
在本公开的一些实施例中，天然气-水换热器使井口出口的煤层气的温度维持在恒定温度(压缩机工作允许的最低进口温度)。
在本公开的一些实施例中，天然气-水换热器为：适用于不大于0.5MPa的低压天然气的低压天然气-水换热器。
在本公开的一些实施例中，吸收式制冷机组为蒸汽型溴化锂冷水机组。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开实施例提供的进气冷却的燃气驱动压缩机系统有了清楚的认识。
以下以一具体实施例验证本公开提供的进气冷却的燃气驱动压缩机系统的有效性，其中：选取12V275GL型号天然气发动机和GEMINI FS706型号压缩机，该天然气发动机的额定功率为2517kW，排烟温度为465℃，烟气流量为17500kg/h。
表1：本实施例提供的进气冷却的燃气驱动压缩系统与未包含进气冷却的燃气驱动压缩系统对比表
Figure BDA0002029454200000051
Figure BDA0002029454200000061
通过表1可看出，本实施例提供的进气冷却的燃气驱动压缩系统能够显著降低压缩机的进气温度，提高系统的能源利用效率，降低压缩机的燃料消耗。
综上所述，本公开提供的进气冷却的燃气驱动压缩机系统通过燃气驱动压缩机余热深度利用，冷却压缩机井口煤层气的温度，提高了燃气压缩机的能源利用率，减小了燃料消耗。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如前面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种进气冷却的燃气驱动压缩机系统，包括：
天然气发动机；
压缩机，其动力输入轴与所述天然气发动机的动力输出轴同轴连接；
吸收式制冷机组，其利用所述天然气发动机的烟气余热作为热源产生冷量，并利用该冷量降低所述压缩机的进气温度，使压缩机进气温度稳定在压缩机工作允许的最低温度；所述吸收式制冷机组为蒸汽型溴化锂冷水机组；
烟气余热利用回路，其利用所述天然气发动机的烟气余热加热循环水产生水蒸汽，再利用该水蒸汽作为热源送入所述吸收式制冷机组中，烟气余热利用回路包括介质回路以及烟气利用管路；所述介质回路沿介质流动方向依次包括：
余热锅炉，其与所述天然气发动机的排气口连接，利用所述天然气发动机排出的烟气加热所述烟气余热利用回路中的循环水产生水蒸汽；
冷凝器，其设置于所述吸收式制冷机组的下游，用于将吸收式制冷机组排出的气液混合物冷凝；以及
循环水泵，用于为所述烟气余热利用回路中的介质提供动力；以及
冷量利用回路，其利用所述吸收式制冷机组产生的冷量作用于冷却水，再利用产生的过冷却水降低所述压缩机的进气温度，所述冷量利用回路沿介质流动方向依次包括：
天然气-水换热器，其将所述吸收式制冷机组排出的过冷却水与井口出口的煤层气进行热交换，降低所述井口出口的煤层气的温度；
冷却水泵，其用于为所述冷量利用回路中的介质提供动力。
2.根据权利要求1所述的进气冷却的燃气驱动压缩机系统，所述介质回路还包括：回热器，其设置于所述余热锅炉的上游以及所述冷凝器的下游，用于将经过所述回热器的循环水预热。
3.根据权利要求2所述的进气冷却的燃气驱动压缩机系统，所述烟气利用管路中，所述天然气发动机排出的高温烟气依次经过所述余热锅炉和所述回热器后排入大气环境中。
4.根据权利要求1所述的进气冷却的燃气驱动压缩机系统，所述天然气-水换热器使所述井口出口的煤层气的温度维持在压缩机工作允许的最低进口温度。
5.根据权利要求1所述的进气冷却的燃气驱动压缩机系统，所述天然气-水换热器为适用于不大于0.5MPa的低压天然气的低压天然气-水换热器。
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