CN208536495U - 一种压缩机级间余热梯级利用系统 - Google Patents

Abstract

一种压缩机级间余热梯级利用系统及方法，所述系统包括至少带有级间冷却的二级压缩机，所述压缩机的级间冷却采用小压差换热器，通过与压缩机的冷却器进行介质换热后，吸收余热并存储于高温储水罐中，并且高温储水罐中的高温介质通过相连的分子筛系统或/和溴化锂制冷机，进行余热的再利用；所述方法是：压缩机通过对气体的压缩，实现气体压力的上升，在压缩机的压缩工段中，采用带级间冷却的多级压缩的方式，实现接近等温压缩，级间冷却由循环冷却水带走各等级能源进行梯级利用；它具有方法简单可靠，成本低，通过利用用分子筛再生加热气体以及利用吸收式制冷方式来合理利用压缩机级间气体余热，从而达到提高生产效率和节能减排目的等特点。

Description

一种压缩机级间余热梯级利用系统

技术领域

本发明涉及的是一种压缩机级间余热梯级利用系统，主要用于空分装置中的空压机、增压机、产品压缩机中，级间或者末级冷却器，对其余热进行回收利用，大幅提高空分装置能源效率，属于空分装置节能设施技术领域。

背景技术

我国以煤炭为主体的能源结构，导致污染严重。据统计每燃烧一吨标准煤将排放26kg二氧化碳24kg二氧化硫和7kg氮氧化物，这与我国提倡的建设“资源节约型社会”，“环境友好型社会”差距巨大。余热废弃是造成当前能源效率低下的重要原因，如何提高能源利用率，合理配置和利用资源是关键问题。

当前，在全球范围内日本热能综合利用率最高(其利用率约50％)，我国能源的利用率却只有33％(工业领域的能源消耗量占全国总能源消耗量的七成)，其中绝大部分(超过50％)的工业耗能被以余热的形式废弃。就我国工业行业的现状来看，余热资源主要集中在低品位热能，比较分散，传热温差较小，不易回收利用，但其总量十分可观。据统计，我国各行各业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17％～67％，其中可以回收的余热资源约占燃料消耗总量的六成。我国在中高品位余热利用的普及率相对较低，而低品位余热利用率更是可以忽略不计，因此我国余热资源的回收利用情况并不是十分理想。

空分装置中的空压机、增压机、产品压缩机(氧、氮)占空分能耗的90％及以上。压缩机作为工业领域中最广泛的动力源之一，其主要目的是通过对气体的压缩，实现气体压力的上升。在压缩工段中，为了尽可能的接近等温压缩提高效率，一般采用带级间冷却的多级压缩的方式。当前所使用的压缩机组消耗的能耗中≤10％的能量转换为势能，≥90％的能量转换为热能，主要由循环冷却水带走，造成了能量的大量浪费。适当的余热回收利用，可以大幅提高空分装置能源效率。是空分装置节能降耗、挖掘潜力、降低运行成本最行之有效的方式之一。

常规产品气体压缩工段流程如下：温度为25℃的产品气体进入压缩机的一级压缩，经过压缩，工艺气体被升温至130℃左右，后在换热器内利用凉水塔提供的32℃的冷却水将其再降至40℃后进入压缩机的二级压缩，以后各级出口得到的高温气体都要经过冷却水冷却后进入下级压缩。而升温后的冷却水汇总至冷却塔进行自然冷却，直接将热量释放至外界。由于中间及末级入口气体温度偏高，严重影响了压缩机的工作效率。另外，级间气体经过冷却水冷却，其余热没有采用热量回收装置，造成了能源的浪费。

目前仅有少量的小型空分装置在空压机后加装换热器使分子筛污氮气与热空气进行直接换热的流程工艺，具有管路系统复杂，热回收率低等特点，考虑压缩机阻力的增加等因素其整体热回收效果并不显著。此类的余热回收利用技术缺乏系统性，技术简单落后，实用性差，因此需要开发具备系统性强，节能效果好的全新流程，实现空分装置的大幅降低能耗，提升能源利用率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种在现有技术基础上进行创新的，方法简单可靠，成本低，通过利用用分子筛再生加热气体以及利用吸收式制冷方式来合理利用压缩机级间气体余热，从而达到提高生产效率和节能减排目的的压缩机级间余热梯级利用系统及方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种压缩机级间余热梯级利用系统，它包括至少带有级间冷却的二级压缩机，所述压缩机的级间冷却采用小压差换热器，通过与压缩机的冷却器进行介质换热后，吸收余热并存储于高温储水罐中，并且高温储水罐中的高温介质通过相连的分子筛系统或/和溴化锂制冷机，进行余热的再利用。

作为优选：所述的介质为来自于常温储水罐的常温水，经过相连的水泵升压后进入每级压缩机的小压差换热器与高温气体换热，并将换热后并升高温度的水送入所述的高温储水罐储存；所述高温储水罐通过管道及控制阀分别连通分子筛系统的预热器和溴化锂制冷机，所述的分子筛系统的预热器为一小温差换热器，并对污氮气换热后连接常温储水罐。

本实用新型是对现有技术的进一步改良，它具有方法简单可靠，成本低，通过利用用分子筛再生加热气体以及利用吸收式制冷方式来合理利用压缩机级间气体余热，从而达到提高生产效率和节能减排目的等特点。

附图说明

图1是本发明所述的压缩机系统工艺流程图。

图2是本发明所述的压缩机级间余热进行梯级利用系统组成图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1、2所示，本发明所述的一种压缩机级间余热梯级利用系统，它包括至少带有级间冷却的二级压缩机，图1中所示的优选实施例为三级压缩机；所述压缩机1的级间冷却采用小压差换热器2，通过与压缩机的冷却器3进行介质换热后，吸收余热并存储于高温储水罐4中，并且高温储水罐4中的高温介质通过相连的分子筛系统5或/和溴化锂制冷机6，进行余热的再利用。

作为优选的实施例，本发明所述的介质为来自于常温储水罐7的常温水，经过相连的水泵8升压后进入每级压缩机1后的小压差换热器2与高温气体换热，并将换热后并升高温度的水送入所述的高温储水罐4储存；所述高温储水罐4通过管道及控制阀分别连通分子筛系统5的预热器9和溴化锂制冷机6，所述的分子筛系统的预热器9为一小温差换热器，并对污氮气换热后连接常温储水罐7。

实施例：

以某气体公司4#空分装置(2万常规外压缩)为例：

对空分装置进行能源分析，对各等级能源进行梯级利用，实现能耗的大幅度降低，实现常规2万空分装置在当前运行基础上节能300-550kW。采用小压差换热器，通过合适的换热介质从压缩机冷却器中提取余热并存储；采用小温差换热器，通过合适的换热介质对分子筛再生污氮气进行加热，可降低50-80％分子筛再生能耗，约降低电耗225-400kw。将余热用于驱动吸收式制冷机，替代原有冷冻机组，约降低电耗75-150kw。

使用Unisim软件对压缩机级间热工数据进行数值模拟计算，如图1所示，通过分析计算得到改进后可利用的余热总量，以及各个模块的具体参数。来自常温储水罐的常温水通过水泵升压后进入压缩机的末级冷却器与高温气体换热，然后温度升高后送入高温储水罐储存，当分子筛系统进入加热周期后，一部分高温储水罐热水进入分子筛预热器加热污氮气，同时热水被冷却为常温，后送入低温储水罐，另一部分吸收余热的高温水来驱动溴化锂制冷机制取低温冷冻水，低温冷水进一步冷却工艺气体，从而达到余热的再利用，如图2所示。

压缩机余热梯级利用方法与装置所采用的管壳式或管翅式换热器是成熟技术，已经在工业中有广泛的应用，技术完全可行。

热水储罐、水泵及除盐装置是常规产品，技术上完全可行，项目过中注意选型即可。分子筛再生氮气加热采用管翅式换热器，在空冷器、空调、电站冷却器等都有大量的应用，技术上完全可行。

吸收式制冷系统采用溴化锂热水机组，已经广泛应用于各个行业，技术上完全可行。本项目的工艺流程简单可靠，现场容易实施，技术可行。

Claims (2)

1.一种压缩机级间余热梯级利用系统，它包括至少带有级间冷却的二级压缩机，其特征在于：所述压缩机的级间冷却采用小压差换热器，通过与压缩机的冷却器进行介质换热后，吸收余热并存储于高温储水罐中，并且高温储水罐中的高温介质通过相连的分子筛系统或/和溴化锂制冷机，进行余热的再利用。

2.根据权利要求1所述的压缩机级间余热梯级利用系统，其特征在于：所述的介质为来自于常温储水罐的常温水，经过相连的水泵升压后进入每级压缩机的小压差换热器与高温气体换热，并将换热后并升高温度的水送入所述的高温储水罐储存；所述高温储水罐通过管道及控制阀分别连通分子筛系统的预热器和溴化锂制冷机，所述的分子筛系统的预热器为一小温差换热器，并对污氮气换热后连接常温储水罐。