CS225796B1

CS225796B1 - The parallel connection of two expansion turbines

Info

Publication number: CS225796B1
Application number: CS350382A
Authority: CS
Inventors: Josef Ing Holub; Jiri Ing Csc Sykora; Vaclav Ing Csc Chrz
Original assignee: Josef Ing Holub; Sykora Jiri; Chrz Vaclav
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1984-02-13

Description

Vynález se týká zapojení dvou expanzních turbín, které jsou brzděny dotlačujícími kompresory v procesu zkapalnování a nízkoteplotního dělení plynů.The invention relates to the connection of two expansion turbines which are braked by pressurizing compressors in the process of liquefaction and low-temperature gas separation.

V zařízení na nízkoteplotní dělení plynů ae jako zdroj ohledu používají expanzní turbíny, které jsou brzděny dotlačujícími kompresory na společném hřídeli. U jednoho zařízení se používají většinou dvě tato soustrojí, z nichž jedno slouží jako rezerva, zatímco druhá expanzní turbína s dotlačujícím kompresorem pracuje. Podle dosavadních známých zapojení těchto soustrojí v procesu jsou potrubí za výtlakem kompresorů spojena. V příslušném výměníku tepla je jediná společná teplosměnná sekoe a před vstupem do expanzních turbín je potrubí opět rozděleno na vstupní hrdla obou turbín.In low-temperature gas separation plants and as a source they use expansion turbines, which are braked by pressurizing compressors on a common shaft. In one device, two of these sets are used, one of which serves as a reserve, while the other expansion turbine works with a pressurized compressor. According to prior known connections of these sets in the process, the piping after the discharge of the compressors is connected. In the respective heat exchanger there is only one common heat exchanger and, before entering the expansion turbines, the piping is again divided into the inlets of both turbines.

Toto zapojení má však vážnou nevýhodu. Neumožňuje totiž současný běh obou soustrojí, neboť z hlediska jejich ochran a regulace je nutné před spuštěním jedné turbíny druhou odstavit. Jsou též možná řešení, při kterých je na cestě každého toku z kompresoru do expanzní turbíny samostatný teplosměnný aparát, tj. výtržník tepla. Tato zapojení jsou však velmi náročná na instalaci teplosmšnné výměnné plochy.However, this connection has a serious disadvantage. It does not allow both sets to run simultaneously, because in terms of their protection and control, it is necessary to shut down the other before starting one turbine. Solutions are also possible in which each flow from the compressor to the expansion turbine is provided with a separate heat exchanger, i.e. a heat exchanger. However, these connections are very demanding for the installation of the heat exchange surface.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny paralelním zapojením dvou expanzních turbín brzděných dotlačujícími kompresory v zařízení na nízkoteplotní dělení plynů, které je charakterizováno tím, že výstupní hrdla obou kompresorů jsou propojena se vstupními hrdly příslušnýoh expanzních turbín samostatnými potrubími přes samostatné sekce výměníku tepla aThe above disadvantages are overcome by the parallel connection of two expansion turbines braked by pressurizing compressors in a low temperature gas separation plant, characterized in that the outlet ports of the two compressors are connected to the inlet ports of the respective expansion turbines by separate pipes through separate heat exchanger sections and

225 796225 796

225 796 před tímto výměníkem i za ním jsou tato potrubí vzájemně propojena a uzavřena a oddělena armaturami.225 796 before and after this heat exchanger, these pipes are interconnected and closed and separated by fittings.

Hlavní výhoda zapojení expanzníoh turbín podle vynálezu spočívá v tom, že je možné pro obě turbíny oddělit od sebe prostory mezi výstupními hrdly kompresoru a vstupními hrdly do expanzních turbín. To umožňuje jejioh paralelní ohod bez nutnosti instalace dalšího výměníku tepla.The main advantage of the expansion turbine arrangement according to the invention is that it is possible for the two turbines to separate the spaces between the compressor outlet ports and the inlet ports of the expansion turbines. This allows it to be thrown in parallel without the need for an additional heat exchanger.

Příkladné řešení zapojení expanzníoh turbín je zřejmé z výkresu, kde je zjednodušená část technologického schéma zařízení na dělení vzduchu.An exemplary solution for the expansion turbine engagement is apparent from the drawing, where a simplified part of the flow diagram of the air separation device is shown.

Zařízení je vybaveno dvěma expanzními turbínami X, £, které jsou brzděny kompresory X, 2. Vzduch o tlaku 1,0 MPa zbavený vody a C0₂ vstupuje do zařízení potrubím 13. Potrubí 13 se větví na dvě větve 17. 16 do každého z kompresorů 1_, 2* V těohto dotlačujících kompresorech χ, 2 se vzduch dále komprimuje na tlak 1,3 MPa· Výstup kompresoru χ je propojen potrubím 19 přes armaturu 31 a vodním doohlazovačem χ, se vodou přiváděnou potrubím 22 a vystupující potrubím 22 ochlazuje na teplotu 30 °C. Dále je potrubím 20 spojen přes první samostatnou sekci 32 výměníku 2 ^spla a potrubí 25 se vstupním hrdlem expanzní turbíny !♦ Ve výměníku 2 ³⁰ vzduch ochlazuje protiproudně vystupujícím dusíkem, který je do výměníku 2 přiváděn potrubím 6 a z něj odváděn potrubím χ, na teplotu potřebnou pro optimální práci turbíny 2* ^Na potrubí 22 je uzavírací ventil 28. Kompresor 2 je propojen se vstupem do expanzní turbíny £, která je s ním na společném hřídeli, potrubími 18. 21. 2£ přes vodní doohlazovač 10 a druhou samostatnou sekci 33 výměníku 2· potrubí 18 je armatura 30 a na potrubí 24 armatura 29. V expanzních turbínách χ, £ vzduch expanduje na tlak 0,14 MPa a získaná práce je přímo využívána dotlačujícími kompresory χ, 2,. Výstupy 14. 15 vzduehu jsou vedeny dále do zařízení 8 na dělení vzduchu ke zkapalňování a dělení. Jednotlivé potrubní prostory mezi kompresory χ, 2 a expanzními turbínami χ, £ jsou vzájemně propojeny před výměníkem 2 potrubím 11 s armaturou 12 a za výměníkem 2 potrubím 26 s armaturou 27. Je-li v provozu příkladně expanzní turbína χ s kompresorem X, jsou uzavřeny armatury 30 a 29. zatímco armatury 12. χχ, 28, 27 jsou otevřené. Je tak využito plně teplosměnné ploohy obou sekcí výměníku 2 i vodních podchlazovačů χ, 10. Při uvádění do provozu expanzní turbíny £ brzděné kompresorem 2 se nejprve uzavřou armatury 27 a 12. načež jsou otevřeny armatury 19 a 29. Obě expanzní turbíny χ, 2 tak mohou pracovat nezávisle. Podle jiného příkladného provedení je možné potrubí 11 provést až za vodními podchlazovači 10. χ.The apparatus is equipped with two expansion turbines X, 6, which are braked by compressors X, 2. The air at a pressure of 1.0 MPa dewatered and CO ₂ enters the apparatus via line 13. The line 13 branches into two branches 17. 16 to each of the compressors In these pressurized compressors χ, 2, the air is further compressed to a pressure of 1.3 MPa. The outlet of the compressor χ is connected via line 19 through the fitting 31 and the water aftercooler χ to the water supplied through line 22 and cooled through 30 via line 22. Deň: 32 ° C. Furthermore, the pipe 20 is connected via a first separate section 32 of exchanger 2 ^ SPLA and conduit 25 with an inlet orifice expansion turbine! ♦ In the heat exchanger 2 ³⁰ cools the countercurrent projecting nitrogen that the heat exchanger 2 through line 6 and fed by conduit χ, to a temperature needed for optimum working of the turbine 2 ^{on the} line 22 is shut-off valve 28. the compressor 2 is connected to the inlet to expansion turbine £ which is therewith on a common shaft line 18 and 21. 2 £ doohlazovač through water 10 and a second separate section 33 In the expansion turbines, the air expands to a pressure of 0.14 MPa and the work is directly utilized by pressurized compressors. The air outlets 14, 15 are routed further to the air separation device 8 for liquefaction and separation. The individual piping spaces between the compressors χ, 2 and the expansion turbines χ, £ are interconnected upstream of the exchanger 2 via line 11 with armature 12 and downstream of the exchanger 2 via line 26 with armature 27. If an expansion turbine χ with compressor X is in operation fittings 30 and 29, while fittings 12, 28, 27 are open. Thus, the heat exchange surfaces of both sections of the exchanger 2 and of the water subcoolers χ, 10 are utilized. they can work independently. According to another exemplary embodiment, the conduit 11 may be provided downstream of the water subcoolers 10. χ.

Propojeni expanzníoh turbín podle vynálezu umožňuje v zařízení na nízkoteplotní dělení vzduchu optimálním způsobem provozovat dvě expanzní turbíny a přitom odpadá nutnost instalace nákladného výměníku tepla.The connection of the expansion turbines according to the invention makes it possible to operate two expansion turbines in the low-temperature air separation plant in an optimum manner, without the need for an expensive heat exchanger.

Claims

Parallel connection of two expansion turbines braked by pressurized compressors in a low-temperature gas separation plant, characterized in that the discharge ports of the two compressors (1, 2) are connected to the inlets of the respective expansion turbines (3, 4) via separate pipes through a separate section of exchanger (5). ) of heat, before and after the exchanger (5)

225 796 of heat, the pipes are interconnected by pipes (26, 11) with fittings (27, 12),

1 drawing

22S 796

Printed by Moravské tiskárny zavody plant 12, Leninova 21, Olomouc